目标数据处理

1、信息信息m(x)m(x)发送发送接收方接收方发送方发送方校验正确校验正确N N重发重发Y Y( )nm xx( )mod( ( )( )nr xm xxg x( )( )nm xxr x( )( )( )nV xm xxr x( )mod( ( )( )r xV xg x( )0r xe243( )1g xxx 1 1 0 0 11 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 0 0 0 01 1 0 0 1（余数）（余数）校验字段校验字段形成码字形成码字:1 0 1 1 0 0 1

2、 1 0 1 00 1 01 1 0 1e3发送发送接收方接收方发送方发送方校验正确校验正确Y Y( )mod( ( )( )r xV xg x( )0r x1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 01 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0e4发送发送接收方接收方发送方发送方校验正确校验正确N N重发重发Y Y( )mod( ( )( )r xV xg x( )0r x1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 01 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 11 1

3、0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0e5目标坐标探测原理目标坐标探测原理 滤波的原理滤波的原理 6目标距离测量目标距离测量 目标方位测量目标方位测量 e7一、距离测量一、距离测量 t t2 2t t1 1R R雷达装置到目标的距离。雷达装置到目标的距离。t t1 1 从发射电磁波到电磁波达到目标所需的时间从发射电磁波到电磁波达到目标所需的时间 。t t2 2 目标反射电磁波到到达雷达接收机的时间目标反射电磁波到到达雷达接收机的时间 。e e8一、距离测量一、距离测量 t t1 1t t2 2R RCC电磁波的传播速度电磁波的传播速度=3.333=3.333微秒微秒=3.333=

4、3.333微秒微秒=1=1公里公里（t t1 1+t+t2 2）C=2RC=2RR=Ct/2R=Ct/2e e9二、角度测量二、角度测量 N N目 标 角目 标 角度位置度位置当接收到的信号最大当接收到的信号最大时天线所指的方向就时天线所指的方向就是目标方向是目标方向 。通常从真北方向起或通常从真北方向起或相对于装备该雷达的相对于装备该雷达的舰船或飞机的航向测舰船或飞机的航向测量该角度。量该角度。 e e10相关概念相关概念航迹的平滑与外推航迹的平滑与外推e e11一、航迹处理的相关概念一、航迹处理的相关概念 第二节第二节 e e波门：波门是一个人为划定的区域，该区域的波门：波门是一个人为划定

5、的区域，该区域的中心是中心是“预测的下一搜索周期目标最大可能出预测的下一搜索周期目标最大可能出现的位置现的位置” .” .12Z123-2-3-1A0OX123-1-3-2A1A2A3A4二、航迹的平滑与外推二、航迹的平滑与外推e e132.2.外推的坐标存在一定的外推的坐标存在一定的误差误差，检测的坐标也，检测的坐标也有有误差误差，利用这两者经过平滑以后的数据，能，利用这两者经过平滑以后的数据，能更好地表示目标的真实位置。更好地表示目标的真实位置。 1.1.外推是根据已有的航迹数据，预测下一周期外推是根据已有的航迹数据，预测下一周期目标可能出现的位置，并以此坐标为准计算产目标可能出现的位置，

6、并以此坐标为准计算产生相关波门。生相关波门。3.3.平滑的目的是为了得出目标当前坐标比较正平滑的目的是为了得出目标当前坐标比较正确的数据，它是在上一周期外推所得本周期的确的数据，它是在上一周期外推所得本周期的目标可能坐标和在本周期检测到的目标坐标的目标可能坐标和在本周期检测到的目标坐标的基础上，按一定的准则计算的数据。基础上，按一定的准则计算的数据。 第二节第二节 14A0A1A1A1A2A2A2A3A3A3A41.1.按一定的准则外推下按一定的准则外推下一周期目标的坐标；一周期目标的坐标；2.2.按一定的准则确定检按一定的准则确定检测目标的波门；测目标的波门；3. 3. 检测目标坐标；检测目

7、标坐标；4. 4. 滤波目标坐标；滤波目标坐标；5.5.按一定的准则外推下按一定的准则外推下一周期目标的坐标；一周期目标的坐标；e e第二节第二节 15第二节第二节 线性外推法即用检测到的两个最新点迹（坐线性外推法即用检测到的两个最新点迹（坐标），来求预测点作为外推波门的中心。标），来求预测点作为外推波门的中心。 A Ai-1i-1是上一周期检测到的目标点迹；是上一周期检测到的目标点迹； A Ai i是本周期检测到的目标点迹；是本周期检测到的目标点迹； 利用雷达搜索周期基本不变的特点，预测目利用雷达搜索周期基本不变的特点，预测目标在下一周期最大可能出现的位置标在下一周期最大可能出现的位置A A

