通用雷達數(shù)據(jù)格式化分析與預(yù)處理系統(tǒng)

陳 雷 王建功 張旭 63895部隊

通用雷達數(shù)據(jù)格式化分析與預(yù)處理系統(tǒng)

陳 雷 王建功 張旭 63895部隊

各種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對雷達數(shù)據(jù)的格式及精準率都有一定的要求，都需要對數(shù)據(jù)提前進行預(yù)處理。本文結(jié)合目前國內(nèi)現(xiàn)用雷達的基本測量原理和數(shù)據(jù)處理程序?qū)?shù)據(jù)的要求，從測量數(shù)據(jù)的基本特征入手，對通用雷達數(shù)據(jù)進行分析與格式化處理，最終實現(xiàn)一鍵提交的目的；并對處理數(shù)據(jù)需求單位提交數(shù)據(jù)標注文件。

格式化預(yù)處理;Delphi;數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計

引言

隨著國家電子靶場試驗任務(wù)的不斷拓展，參試設(shè)備單位有時同時需要幾套設(shè)備的試驗數(shù)據(jù)作為真值與參試設(shè)備數(shù)據(jù)進行比對，這個過程需要用靶場數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理實現(xiàn)。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的格式及精準率有一定要求，需要預(yù)處理。因為各設(shè)備的測量體制及誤差修正方法等因素造成試驗數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性，工程軟件只可以實現(xiàn)預(yù)處理的一部分工作，效率不高。本文對通用雷達數(shù)據(jù)進行格式化處理與統(tǒng)計分析，將數(shù)據(jù)預(yù)處理的效率大大提高。同時對需求單位提交數(shù)據(jù)標注文件。

1 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)利用delphi軟件編程實現(xiàn)。本系統(tǒng)中應(yīng)用的delphi組件圖：

圖1 應(yīng)用組件圖

1.1 系統(tǒng)流程圖

圖2 系統(tǒng)流程圖

1.2 異常值的判別

在試驗進行時，雷達錄取數(shù)據(jù)前期處于目標搜索狀態(tài)，數(shù)據(jù)不連續(xù)，跳度大,甚至可能出現(xiàn)大段數(shù)據(jù)不為真的情況；測量雷達在跟蹤目標時，如果受到大型建筑物遮擋，會造成局部測量數(shù)據(jù)異常或跟蹤丟失；錄取后期也存在無效數(shù)據(jù)錄入的問題。這些數(shù)據(jù)應(yīng)該先被排除或修正后再進行預(yù)處理，否則勢必影響試驗數(shù)據(jù)評估效果。

異常值的判別主要存在兩種情況，即連續(xù)目標丟失與個別異常值的判別。

1.2.1 首先對大量丟失數(shù)據(jù)進行判別，判別方式：

飛行目標在飛行時，因為不可能保持靜止，斜距也不可能一直保持不變，當錄取數(shù)據(jù)連續(xù)多點的斜距差值為零時，就將其視為跟蹤丟失。

圖3 目標丟失的三種情況

1.2.2 其他異常值判別

當目標航路不是一條直線時，單存的通過五點外推法預(yù)測某一列數(shù)據(jù)的異常值可能導(dǎo)致從某一點開始大量正確數(shù)據(jù)的錯判，而且利用極坐標量的階差來判斷數(shù)據(jù)的異常是缺乏科學依據(jù)的，可能將人為地帶來誤差，影響系統(tǒng)精度。所以本系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的直角坐標量xyz作為目標運動規(guī)律的動態(tài)模型，利用測量值的二階差分判別異常值。因為無論飛機的航路如何，它都是做勻速或勻加速運動，單位時間的距離是可判斷的，即

直至abs(Si+n- Si-1)>t(n+1) 判別點（Xi+n, Yi+n, Zi+n）為正常值

1.3 系統(tǒng)剔點程序框圖

圖4 系統(tǒng)預(yù)處理程序框圖

1.4 異常值的糾正

雷達數(shù)據(jù)主要是以REA即極坐標格式提交，其與空間坐標XYZ的關(guān)系為：

X=R*COS(E)*COS(A);(1)

Y=R*COS(E)*SIN(A);(2)

Z=R*SIN(E);(3)

