一種基于雷達情報仿真的空情融合性能評估系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于空情融合系統的性能和效能評測技術領域，涉及一種基于雷達情報仿 真的空情融合性能評估系統及方法，主要適用于利用仿真的雷達情報實現多傳感器空情融 合處理系統的性能指標進行評判、評估及定位融合系統中不合格問題等方面，同時還可用 于基于實裝雷達情報的多傳感器空情融合系統的性能和可靠性評測過程。
【背景技術】
[0002] 目前，沒有針對空情融合系統性能和效能的評測開發出成形產品，只有一些評測 的理論和仿真方法，但都無法系統地、全面地和科學地考核空情融合系統，存在問題主要有 以下幾個方面：只能處理仿真的雷達數據，不能處理實裝雷達數據；仿真的雷達數據只能 反映雷達的某些噪聲特性，不能反映雷達真實的探測特性，如沒有體現雷達的發現概率、雷 達的探測盲區等；沒有完全從融合的實際應用、雷達探測的動態特性及雷達組網特性等角 度建立完整和科學的指標體系和評估算法；不能根據評估結果自動定位融合系統的故障與 問題；沒有建立交互性良好的人機界面。
【發明內容】
[0003] 鑒于現有空情融合系統的性能和效能評測技術存在的上述不足，本發明提出了一 種基于仿真雷達情報生成的空情融合性能評估系統及方法。
[0004] 為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：
[0005] -種基于雷達仿真情報的空情融合性能評估系統，包括：雙獨立子系統結構的 雷達情報仿真子系統、空情融合性能評估子系統，雷達情報仿真子系統通過數據傳輸層局 域網與空情融合性能評估子系統相連，構成并列組網，雷達情報仿真子系統通過以太網或 RS232數據傳輸線、RS485數據傳輸線與被試裝備的空情融合系統相連，空情融合性能評估 子系統通過以太網或RS232數據傳輸線、RS485數據傳輸線與被試裝備的空情融合系統相 連。
[0006] -種基于雷達仿真情報的空情融合性能評估系統，所述雷達情報仿真子系統由飛 行航跡模塊與雷達情報生成模塊連接組成，飛行航跡模塊，包括：直線、交叉、跑道、心形、8 字、"分合分"、多路向心飛行的飛行航路模塊；各飛行航路模塊與多個雷達情報模塊相連。
[0007] -種基于雷達仿真情報的空情融合性能評估系統，所述的雷達情報生成模塊為仿 真雷達的探測精度、野值點信息的模塊，由模擬實裝雷達操作界面的模擬模塊、模擬實裝雷 達的掃描特性的模擬模塊、顯示雷達探測過程的模擬模塊和高斯分布合成的雷達探測噪聲 模塊組成。
[0008] -種基于雷達仿真情報的空情融合性能評估系統，所述空情融合性能評估子系 統，包括數據轉換成地理坐標系B，L模塊、空情融合模糊綜合評判模塊，所述的數據轉換成 地理坐標系B，L模塊通過數據時空匹配與空情關聯模塊分別與計算雷達精度模塊、計算融 合精度模塊相連，計算融合精度模塊、計算雷達精度模塊第一輸出端通過融合精度評估模 塊與空情融合模糊綜合評判模塊相連，計算雷達精度模塊第二輸出端通過數據一次差評估 模塊與空情融合模糊綜合評判模塊相連。
[0009] 其中數據時空匹配與空情關聯模塊的輸出端通過信息完整率模塊與空情融合模 糊綜合評判模塊相連，分別連接融合數據錄取模塊的航跡虛警漏警率模塊、識別跟蹤評估 模塊與空情融合模糊綜合評判模塊相連。
[0010] -種基于仿真雷達情報生成的空情融合性能評估方法，根據數據傳輸協議，將雷 達數據由雷達情報仿真子系統發送到空情融合性能評估子系統和被試裝備的空情融合系 統，被試裝備的空情融合系統將融合數據傳輸到空情融合性能評估子系統，由空情融合性 能評估子系統給出最終評估結果。其步驟如下：
[0011] 1)準備階段，是為整個系統運行前進行的準備工作，是根據測評需要設計的飛行 航跡、雷達參數設定、雷達部署、通信鏈路的建立和系統的對時；
[0012] 2)運行階段，是在準備階段結束后開始的，雷達情報仿真子系統讀取設計好的飛 行航跡后，按照規劃好的路徑和時間進行飛行目標的運動仿真，具體流程如下：
[0013] a、測評開始，雷達情報仿真子系統讀取飛行航跡，一路輸出至空情融合性能評估 子系統，待融合空情；另一路輸出通過雷達開機、雷達探測目標，然后進行是否發現目標判 斷，否，則返回雷達探測目標進行重新判斷；是，則發送雷達情報；
[0014] b、雷達情報仿真子系統發送雷達情報后，一路輸出通過被試裝備接收雷達情報后 進行融合，傳輸至空情融合性能評估子系統，另一路輸出直接傳輸至空情融合性能評估子 系統進行融合空情；即當飛入雷達的探測范圍并被雷達捕捉到后發送到被試裝備，由被試 裝備進行將多部雷達的空情進行融合，并將融合空情發送到空情融合性能評估子系統；