8、i+1i+1。 图形e e16基本公式用直角坐标系时为：基本公式用直角坐标系时为： i+1i+1-1-1 Y Yi+1i+1一一Y Yi-1i-1 i-1i-1 式中：式中：i+1i+1、i+1i+1为预测值；为预测值； 是雷达的搜索周期，是下周是雷达的搜索周期，是下周期可能出现目标的时间。期可能出现目标的时间。第二节第二节 e eXYXi1XiXi+1yi1yiyi+1Ai1AiAi+1O17例例1.1.设雷达在第设雷达在第i i个雷达搜索周期个雷达搜索周期测得的目标坐标为（测得的目标坐标为（2.1,5.82.1,5.8），），第第i+1i+1个雷达搜索周期测得的目标个雷达搜索周期测得的目标

9、坐标为（坐标为（2.9,5.12.9,5.1），那么下一个），那么下一个雷达搜索周期目标检测波门的中雷达搜索周期目标检测波门的中心坐标为心坐标为 i+2i+21 10.80.8 Y Yi+2 i+2 1 1一一Y Yi i 0.70.7第二节第二节 XYXiXi1Xi+2yiyi1yi+2AiAi1Ai+2O18相关概念相关概念4.4.掌握航迹外推的依据掌握航迹外推的依据5.5.掌握航迹平滑的目的掌握航迹平滑的目的19滤波滤波 外推外推外推外推e201.1.目标距离；目标距离； 2.2.目标方位；目标方位； 4.4.目标航向。目标航向。 3.3.目标航速；目标航速； 一一. .火控计算需要的目

10、标数据火控计算需要的目标数据 e e211.1.利用检测的目标点迹建立目标的初始航迹；利用检测的目标点迹建立目标的初始航迹； 2.2.利用前利用前k k个周期检测的目标坐标和外推的目标第个周期检测的目标坐标和外推的目标第k k周期的坐标，滤波（平滑）得到目标第周期的坐标，滤波（平滑）得到目标第k k周期的坐标；周期的坐标； 4.4.调整目标数据的衰减（滤波）系数。调整目标数据的衰减（滤波）系数。 3. 3. 外推的目标第外推的目标第k+1k+1周期的坐标。周期的坐标。e e二二. .滤波原理滤波原理 22 根据预测的目标检测波门，在波门内检测有无根据预测的目标检测波门，在波门内检测有无目标的回

11、波，如果有目标回波，该回波的位置就是目标的回波，如果有目标回波，该回波的位置就是检测的目标第检测的目标第k k个周期的坐标。个周期的坐标。 1.1.检测目标的坐标检测目标的坐标 e e三三. .滤波的过程滤波的过程 如果采用直角坐标系，用（如果采用直角坐标系，用（X XOKOK,Y,YOKOK）表示检测表示检测的目标第的目标第k k个周期目标坐标。个周期目标坐标。 O O表示观测，是英语表示观测，是英语ObserveObserve的首字母。的首字母。23pkokpkskXXXXskX目标第目标第k k个周期的坐标估计；个周期的坐标估计； okX第第k k个周期检测的目标坐标；个周期检测的目标坐

12、标； 目标坐标的衰减系数；目标坐标的衰减系数； kpX外推的目标第外推的目标第k+1k+1周期的坐标；周期的坐标；predict predict 2.2.滤波滤波 e e三三. .滤波的过程滤波的过程 24pkokpkskXXXXpkskXX 0 0时时 目标第目标第k k个周期的坐标估计等于外推的目标第个周期的坐标估计等于外推的目标第k k周期周期的坐标。的坐标。 okskXX 1 1时时 目标第目标第k k个周期的坐标估计等于检测的目标第个周期的坐标估计等于检测的目标第k k周期周期的坐标。的坐标。 e e25)1k(xV第第k-1k-1个周期目标的速度估计在个周期目标的速度估计在X X轴

13、上的分量；轴上的分量； )XX(TVVPKok)1k(xxkxkV第第k k个周期目标的速度估计在个周期目标的速度估计在X X轴上的分量；轴上的分量； 目标速度的衰减系数；目标速度的衰减系数；T T 雷达搜索周期雷达搜索周期。e e26)1k(xxkVV第第k k个周期目标的速度估计等于第个周期目标的速度估计等于第k-1k-1个周期目标个周期目标的速度估计。的速度估计。 )XX(TVVPKok)1k(xxk时0第第k k个周期目标的速度估计等于第个周期目标的速度估计等于第k-1k-1个周期目标个周期目标的速度估计加上修正量。的速度估计加上修正量。时0)XX(TVPKokxk-=e e27)1k

