一種多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前，空中交通管制基本上依賴于雷達監(jiān)視和甚高頻（VHF)通信，這兩種手段都 受限于視距傳播，覆益范圍相對較小，一般雷達監(jiān)視僅僅覆蓋在航路上，而在廣闊的海洋空 域和邊遠大山、沙漠或叢林地區(qū)空域，由于各種因素的限制，無法實現(xiàn)雷達和VHF覆蓋，造 成了飛行空域的盲區(qū)，給飛行安全帶來了隱患。為克服這些缺點，實現(xiàn)有效的空中交通監(jiān) 視，國際民航組織（ICAO 〖International CivilAviation Organization):提了一種新的監(jiān) 視概念，把未來的空中交通監(jiān)視建立在應(yīng)用衛(wèi)星技術(shù)的基礎(chǔ)上，這就是自動相關(guān)監(jiān)視（ADS : Automatic Dependent Surveillance)。國際民航組織1992年大會正式通過以衛(wèi)星導(dǎo)航、衛(wèi) 星通信和數(shù)據(jù)鏈通信為基礎(chǔ)的新空中航行系統(tǒng)方案，從而啟動了空中交通管制從現(xiàn)有陸基 系統(tǒng)向新航行系統(tǒng)過渡。新航行系統(tǒng)由通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理4個部分組成，其 中監(jiān)視即自動相關(guān)監(jiān)視，它由飛機上的導(dǎo)航和定位系統(tǒng)測定飛機的四維位置數(shù)據(jù)，通過地 空通信數(shù)據(jù)鏈自動送到地面空中交通管制中心，進行空中交通管理和流量管理。因此，引入 新航行系統(tǒng)以后，就出現(xiàn)了多種監(jiān)視飛機的手段，如雷達、ADS-B等，如果能將來自不同監(jiān)視 源、不同時刻、不同坐標系的監(jiān)視數(shù)據(jù)融合起來，就能實現(xiàn)多重覆蓋，擴大監(jiān)視和控制的范 圍，提高目標定位精度，增加預(yù)測可信度，從而保障飛行的安全性、空間區(qū)域利用的高效性。
[0003] 數(shù)據(jù)融合技術(shù)簡言之即：來自多個傳感器或多源信息進行綜合處理，從而得到更 為準確、可靠的結(jié)論。更嚴格的定義即：利用計算機技術(shù)對按時序獲取的若干傳感器的觀測 信息在一定準則下加以自動分析、綜合，以完成需要的決策和估計任務(wù)而進行的信息處理 過程。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點如下：
[0005] 1、多監(jiān)視源數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)引接的各路監(jiān)視源信號質(zhì)量好壞直接關(guān)系到融合信號 的質(zhì)量，現(xiàn)有的ATC系統(tǒng)在引接監(jiān)視源信號質(zhì)量監(jiān)控分析方面存在一定的局限性。
[0006] 2、對雷達數(shù)據(jù)處理模塊，參數(shù)主要是各雷達信號格式類型與速率、雷達天線位置 的地理坐標與偏磁角、天線轉(zhuǎn)速，航跡質(zhì)量管理的航跡起始值、航跡終止值，相關(guān)距離、相關(guān) 高度、相關(guān)速度、相關(guān)航向等多雷達數(shù)據(jù)融合門限參數(shù)值，多雷達融合時諸雷達參加融合的 靜態(tài)加權(quán)值和動態(tài)加權(quán)值等。現(xiàn)有的系統(tǒng)采用程序內(nèi)固化參數(shù)的方法對雷達參數(shù)進行配 置，無法對雷達數(shù)據(jù)融合門限、諸雷達參加融合的靜態(tài)加權(quán)值和動態(tài)加權(quán)值等參數(shù)進行修 改，這些參數(shù)的任何變動都需要程序員的技術(shù)支持，缺少靈活性，可操作性差。
[0007] 3、在雷達數(shù)據(jù)跟蹤處理過程中，數(shù)據(jù)接收、解碼、處理對實時性要求高，在雷達處 理系統(tǒng)中，采用單線程編程技術(shù)，雷達數(shù)據(jù)接收和跟蹤處理循環(huán)進行，容易造成數(shù)據(jù)丟失現(xiàn) 象，雷達終端能否實時和準確的接收到雷達數(shù)據(jù)顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供了一種多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理方 法，通過對雷達信號質(zhì)量進行監(jiān)控分析，監(jiān)視接入雷達的數(shù)據(jù)質(zhì)量；同時采用多線程技術(shù)實 現(xiàn)雷達數(shù)據(jù)的實時接收處理，進一步確保數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的高安全性、高可靠性和高可用性， 能夠準確快速地跟蹤處理來自不同監(jiān)視源不同數(shù)據(jù)類型的飛行目標。
[0009] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理方法，包括如 下步驟：
[0010] 步驟一、多監(jiān)視源數(shù)據(jù)接收；