[0015] c、空情融合性能評估子系統通過坐標轉換、時空對準與航跡插值、指標值計算、模 糊評估，輸出評估結果；即空情融合性能評估子系統接收到航跡真值、雷達情報與融合空情 后進行時空對準和航跡關聯，然后進行評估指標的計算，最后將計算結果進行模糊綜合評 判并輸出評估結果；
[0016] -種基于仿真雷達情報生成的空情融合性能評估方法，能夠同時實現在線評估和 離線評估，在線評估是指實時的發送和接收評測過程數據，并在評估系統上動態顯示數據 處理和評估過程；離線評估是指測評后的數據移入評估系統中，一次性計算出評估結果。
[0017] 一種基于仿真雷達情報生成的空情融合性能評估方法，所述雷達情報仿真子系統 的工作方法，是根據輸入仿真雷達的參數值：雷達類型、雷達位置坐標、雷達噪聲、發現概 率、周期、威力圖模型、探測精度及目標類型、目標速度、航跡曲線、拐點坐標生成對應的雷 達探測數據及飛行目標航跡，傳輸至模擬雷達掃描目標，進行雷達發現目標判斷，否，返回 雷達掃描目標，是，通過通信數據傳輸協議轉換，將雷達情報仿真數據輸出，發送給被試裝 備，通過數據傳輸層與被試的融合系統和空情融合性能評估子系統進行數據交互；采用時 鐘服務器的輪詢方式每20分鐘進行一次系統對時，用于模擬實裝雷達的時空一致性；根據 測試需求產生的多個符合雷達探測規律的仿真情報，通過數據傳輸層與被試的融合系統和 空情融合性能評估子系統進行數據交互，并對采集到的數據進行精度指標、相關性指標和 處理能力指標等指標計算和評估，實現性能和效能評判，并動態地、立體地和多視圖地展示 融合系統的處理和評估結果，給出測試過程的不合格因素和原因；
[0018] 其中該仿真的雷達數據充分反映了雷達的探測機理、噪聲分布特性、探測距離、目 標發現概率；
[0019] 其中該飛行目標航跡生成是通過航跡編輯器實現飛行目標的航路軌跡設計，滿足 評測中雷達航跡和雷達情報仿真的需要。
[0020] -種基于仿真雷達情報生成的空情融合性能評估方法，所述空情融合性能評估 子系統的工作方法，采用坐標轉換將航跡的數據轉換成需要的坐標數據類型，具體實施如 下：
[0021] (1)將錄取航跡數據的仿真數據、雷達數據和融合數據分別通過數據轉換成地理 坐標系B，L傳輸至對應的數據時空匹配與空情關聯至計算雷達精度、計算融合精度；
[0022] (2)計算雷達精度輸出端分別通過融合精度評估、數據一次差評估傳輸至空情融 合模糊綜合評判；
[0023] (3)計算融合精度輸出端通過融合精度評估傳輸至空情融合模糊綜合評判；
[0024] (4)與錄取的融合數據對應的數據轉換成地理坐標系B，L、數據時空匹配與空情 關聯的輸出端通過信息完整率傳輸至空情融合模糊綜合評判；
[0025] (5)錄取的融合數據另一輸出端通過航跡發現率、航跡虛情率和航跡漏情率傳輸 至空情融合模糊綜合評判；另一輸出端通過航跡識別率、跟蹤中斷時間評估傳輸至空情融 合模糊綜合評判；
[0026] 該空情融合性能評估能夠實時顯示接收到的被試裝備空情融合狀態，并最終給出 評估的結果，根據融合失效因素關聯法定位的方法，解決被試融合系統的問題。
[0027] 其中數據插值是保證航跡數據的時空一致性，空情匹配是為了讓仿真真值、傳感 器數據和融合數據在時空與航次上對應，有利于誤差的分析；指標提取通過各種指標算法 將指標值計算出來，然后利用模糊評估得出一個評判結果。
[0028] -種基于仿真雷達情報生成的空情融合性能評估方法，所述的基于模糊隸屬度函 數的單指標評估方法，是對被試空情融合系統評判綜合中對煒度和經度方向上的精度、一 次差概率、航跡發現率、航跡虛警率、航跡漏警率、信息完整率、跟蹤中斷時間和航跡識別率 的諸多因素判別的方法，更加符合對空情融合的客觀情況。
[0029] 各指標的計算公式如下：
[0030] 一次差計算公式為：
[0032] 其中xn⑴為第η條融合航跡第i點的位置信息，足(/)為第n條真值航跡第i點 的位置信息。
[0033] 融合精度為：
[0035] 航跡發現率：
[0036] RZ=NZ/N
[0037] 航跡虛情率：
[0038] Rx= (Na-Nz)/N
[0039] 航跡漏情率：
[0040] R1= (N-Nz)/N
[0041] 若航跡經融合后應輸出航跡的數量為N，且N與真實或仿真劇情航跡（稱為真值航 跡）數量一致但實際輸出的總航跡數為Na，通過與真值航跡進行關聯分析統計，正確的航跡 有Nz。
[0042] 信息完整率計算公式為：
[0044] Si為與第i條真值航跡相關聯的融合航跡所持續的時間，&為第i條真值航跡所 持