圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】一種圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法，步驟包括：(1)當(dāng)在遠(yuǎn)距離時雷達(dá)接收到目標(biāo)數(shù)據(jù)，解調(diào)出目標(biāo)的位置信息，驅(qū)動圖像跟蹤系統(tǒng)，對準(zhǔn)目標(biāo)；(2)將目標(biāo)拖至屏幕有效區(qū)域，采集視頻圖像信息進(jìn)行圖像跟蹤測量，完善指揮引導(dǎo)地圖；(3)在對圖像跟蹤測量的同時，應(yīng)用同軸激光測距儀輔助測距判定，解調(diào)精確的目標(biāo)位置信息；(4)經(jīng)過對雷達(dá)探測目標(biāo)參數(shù)、外推數(shù)據(jù)圖像和跟蹤測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、判別處理，用鑒別后的高精度數(shù)據(jù)替換指揮引導(dǎo)地圖的驅(qū)動數(shù)據(jù)；(5)利用優(yōu)化后的二次雷達(dá)信號引導(dǎo)飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)更精確地對準(zhǔn)目標(biāo)，擴(kuò)展飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)的作用距離。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)近場飛行中目標(biāo)偽航跡的鑒別和處理，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)盲。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的技術(shù)方法，適用于指揮 引導(dǎo)地圖中航跡處理和數(shù)據(jù)精度算法的研究，屬于機(jī)場雷達(dá)數(shù)據(jù)融合處理相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】。 圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法

【背景技術(shù)】
[0002] 由于雷達(dá)自身特點(diǎn)、架設(shè)環(huán)境干擾和傳輸?shù)仍?，使雷達(dá)近空區(qū)域有偽航跡、假目 標(biāo)和進(jìn)近測量精度等不足的問題，偽航跡的鑒別和處理較難，嚴(yán)重影響了指揮性能分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá) 測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的技術(shù)方法。
[0004] 該方法應(yīng)用飛機(jī)自動跟蹤系統(tǒng)的圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行互補(bǔ)融 合應(yīng)用，完善了指揮引導(dǎo)地圖，彌補(bǔ)了雷達(dá)近空區(qū)域偽航跡、假目標(biāo)和進(jìn)近測量精度等不足 之處，極大提升了指揮性能分析的手段。
[0005] 本發(fā)明目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：包括如下 步驟：
[0007] (1)當(dāng)在遠(yuǎn)距離時雷達(dá)接收到目標(biāo)數(shù)據(jù)，解調(diào)出目標(biāo)的位置信息，驅(qū)動圖像跟蹤系 統(tǒng)，對準(zhǔn)目標(biāo)；
[0008] (2)將目標(biāo)拖至屏幕有效區(qū)域，采集視頻圖像信息進(jìn)行圖像跟蹤測量，經(jīng)對目標(biāo)參 數(shù)進(jìn)行多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換處理，完善指揮引導(dǎo)地圖；
[0009] (3)在對圖像跟蹤測量的同時，應(yīng)用同軸激光測距儀輔助測距判定，解調(diào)精確的目 標(biāo)位置信息，經(jīng)多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成雷達(dá)坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行編碼調(diào)制與解調(diào)處理，輸入 到分析校準(zhǔn)器中；
[0010] (4)經(jīng)過對雷達(dá)探測目標(biāo)參數(shù)、外推數(shù)據(jù)圖像和跟蹤測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、 判別處理，用鑒別后的高精度數(shù)據(jù)替換指揮引導(dǎo)地圖的驅(qū)動數(shù)據(jù)；
[0011] (5)利用優(yōu)化后的二次雷達(dá)信號引導(dǎo)飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)更精確地對準(zhǔn)目標(biāo)， 擴(kuò)展飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)的作用距離。
[0012] 所述步驟（3)編碼調(diào)制與解調(diào)處理過程如下：將圖像跟蹤數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后， 對編碼進(jìn)行加密，形成雷達(dá)的偽雷達(dá)數(shù)據(jù)，加密后的編碼字段包括：碼頭+同步+增位符+ 數(shù)據(jù)+識別碼+校驗(yàn)。
[0013] 所述步驟（4)中數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、判別處理過程如下：
[0014] (a)判別依據(jù)：如果E1相關(guān)E2,那么融合后的數(shù)據(jù)為E(x，y)
[0015] X 合=(σ;] Χι2+σ;2Χ2〇 / (C1.0^2) y 合=(<"!2+?2) "元+4)
[0016] (b)用均方差上下限進(jìn)行檢驗(yàn)：
[0017] 計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差S，根據(jù)Grubbs法則，剔除異常數(shù)據(jù)；確定可靠概率a，利用X2分 布表作出1( ±和1^系數(shù)表，根據(jù)試驗(yàn)次數(shù)η從表中查出后1(±和1^;計(jì)算σ ±(〇 ±=K±S) 和σ τ ( σ τ= K下S);最后比較判別。
