一种基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法与流程

本发明涉及雷达探测技术，尤其涉及一种基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法。
背景技术：
：随着网络中心化的发展，不同平台的协同探测成为一种普遍的趋势。异类传感器协同探测就是一种典型的协同模式(异平台雷达和ESM的高精度协同估计方法，罗志锋，《计算机与数字工程》2013，41(8)：1266-1267)。异类传感器观测数据坐标系不同、属性不同。ESM(ElectronicSupportMeasure，电子支援措施)有方位信息和频率信息，无距离信息，而雷达则既有方位信息也有距离信息。两者在探测能力上各有所长：雷达探测精度高，但探测范围小，而ESM探测精度相对较低，探测范围广。多源异类雷达协同探测将能结合两者的优势，提高协同探测能力。然而，现有研究工作在多源异构雷达的协同探测调控方面，尚未形成适用工程实践的方法。技术实现要素：发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法，该方法结合不同雷达各自的探测特点，设计协同探测的调控方法，提高了协同探测效能。本发明的研究工作得到了国家自然科学基金(61402426)与江苏省自然科学基金(BK20160147，BK20160148)资助。技术方案：本发明所述的基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法包括以下步骤：(1)信息获取：获取每个雷达r的X方向坐标Xr、Y方向坐标Yr、可探测最大角度ωr、可探测最大距离Dr和可探测最大高度Hr，获取待侦查区域AREA的X方向坐标范围[Xmin，Xmax]、Y方向坐标范围[Ymin，Ymax]与Z方向坐标范围[Zmin，Zmax]；(2)立体栅格划分：以dx、dy与dz为标准距离，将侦察区域AREA划分成N个立体栅格，编号分别为1、2、……、N；其中，设置px＝ceiling((Xmax-Xmin)/dx)，py＝ceiling((Ymax-Ymin)/dy)，pz＝ceiling((Zmax-Zmin)/dz)，则编号为m的立体栅格对应的立体栅格坐标为：Xm∈[Xmin+(mmodpx-1)*dx,Xmin+(mmodpx)*dx](1)Ym∈[Ymin+(ceiling((mmodpxpY)/px)-1)*dy,Ymin+ceiling((mmodpxpY)/px)*dy](2)(3)基于角度的立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算探测角度小于或等于ωr的立体栅格集合Ωrω，即(4)基于距离的立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算探测距离小于或等于Dr的立体栅格集合Ωrd，即(5)基于高度的立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算探测高度小于或等于Hr的立体栅格集合Ωrh，即(6)雷达立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算同时满足其探测角度、探测距离与探测高度的立体栅格集合Ωr，即Ωr＝Ωrω∩Ωrd∩Ωrh(7)(7)目标XY方向坐标计算：根据协同定位的ESM站a和ESM站b交叉定位目标t的方位角α和β以及俯仰角θa和θb，目标t的X、Y方向坐标记为Xt和Yt，ESM站a和ESM站b坐标分别为[Xa，Ya，0]、[Xb，Yb，0]，则根据下式推导出Xt和Yt取值：(8)目标Z方向坐标计算：根据推导出的Xt和Yt计算目标t的Z坐标Zt，其中(9)目标雷达集合推算：根据目标t的坐标值Xt、Yt和Zt，计算目标t所处的立体栅格编号m'，并推算包含m'的立体栅格集合的目标雷达集合ΨtΨt＝{r|m'∈Ωr}(10)(10)目标雷达集合排序：将目标雷达集合Ψt中的雷达首先按照距离目标t的距离由近到远其次按雷达编号由小到大进行排序，排序结果记为ORD；(11)目标雷达选取：选取雷达排序ORD中排序第一的雷达r'；(12)目标雷达调度：调度雷达r'对目标t进行跟踪。步骤(2)中立体栅格在X、Y、Z坐标下的标准距离结合具体应用场景要求确定。步骤(2)中的立体栅格在X、Y、Z坐标下的坐标值为dx、dy和dz的整数倍，在实际应用中可结合具体需求增加适当的位移。步骤(3)(4)(5)分别根据角度、距离和高度要求计算每个雷达满足的立体栅格集合，在实际应用中可增加其他的条件要求。步骤(6)针对每个立体栅格计算出满足角度、距离和高度等要求条件下完成探索任务的雷达集合。步骤(9)根据目标t的位置，计算其所处的立体栅格m'，再推算出能够覆盖m'的所有雷达。有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)提出的立体栅格划分方法广泛适用于陆、海、空、天域目标探测应用，具有通用性；(2)探测雷达集合的提出与应用有助于大力提升雷达资源的管理效率；(3)调度成本低廉，实现方法工程化，具有良好的工程应用前景。基于本发明的基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法突破了传统方法主要针对同种类型传感器的局限性，增强了异类传感器之间的协作能力，可以更好地完成辐射源目标识别任务。