14、(pX外推的目标第外推的目标第k+1k+1周期的坐标；周期的坐标； xkpk)1k(pTVXX3.3.外推目标坐标外推目标坐标设定检测波门设定检测波门e e4.4.检测目标的坐标检测目标的坐标 检测检测外推外推滤波滤波28四、四、的计算公式的计算公式 1kk1k221kk6式中式中k k为扫描周期的序数，从开始计数为扫描周期的序数，从开始计数 。e e29k kk k1 11 1 5 50.60.60.20.22 21 11 16 60.520.520.1420.1423 30.8330.8330.50.57 70.460.460.1070.1074 40.70.70.30.38 80.416

15、0.4160.080.08、的取值随的变化如下表的取值随的变化如下表 e e、的取值随的增加而逐渐减小的取值随的增加而逐渐减小。1kk1k221kk630)XX(TVVPKok)1k(xxkpkokpkskXXXX 随着跟踪时间的延长，目标的数据越来越依赖随着跟踪时间的延长，目标的数据越来越依赖于外推值。于外推值。e e31一、目标的运动一、目标的运动 匀速运动：匀速运动：x(t)=ax(t)=a0 0a a1 1t t 加速运动：加速运动：x(t)=ax(t)=a0 0+a+a1 1t+at+a2 2t t2 2 任何目标的坐标都可以用一个多项式来表示任何目标的坐标都可以用一个多项式来表示

16、（t t）0 01 12 22 2a am m 上式称为目标运动数学模型，即为目标运动上式称为目标运动数学模型，即为目标运动的多项式模型。的多项式模型。e e32二、最小二乘滤波器二、最小二乘滤波器 最小二乘滤波方法是一种使误差平方和的数最小二乘滤波方法是一种使误差平方和的数学期望最小的一种滤波器。学期望最小的一种滤波器。A A0 0AA1 1AA1 1A A1 1AA2 2AA2 2A A2 2AA3 3AA3 3A A3 3AA4 4e e33二、卡尔曼滤波二、卡尔曼滤波1.1.状态：目标状态的集合。状态：目标状态的集合。 目标的位置、速度、加速度等。目标的位置、速度、加速度等。2.2.目

17、标状态估计目标状态估计 滤波：使用滤波：使用 t tk k 及及 t tk k 前所有的测量值对前所有的测量值对 t tk k 时刻的状态矢量进行估计。时刻的状态矢量进行估计。 预测：对以后的时刻预测：对以后的时刻 t ti i （ t ti i t tk k） 的的状态矢量进行估计，而最后一组测量值是在状态矢量进行估计，而最后一组测量值是在 t tk k 时刻得到的。时刻得到的。 平滑：分别使用从第一个时刻到最后一个平滑：分别使用从第一个时刻到最后一个时刻的所有测量值对时刻的所有测量值对 t tk+1k+1时刻的状态矢量进行时刻的状态矢量进行估计。估计。 343.3.卡尔曼滤波器是一种最优估

18、计器，因此它对卡尔曼滤波器是一种最优估计器，因此它对状态矢量状态矢量 （ 即未知参数即未知参数 ） 的估计是无偏的的估计是无偏的，并且方差最小。，并且方差最小。 4.4.卡尔曼滤波器要求很高，状态维数多，系统卡尔曼滤波器要求很高，状态维数多，系统及测量模型复杂。从理论上讲，卡尔曼滤波是及测量模型复杂。从理论上讲，卡尔曼滤波是一种最优滤波，但是它的要求很高，很难达到一种最优滤波，但是它的要求很高，很难达到。通常用简化的卡尔曼滤波器代替卡尔曼滤波。通常用简化的卡尔曼滤波器代替卡尔曼滤波器。器。 e e35三、自适应滤波器三、自适应滤波器 对于最优的卡尔曼滤波来说，只能适应某对于最优的卡尔曼滤波来说，只能适应某一种目标运动情况，当目标机动或运动作较大一种目标运动情况，当目标机动或运动作较大改变时，就会出现滤波输出与实际不符的情况改变时，就会出现滤波输出与实际不符的情况。 e e36. .尽量消除传感器对目标的量测