[0018] (c)數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)分析判斷依據(jù)：如果雷達(dá)數(shù)據(jù)可靠性不在σ ±和σ τ，那么指揮 引導(dǎo)數(shù)據(jù)與圖像跟蹤解算數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果誤差在85m以上，那么選取圖像跟蹤解算數(shù) 據(jù)進(jìn)行引導(dǎo)地圖的解算，再將該數(shù)據(jù)反債給雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析替換，如果誤差在85m以上， 那么應(yīng)用雷達(dá)和圖像跟蹤融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行引導(dǎo)地圖的解算；如果圖跟蹤解算數(shù)據(jù)校驗(yàn)比 不合格，那么仍然應(yīng)用雷達(dá)上報(bào)數(shù)據(jù)，需要對雷達(dá)實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過濾。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用上述方案，實(shí)現(xiàn)近場飛行中目標(biāo)偽航跡的鑒別和 處理，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)盲；能夠?qū)崿F(xiàn)對對跟蹤目標(biāo)進(jìn)近著陸的過程進(jìn)行實(shí)時測量計(jì)算，完善指揮引 導(dǎo)地圖。實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)格式的編解碼傳輸處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有目標(biāo)鑒別處理準(zhǔn)確、 精度高和數(shù)據(jù)信息同步傳輸、格式轉(zhuǎn)換靈活，等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)及工作原理：
[0022] ( -）理論依據(jù)：利用信號濾波器設(shè)計(jì)、多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換和激光測距等先進(jìn)的技術(shù)和 方法，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化二次雷達(dá)的近程和遠(yuǎn)區(qū)信號，減少由于多徑干擾和反射導(dǎo)致的假目標(biāo)。利用 優(yōu)化后的二次雷達(dá)信號引導(dǎo)飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)更精確地對準(zhǔn)目標(biāo)，擴(kuò)展飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo) 跟蹤系統(tǒng)的作用距離，將視頻測量飛機(jī)的高度、角度、航向和速度信息，進(jìn)行編碼成雷達(dá)信 號格式，接入指揮系統(tǒng)，在機(jī)場近區(qū)起到低空補(bǔ)盲的作用。
[0023] (二）工作原理：當(dāng)在遠(yuǎn)距離時雷達(dá)接收到目標(biāo)數(shù)據(jù)，解調(diào)出目標(biāo)的位置信息，驅(qū) 動圖像跟蹤系統(tǒng)，對準(zhǔn)目標(biāo)，將目標(biāo)拖至屏幕有效區(qū)域，采集視頻圖像信息進(jìn)行圖像跟蹤測 量，經(jīng)對目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換處理，完善指揮引導(dǎo)地圖。在對圖像跟蹤測量的同時， 應(yīng)用同軸激光測距儀輔助測距判定，解調(diào)精確的目標(biāo)位置信息，經(jīng)多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成雷達(dá)坐 標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行編碼調(diào)制與解調(diào)處理，輸入到分析校準(zhǔn)器中，與雷達(dá)探測目標(biāo)參數(shù)信 息及外推數(shù)據(jù)進(jìn)行比對鑒別，大大允許差值時，用圖像跟蹤數(shù)據(jù)替換指揮引導(dǎo)地圖的雷達(dá) 數(shù)據(jù)。利用優(yōu)化后的二次雷達(dá)信號引導(dǎo)飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)更精確地對準(zhǔn)目標(biāo)，擴(kuò)展飛 機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)的作用距離。
[0024] 基于上述理論依據(jù)及工作原理，本發(fā)明圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融 合的技術(shù)方法，包括如下步驟：
[0025] 1、當(dāng)在遠(yuǎn)距離時雷達(dá)接收到目標(biāo)數(shù)據(jù)，解調(diào)出目標(biāo)的位置信息，驅(qū)動圖像跟蹤系 統(tǒng)，對準(zhǔn)目標(biāo)；
[0026] 2、將目標(biāo)拖至屏幕有效區(qū)域，采集視頻圖像信息進(jìn)行圖像跟蹤測量，經(jīng)對目標(biāo)參 數(shù)進(jìn)行多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換處理，完善指揮引導(dǎo)地圖。
[0027] 3、在對圖像跟蹤測量的同時，應(yīng)用同軸激光測距儀輔助測距判定，解調(diào)精確的目 標(biāo)位置信息，經(jīng)多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成雷達(dá)坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行編碼調(diào)制與解調(diào)處理，輸入到 分析校準(zhǔn)器中；
[0028] 4、經(jīng)過對雷達(dá)探測目標(biāo)參數(shù)、外推數(shù)據(jù)圖像和跟蹤測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、 判別處理，用鑒別后的高精度數(shù)據(jù)替換指揮引導(dǎo)地圖的驅(qū)動數(shù)據(jù)。減少由于多徑干擾和反 射產(chǎn)生的假目標(biāo)。