已知Pi-2( Xi-2, Yi-2, Zi-2)，Pi-1( Xi-1，Yi-1，Zi-1)為正常值，Pi( Xi, Yi, Zi)為異常值，則有公式

當REA中只有R或E或A錯誤時，可以利用(1)(2)(3)(4)中的個別公式結(jié)合坐標轉(zhuǎn)換公式求出正常值。當REA全部錯誤時，則完全利用公式(1)(2)(3)(4)結(jié)合坐標轉(zhuǎn)換公式可求出REA的正常值。

2 實現(xiàn)功能

2.1 原始數(shù)據(jù)的格式化

接收到的數(shù)據(jù)因為外試設(shè)備的不同格式往往不統(tǒng)一，每次要提前進行轉(zhuǎn)化后再修正，雖然轉(zhuǎn)化難度不高但遇到大批數(shù)據(jù)則需要反復(fù)導(dǎo)入導(dǎo)出，過程繁瑣，耗時耗力。系統(tǒng)將以往接收到的數(shù)據(jù)格式進行集成，在導(dǎo)入數(shù)據(jù)時直接對其進行格式化，快捷簡明。

2.2 原始數(shù)據(jù)的分析

分析數(shù)據(jù)的丟失與跳點。當錄取數(shù)據(jù)連續(xù)多點（本系統(tǒng)設(shè)為連續(xù)20個點）的斜距差值為零時，就將其視為跟蹤丟失。當錄取數(shù)據(jù)的某個點或某幾個點與前后數(shù)據(jù)差值明顯大于n倍的正常差值時，將其視為跳點。

2.3 異常值的統(tǒng)計

在程序中加入計數(shù)器，記錄異常數(shù)據(jù)的個數(shù)，當異常數(shù)據(jù)與總數(shù)據(jù)的比值大于10%時，數(shù)據(jù)應(yīng)當視為無效（注：跟蹤丟失數(shù)據(jù)排除在數(shù)據(jù)錯誤率統(tǒng)計范圍內(nèi)）。

2.4 原始數(shù)據(jù)預(yù)處理

對于大段丟失數(shù)據(jù)，直接剔除。對于跳點數(shù)據(jù)應(yīng)用前面提出的計算方法予以恢復(fù)。

2.5 數(shù)據(jù)的試驗標注提交功能

按照處理需求，系統(tǒng)將預(yù)處理細則與數(shù)據(jù)一并提交給下一個流程，使數(shù)據(jù)的標注傳遞更書面化。

2.6 處理前后試驗數(shù)據(jù)的圖像比對

本系統(tǒng)使用Tchar組件將數(shù)據(jù)預(yù)處理前后的結(jié)果通過一維序列、二維序列的形式用圖像顯示并打印出來，使得比對結(jié)果更直觀化，也便于對數(shù)據(jù)進一步進行分析。

圖5 某數(shù)據(jù)處理前后二維俯視圖像對比圖

3 測試結(jié)果

系統(tǒng)測試結(jié)果：原預(yù)處理一段跳點多或目標丟失多的某精測雷達數(shù)據(jù)，大概需時10～30分鐘，應(yīng)用本系統(tǒng)需時1～2分鐘，批量預(yù)處理數(shù)據(jù)時成效明顯，系統(tǒng)實時提供數(shù)據(jù)的完好率，數(shù)據(jù)標注文件，雷達數(shù)據(jù)處理的效率得到有效提高。系統(tǒng)在某試驗中進行試運行，運行情況良好。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)主要針對目前雷達數(shù)據(jù)處理中遇到的問題進行統(tǒng)計分析與預(yù)處理，進一步提高了雷達數(shù)據(jù)處理的效率與精度。該方法排除了多數(shù)情況下需人工干預(yù)才能完成異常值剔除的難題，減少了人工干預(yù)的程度，使處理方法更為科學合理。并對下一流程提交數(shù)據(jù)標注文件，使數(shù)據(jù)交接更加規(guī)范化、程序化。

[1]賽奎春,宋坤. delphi信息系統(tǒng)開發(fā)實例精選. 機械工業(yè)出版社.2005

[2]包國忱,等. 電子裝備試驗數(shù)據(jù)處理.國防工業(yè)出版社. 2002

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.059