[0011] 步驟二、多監(jiān)視源數(shù)據(jù)解析：對步驟一接收到的原始數(shù)據(jù)進行報文類型信息判別， 然后調(diào)用數(shù)據(jù)解析器對數(shù)據(jù)進行解析，并將解析出的各類報文數(shù)據(jù)進行規(guī)格化處理，然后 存儲到內(nèi)部數(shù)據(jù)表中；
[0012] 步驟三、雷達數(shù)據(jù)處理：
[0013] ⑴實時質(zhì)量控制；
[0014] (2)雷達數(shù)據(jù)預(yù)處理；
[0015] (3)雷達數(shù)據(jù)處理：包括單雷達跟蹤處理和多雷達融合處理；
[0016] 步驟四、ADS-B數(shù)據(jù)處理：生成單ADS-B航跡和ADS-B融合航跡，并將航跡存入 ADS-B航跡表中；
[0017] 步驟五、多監(jiān)視源數(shù)據(jù)融合：
[0018] (1)系統(tǒng)航跡關(guān)聯(lián)；
[0019] (2)系統(tǒng)航跡跟蹤；
[0020] (3) ADS-B航跡與雷達航跡融合。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是：
[0022] 1、在雷達數(shù)據(jù)處理過程中，采用多線程控制結(jié)構(gòu)，使用并發(fā)與串行相結(jié)合的方式 來實現(xiàn)各個雷達的不同數(shù)據(jù)類型的處理，有效地控制了系統(tǒng)雷達數(shù)據(jù)處理線程的數(shù)量，減 輕了系統(tǒng)運行時對內(nèi)存和CPU的需求，同時也滿足了雷達數(shù)據(jù)處理實時性的要求。
[0023] 2、本發(fā)明引入了用于雷達信號質(zhì)量監(jiān)控，將實時監(jiān)控雷達數(shù)據(jù)的丟幀情況，方便 查看各路雷達信號的點跡（航跡）數(shù)據(jù)。通過設(shè)置系統(tǒng)容錯參數(shù)，系統(tǒng)可自動選擇信號質(zhì) 量滿足要求的雷達進行后續(xù)的融合處理。
[0024] 3、本發(fā)明采用可視化界面對雷達參數(shù)進行配置。雷達參數(shù)值和數(shù)據(jù)融合門限參 數(shù)值，多將雷達融合時諸雷達參加融合的靜態(tài)加權(quán)值和動態(tài)加權(quán)值等參數(shù)，采用可視化界 面配置，系統(tǒng)使用人員在使用席位上根據(jù)配置需求就可以修改相應(yīng)的參數(shù)值，配置簡潔、靈 活、方便，可操作性強。
[0025] 4、本發(fā)明提供的監(jiān)視信息的監(jiān)視源由一次雷達、二次雷達、ADS-B等多個監(jiān)視源構(gòu) 成，這是一個典型的多傳感器功能合成方案。將ADS-B數(shù)據(jù)和多雷達結(jié)合使用可以實現(xiàn)多 重覆蓋，擴大監(jiān)視和控制的范圍，提高目標定位精度，增加預(yù)測可信度，從而保障飛行的安 全性和空間區(qū)域利用的高效性。
[0026] 5、多雷達和ADS-B的數(shù)據(jù)融合采用分布式融合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)跟蹤性良好，且對 通信寬帶要求低，計算速度快，可靠性好。
【附圖說明】
[0027] 本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
[0028] 圖1是本發(fā)明的多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理流程圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明的多監(jiān)視源數(shù)據(jù)接收的流程圖；
[0030] 圖3是地心固定坐標系的示意圖；
[0031] 圖4是本發(fā)明的單雷達數(shù)據(jù)處理的流程圖；
[0032] 圖5是本發(fā)明的多雷達融合數(shù)據(jù)處理的流程圖；
[0033] 圖6是雷達航跡關(guān)聯(lián)流程圖；
[0034] 圖7是多雷達和ADS-B航跡分布式融合模型示意圖；
【具體實施方式】
[0035] 本發(fā)明設(shè)計的多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)預(yù)處理、 雷達數(shù)據(jù)處理、ADS-B數(shù)據(jù)處理和融合數(shù)據(jù)處理五部分，其流程如圖1所示。
[0036] 在多監(jiān)視源飛行目標并行跟蹤處理中，首先要將各雷達頭數(shù)據(jù)和ADS-B數(shù)據(jù)獲取 下來，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。然后需要對這些數(shù)據(jù)進行校驗、分類并剔除部分錯誤數(shù)據(jù)。在單 雷達一次掃描周期內(nèi)得到的目標點跡，使用雷達處理器對這些目標點跡進行跟蹤處理，生 成單雷達航跡數(shù)據(jù)，并給出目標的狀態(tài)估計。同時，通過多雷達數(shù)據(jù)處理生成雷達本地航 跡。按照同樣的處理流程，處理ADS-B點跡，生成單ADS-B航跡和ADS-B本地航跡。將雷達 本地航跡和ADS-B本地