場面監(jiān)視雷達顯示與控制軟件和數(shù)據(jù)處理

張湘義

摘要 在空中交通管制系統(tǒng)中，場面監(jiān)視系統(tǒng)是最為重要的組成部分，利用相關設備，可以對機場場面移動機動車車輛與飛行器進行監(jiān)控。本文首先對雷達終端顯示器的分類進行簡要介紹，然后對我國某場面監(jiān)視雷達的顯示與控制軟件和數(shù)據(jù)處理進行分析。

【關鍵詞】場面監(jiān)視雷達 控制軟件 數(shù)據(jù)處理

在雷達通信系統(tǒng)中，通信對象主要可以分為雷達信號處理機、顯示終端和操控主機這三種類型，在本文系統(tǒng)中，操控主機主要包含了遠端操控主機和本地操控主機，雷達終端顯示器可以對雷達得到的情報與目標信息進行顯示，主要包含了目標運動狀況、位置和特征參數(shù)。

1 雷達終端顯示器的分類

依照完成任務，可以對雷達終端顯示器進行分類，現(xiàn)在可以將其分為平面顯示器、距離顯示器、情況顯示器、高度顯示器、光柵欄顯示器以及綜合顯示器等多種類型。平面顯示器這種雷達顯示器的使用十分廣泛，可以讓平面范圍目標分布情況得以提供，方位角基準主要為正北，方向計量為順時針方向，依照半徑計量相關距離，雷達站為圓心。

2 場面監(jiān)視雷達顯示與控制軟件和數(shù)據(jù)處理

2.1 顯示和控制終端程序

2.1.1 開發(fā)工具

利用Windows操作系統(tǒng)，VisualC++6.0工具對其進行開發(fā)，VisualC++6.0具有良好的應用程序開發(fā)環(huán)境，具有可視化特點、十分豐富的類庫和高度集成工具集。同時需要利用微軟基本類庫，該基本類庫獨創(chuàng)了Document/View框架結構，可以分開數(shù)據(jù)管理與顯示程序代碼，讓編程靈活性得到保障。同時，在開發(fā)程序中，還應用了多線程原理。

2.1.2 人機交互界面

為讓雷達控制、本控計算機與遙控計算機控制切換和雷達灰度顯示等功能得以實現(xiàn)，針對功能的不同設計了差異化界面，為讓這些界面得到管理，設計了一個主界面。在啟動應用程序之后，主控制臺同時間啟動，顯示在顯示器最右下端。利用非模式對話框完成控制臺的設計工作，和模式對話框存在一定差異，這種控制臺不會讓用戶輸入受到壟斷作用。

顯示控制、天線控制與信號處理按鈕的點擊會讓雷達控制界面彈出，各個按鈕狀態(tài)分為開、關兩種，利用不同亮度可以對其進行表示，可以讓用戶印象更為深刻。在雷達PPI顯示界面中，其本身的設計是在AppWizard應用程序框架基礎上進行修改的，和應用程序框架界面存在差異。在測試數(shù)據(jù)顯示界面中，“脈沖數(shù)據(jù)I路、Q路“DDC數(shù)據(jù)I路、Q路”“求模數(shù)據(jù)”“FFT數(shù)據(jù)I路、0路”“PPI視圖顯示”功能按鈕存在其中，狀態(tài)顯示界面同樣為基于無模式對話框類進行創(chuàng)建。

2.1.3 功能模塊

控制模塊流程可以概括為：調(diào)用驅(qū)動程序發(fā)送控制指令→Sleep 500ms→讀取反饋狀態(tài)標志位一判斷標志位一讀取反饋幀一判斷反饋幀和命令幀一設置控制狀態(tài)。因為雷達顯示和將控制軟件所需功能很多，雷達顯示需要具有實時性，所以，在程序中涉及了UDP數(shù)據(jù)傳遞線程、雷達工作線程和系統(tǒng)自生成主線程。測試數(shù)據(jù)顯示模塊可以讓雷達中間數(shù)據(jù)坐標顯示得以實現(xiàn)，在狀態(tài)顯示模塊中，可以合理監(jiān)視雷達狀態(tài)，利用定時器，可以對雷達狀態(tài)進行定時讀取，定時器間隔是Ss。

