專利名稱：一種航跡濾波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及對被監(jiān)視對象的航跡進(jìn)行濾波的方法。
背景技術(shù)：
二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)主要用于對所處空域內(nèi)的軍民航飛機的飛行態(tài)勢進(jìn)行實時監(jiān)視，管制員根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)對軍民航飛機進(jìn)行空中交通管制，因此，對軍民航飛機的飛行軌跡進(jìn)行精確地、快速地和自適應(yīng)地跟蹤監(jiān)視非常重要。二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)測量系統(tǒng)受到設(shè)備本身(如溫度漂移)、飛機隨機加速(如發(fā)動機抖動)以及外部環(huán)境(如多徑效應(yīng)、電磁干擾)影響，測量過程中容易出現(xiàn)高斯隨機白噪聲(隨機誤差)、突發(fā)性隨機噪聲(測量壞點)、測量狀態(tài)時好時壞的現(xiàn)象。此外，軍民航飛機在飛行過程中，均可能出現(xiàn)機動飛行，尤其是戰(zhàn)斗機，機動飛行復(fù)雜，不僅速度快，而且轉(zhuǎn)彎半徑小。因此，二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)的跟蹤監(jiān)視需要做到濾除高斯隨機白噪聲和突發(fā)性隨機噪聲，又快速實時、自適應(yīng)地跟蹤復(fù)雜機動目標(biāo)。既要保證航跡精確，又要保證航跡機動跟蹤快速；既要防止將機動轉(zhuǎn)彎當(dāng)成測量誤差進(jìn)行濾除，又要防止將測量誤差當(dāng)成是機動轉(zhuǎn)彎進(jìn)行處理。在工程應(yīng)用中，航跡濾波的方法有很多，現(xiàn)有技術(shù)中最常用的是線性卡爾曼濾波。比如α-β-Y濾波，α-β-Υ濾波是最常用的線性卡爾曼濾波，其模型單一，運算簡單。線性卡爾曼濾波適用于測量設(shè)備模 型、運動目標(biāo)模型都比較清晰，設(shè)備狀態(tài)矩陣和目標(biāo)轉(zhuǎn)移矩陣可以精準(zhǔn)建模的測量系統(tǒng)。而對于無法精準(zhǔn)建模的測量設(shè)備和運動目標(biāo)，現(xiàn)有的線性爾曼濾波存在明顯的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的航跡濾波的方法不能對無法精準(zhǔn)建模的測量設(shè)備和運動目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確濾波的技術(shù)問題，公開了一種航跡濾波的方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種航跡濾波的方法，其具體包含以下步驟:探測跟蹤目標(biāo)的柱坐標(biāo)系
(式肩,Zi),并將柱坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)系然后將笛卡爾坐標(biāo)系中的各分量分別與時間t組合，形成3組二維數(shù)據(jù)；將每一組二維數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波，得到濾波后的三個方向上的值(名,最后將三個方向上濾波后的值進(jìn)行合成，得到濾波后的航跡。更進(jìn)一步地，上述對每一組二維數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波，得到濾波后的三個方向上的值(Xi ',I；O具體包括:根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得到探測跟蹤目標(biāo)的預(yù)測值，判斷測量值與預(yù)測值之間的差值是否大于設(shè)定的閾值，是，則對測量值進(jìn)行壓縮，否則跳過此步驟；最后將壓縮后的測量值與歷史數(shù)據(jù)一起，采用最小二乘法計算，得到擬合曲線的系數(shù)矩陣，并進(jìn)行濾波。更進(jìn)一步地，上述得到預(yù)測值的方法具體為:將三個方向上的歷史測量數(shù)據(jù)與時間分別采用最小二乘法進(jìn)行計算，分別得到歷史測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的三條曲線的多項式，根據(jù)
歷史測量數(shù)據(jù)得到預(yù)測值、&、^。更進(jìn)一步地，上述三條曲線的多項式分別只截取多項式的2階、I階和常數(shù)項系數(shù)。更進(jìn)一步地，上述預(yù)測值&、&、&的具體公式為:
權(quán)利要求
1.一種航跡濾波的方法，其具體包含以下步驟:探測跟蹤目標(biāo)的柱坐標(biāo)系并將柱坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)系然后將笛卡爾坐標(biāo)系中的各分量分別與時間t組合，形成3組二維數(shù)據(jù)；將每一組二維數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波，得到濾波后的三個方向上的值,最后將三個方向上濾波后的值進(jìn)行合成，得到濾波后的航跡。
2.如權(quán)利要求1所述的航跡濾波的方法，其特征在于所述對每一組二維數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波，得到濾波后的三個方向上的值(名O具體包括:根據(jù)歷史數(shù)據(jù)得到探測跟蹤目標(biāo)的預(yù)測值，判斷測量值與預(yù)測值之間的差值是否大于設(shè)定的閾值，是，則對測量值進(jìn)行壓縮，否則跳過此步驟；最后將壓縮后的測量值與歷史數(shù)據(jù)一起，采用最小二乘法計算，得到擬合曲線的系數(shù)矩陣，并進(jìn)行濾波。
3.如權(quán)利要求2所述的航跡濾波的方法，其特征在于所述得到預(yù)測值的方法具體為:將三個方向上的歷史測量數(shù)據(jù)與時間分別采用最小二乘法進(jìn)行計算，分別得到歷史測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的三條曲線的多項式，根據(jù)歷史測量數(shù)據(jù)得到預(yù)測值I# ^。
4.如權(quán)利要求3所述的航跡濾波的方法，其特征在于所述三條曲線的多項式分別只截取多項式的2階、I階和常數(shù)項系數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的航跡濾波的方法，其特征在于得到所述預(yù)測值^的具體公式為:
6.如權(quán)利要求5所述的航跡濾波的方法，其特征在于所述閾值為歷史測量數(shù)據(jù)一次差的絕對值的2倍，其歷史測量數(shù)據(jù)一次差的絕對值，DifomYi，DiffmeZi的具體計算公式為:
7.如權(quán)利要求6所述的航跡濾波的方法，其特征在于所述對測量值進(jìn)行壓縮的公式具體為:
8.如權(quán)利要求7所述的航跡濾波的方法，其特征在于所述對當(dāng)前測量值進(jìn)行濾波的公式具體為:
全文摘要
本發(fā)明涉及二次雷達(dá)監(jiān)視技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明公開了一種航跡濾波的方法，其具體包含以下步驟探測跟蹤目標(biāo)的柱坐標(biāo)系，并將柱坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)系，然后將笛卡爾坐標(biāo)系中的各分量分別與時間t組合，形成3組二維數(shù)據(jù)；將每一組二維數(shù)據(jù)分別進(jìn)行濾波，得到濾波后的三個方向上的值，最后將三個方向上濾波后的值進(jìn)行合成，得到濾波后的航跡。通過上述方法提高了濾波方法的適用性，具有非常好的跟蹤的準(zhǔn)確性。
文檔編號G01S7/36GK103235291SQ201310143949
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者王耀興, 劉永剛, 李濤 申請人:四川九洲空管科技有限責(zé)任公司