[0029] 5、利用優(yōu)化后的二次雷達(dá)信號引導(dǎo)飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)更精確地對準(zhǔn)目標(biāo)，擴(kuò) 展飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)的作用距離；
[0030] 其中步驟2所述應(yīng)用圖像跟蹤與雷達(dá)引導(dǎo)的優(yōu)勢互補(bǔ)的方法，提高了近場指揮引 導(dǎo)地圖的精度。
[0031] 步驟3編碼調(diào)制與解調(diào)處理過程如下：將圖像跟蹤數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，對編碼 進(jìn)行加密擴(kuò)展，形成雷達(dá)的偽雷達(dá)數(shù)據(jù)，加密擴(kuò)展后的編碼字段包括：碼頭+同步+增位符 +數(shù)據(jù)+識別碼+校驗(yàn)。增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息格式的同步和格式轉(zhuǎn)換的靈活性。
[0032] 所述步驟4中數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、判別處理過程如下：
[0033] (1)將二次雷達(dá)航跡狀態(tài)外推到圖像跟蹤時雷達(dá)數(shù)據(jù)，記為民(Xl，yi)，其X軸y軸 測量誤差為（Wi，
[0034] (2)圖像跟蹤坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)，記為E2(x2, y2)，其X軸y軸測量誤差為
[0035] (3)判別依據(jù)：如果El相關(guān)Ε2,那么融合后的數(shù)據(jù)為E(x，y)
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：包括如下步 驟： (1) 當(dāng)在遠(yuǎn)距離時雷達(dá)接收到目標(biāo)數(shù)據(jù)，解調(diào)出目標(biāo)的位置信息，驅(qū)動圖像跟蹤系統(tǒng)， 對準(zhǔn)目標(biāo)； (2) 將目標(biāo)拖至屏幕有效區(qū)域，采集視頻圖像信息進(jìn)行圖像跟蹤測量，經(jīng)對目標(biāo)參數(shù)進(jìn) 行多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換處理，完善指揮引導(dǎo)地圖； (3) 在對圖像跟蹤測量的同時，應(yīng)用同軸激光測距儀輔助測距判定，解調(diào)精確的目標(biāo)位 置信息，經(jīng)多坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成雷達(dá)坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行編碼調(diào)制與解調(diào)處理，輸入到分析 校準(zhǔn)器中； (4) 經(jīng)過對雷達(dá)探測目標(biāo)參數(shù)、外推數(shù)據(jù)圖像和跟蹤測量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、判別 處理，用鑒別后的高精度數(shù)據(jù)替換指揮引導(dǎo)地圖的驅(qū)動數(shù)據(jù)； (5) 利用優(yōu)化后的二次雷達(dá)信號引導(dǎo)飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)更精確地對準(zhǔn)目標(biāo)，擴(kuò)展 飛機(jī)監(jiān)控引導(dǎo)跟蹤系統(tǒng)的作用距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法，其 特征在于：所述步驟（3)編碼調(diào)制與解調(diào)處理過程如下：將圖像跟蹤數(shù)據(jù)經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后， 對編碼進(jìn)行加密，形成雷達(dá)的偽雷達(dá)數(shù)據(jù)，加密后的編碼字段包括：碼頭+同步+增位符+ 數(shù)據(jù)+識別碼+校驗(yàn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像跟蹤測量數(shù)據(jù)與雷達(dá)測量數(shù)據(jù)互補(bǔ)融合的實(shí)現(xiàn)方法，其 特征在于：所述步驟（4)中數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)、判別處理過程如下： (a) 判別依據(jù)：如果E1相關(guān)E2,那么融合后的數(shù)據(jù)為E(x，y) x 合=(4 Χ|2+σ〉2χ22) / ( σχ2, + σχ22) y 合=(σ" y 丨 2+ 2 y 22) / ( 2 + 1) (b) 用均方差上下限進(jìn)行檢驗(yàn)： 計(jì)算樣本標(biāo)準(zhǔn)差S，根據(jù)Grubbs法則，剔除異常數(shù)據(jù)；確定可靠概率a，利用X2分布表 作出KjPKT系數(shù)表，根據(jù)試驗(yàn)次數(shù)η從表中查出后KjPKT ;計(jì)算σ ± (〇 ±= K±S)和 σ下（σ下=K下S);最后比較判別。 (c) 數(shù)據(jù)精度校驗(yàn)分析判斷依據(jù)：如果雷達(dá)數(shù)據(jù)可靠性不在〇 ±和〇 τ，那么指揮引導(dǎo) 數(shù)據(jù)與圖像跟蹤解算數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，如果誤差在85m以上，那么選取圖像跟蹤解算數(shù)據(jù)進(jìn) 行引導(dǎo)地圖的解算，再將該數(shù)據(jù)反債給雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析替換，如果誤差在85m以上，那么 應(yīng)用雷達(dá)和圖像跟蹤融合后的數(shù)據(jù)進(jìn)行引導(dǎo)地圖的解算；如果圖跟蹤解算數(shù)據(jù)校驗(yàn)比不合 格，那么仍然應(yīng)用雷達(dá)上報(bào)數(shù)據(jù)，需要對雷達(dá)實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過濾。
【文檔編號】G08G5/00GK104064057SQ201410264791
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】王小凌, 史文浩 申請人:沈陽飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限公司