2.2 目標跟蹤濾波算法

機動檢測和機動辨識是最為主要的機動決策機制，依照此機制，如果有機動現(xiàn)象出現(xiàn)，那么可以對機動發(fā)生時刻進行確認，對持續(xù)時間、機動強度等參數(shù)進行估計，基礎是濾波過程的假定目標模型。在機動目標跟蹤中，機動目標模型是重要基本要素，對模型進行建立時，需要確保其和機動實際情況相符，可以利用數(shù)學知識對其進行處理，在構造目標模型時，需要對精確數(shù)據(jù)和不能預測現(xiàn)象進行考慮，如駕駛員主觀意識、環(huán)境變化等。現(xiàn)階段，基于STF的當前統(tǒng)計模型自適應濾波對于突變狀態(tài)具有較強的跟蹤能力，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，仍然會對突變狀態(tài)、緩變狀態(tài)跟蹤能力進行保持。

2.3 數(shù)據(jù)關聯(lián)

2.3.1 相關波門

航跡生命周期會受到相關波門大小的影響，如果相關波門尺寸相對較大，那么可能會讓虛假觀測與無關觀測加大，會讓航跡觀測處理復雜程度加大。對此，需要對多個相關因素進行考慮，具體包含了傳感器探測誤差、目標模型誤差、目標運動速度以及雷達掃描周期。在本文仿真系統(tǒng)中，目標飛行速度主要為50-lOOOm/s，可以將相關波門設為環(huán)球形。在仿真過程中，依照獲得量可以對一條暫時航跡進行確認，中心為航跡第一點，以雷達掃描周期作為半徑構成圓形區(qū)域，將其作為相關波門，在下一掃描周期中，雷達通過觀測新點跡，可以記錄暫時航跡，如果沒有觀測到，可以對暫時航跡進行刪除，在獲得兩點后，可以利用相關數(shù)據(jù)讓航跡狀態(tài)估計得以暫時形成，之后對第三點進行預測。

2.3.2 最近鄰域法

結合實際情況，可以選擇最近鄰域法，其本身是利用最近預測值來對測量值矯正目標位置進行正式，最近鄰域法的判別準則分為四條：

（1）如果在一個航跡們內(nèi)落入某觀測量，觀測量和航跡具有相關性。

（2）如果只有一個觀測量存在某航跡門中，那么觀測量和航跡相關。

（3）如果一個觀測量落入多個航跡門，那么航跡和該觀測量存在相關性。

（4）如果焊機們內(nèi)包含多個測量，那么航跡和最近觀測量存在相關性。

2.3.3 航跡

航跡起始本身是雷達跟蹤系統(tǒng)截獲雷達威力區(qū)新目標的策略，現(xiàn)階段，順序檢驗法、滑窗法和Hough變換法的使用較為常見，以滑窗法為例，這種方法可以對相繼雷達掃描期間接收的點跡序列進行處理，點跡本身屬于有限將控制空域，航跡起始過程中相關區(qū)序列共同構成此空域。

在航跡管理中，數(shù)據(jù)關聯(lián)主要包含了管理目標航跡，針對目標建立航跡，讓其管理更為統(tǒng)一、高效，讓雷達資源得到節(jié)約，為讓多目標跟蹤能力精度得到保障，需要對已有航跡給出相關質(zhì)量指標。經(jīng)過相關檢驗，可以發(fā)現(xiàn)基于強跟蹤的統(tǒng)計模型自使用濾利用多目標數(shù)據(jù)關聯(lián)算法可以取得良好的效果，可以讓其和雷達二次畫面顯示。

3 結論

綜上所述，利用顯示和控制終端程序的設計、目標跟蹤濾波算法的合理選擇和球形相關門的利用，可以讓場面監(jiān)視雷達系統(tǒng)得以實現(xiàn)，顯控終端的軟件化可以提升系統(tǒng)可擴充性與兼容性，可以讓機場運營效率得到提升，讓機場安全性得到保障。

參考文獻

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