附图说明图1是本发明的一个实施例的流程示意图；图2是雷达和侦察区域AREA的示意图。具体实施方式本实施例提供了一种基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法，其针对多源异类雷达协同区域探测问题，基于立体栅格对区域内的各类探测跟踪雷达进行评估，获取每个标准立方体栅格满足探测距离、角度和高度要求的探测雷达集合。获取目标所属栅格信息，调度该栅格的探测雷达集合中最接近的雷达进行探测跟踪。本发明的基于立体栅格的多源异类雷达协同探测方法突破了传统方法主要针对同种类型传感器的局限性，增强了异类传感器之间的协作能力，可以更好地完成辐射源目标识别任务。如图1所示，本实施例包括以下步骤：S1、信息获取：获取每个雷达r的X方向坐标Xr、Y方向坐标Yr、可探测最大角度ωr、可探测最大距离Dr和可探测最大高度Hr，获取待侦查区域AREA的X方向坐标范围[Xmin，Xmax]、Y方向坐标范围[Ymin，Ymax]与Z方向坐标范围[Zmin，Zmax]。例如，假设有3个可以调度控制的雷达，每个雷达的x坐标(Xr)、y坐标(Yr)、探测角度(ωr)、探测距离(Dr)和探测高度(Hr)等信息如下表所示：雷达rx坐标(Xr)y坐标(Yr)探测角度(ωr)探测距离(Dr)探测高度(Hr)130km40km360度37km30km220km20km360度37km30km340km20km360度37km30km各雷达均为360度全扫式，探测距离最远37km。其次，待侦察区域AREA的x、y与z坐标范围分别表示为[Xmin＝0km，Xmax＝60km]，[Ymin＝0km，Ymax＝60km]与[Zmin＝0km，Zmax＝0km]。每个立体栅格的长、宽与高分别固定为dx＝20km，dy＝20km与dz＝0。另外，假设有两个协同定位的ESM，a和b，其坐标分别为[Xa＝-20km，Ya＝30km，0]，[Xb＝30km，Yb＝80km，0]。S2、立体栅格划分：以dx、dy与dz为标准距离，将侦察区域AREA划分成N个立体栅格，编号分别为1、2、……、N；其中，设置px＝ceiling((Xmax-Xmin)/dx)，py＝ceiling((Ymax-Ymin)/dy)，pz＝ceiling((Zmax-Zmin)/dz)，则编号为m的立体栅格对应的立体栅格坐标为：Xm∈[Xmin+(mmodpx-1)*dx,Xmin+(mmodpx)*dx](1)Ym∈[Ymin+(ceiling((mmodpxpY)/px)-1)*dy,Ymin+ceiling((mmodpxpY)/px)*dy](2)例如，接上例，可以将侦察区域AREA划分成9个立体栅格，如图2所示。S3、基于角度的立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算探测角度小于或等于ωr的立体栅格集合Ωrω，即例如，接上例，三个雷达的满足其探测角度要求的立体栅格集合为：Ω1ω＝Ω2ω＝Ω3ω＝{1-9}；S4、基于距离的立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算探测距离小于或等于Dr的立体栅格集合Ωrd，即例如，接上例，每个雷达的满足其探测距离要求的立体栅格集合为：Ω1d＝{1-6}，Ω2d＝{4,5,7,8}，Ω3d＝{5,6,8,9}。S5、基于高度的立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算探测高度小于或等于Hr的立体栅格集合Ωrh，即例如，接上例，每个雷达的满足其探测高度要求的立体栅格集合为：Ω1h＝Ω2h＝Ω3h＝{1-9}。S6、雷达立体栅格集合计算：针对每个雷达r，计算同时满足其探测角度、探测距离与探测高度的立体栅格集合Ωr，即Ωr＝Ωrω∩Ωrd∩Ωrh。(7)例如，接上例，同时满足探测角度、探测距离与探测高度的每个雷达的立体栅格集合为：Ω1＝{4-9}，Ω2＝{1,2,4,5}，Ω3＝{2,3,5,6}S7、目标XY方向坐标计算：根据协同定位的ESM站a和ESM站b交叉定位目标t的方位角α和β以及俯仰角θa和θb，目标t的X、Y方向坐标记为Xt和Yt，ESM站a和ESM站b坐标分别为[Xa，Ya，0]、[Xb，Yb，0]，则根据下式推导出Xt和Yt取值：例如，接上例，根据公式(8)和两个协同定位的ESM站a和b的＝[Xa＝-20km，Ya＝30km，0]，[Xb＝30km，Yb＝80km，0]，可以推导出Xt＝30km和Yt＝30km。S8、目标Z方向坐标计算：根据推导出的Xt和Yt计算目标t的Z坐标Zt，其中例如，接上例，根据公式(9)可以计算得到Zt＝0。S9、目标雷达集合推算：根据目标t的坐标值Xt、Yt和Zt，计算目标t所处的立体栅格编号m'，并推算包含m'的立体栅格集合的目标雷达集合ΨtΨt＝{r|m'∈Ωr}。(10)例如，接上例，根据目标t的坐标值Xt、Yt和Zt，计算目标t所处的立体栅格编号m'＝5，推算立体栅格集合包含m'的目标雷达集合Ψt＝{r1,r2,r3}。S10、目标雷达集合排序：将目标雷达集合Ψt中的雷达首先按照距离目标t的距离由近到远其次按雷达编号由小到大进行排序，排序结果记为ORD。例如，接上例，将目标雷达集合＝中的雷达首先按照距离目标t的距离由近到远其次按雷达编号由小到大进行排序，排序结果为ORD＝r1＜r2＜r3。S11、目标雷达选取：选取雷达排序ORD中排序第一的雷达r'。例如，接上例，从ORD中选择排序第一的雷达r1。S12、目标雷达调度：调度雷达r'对目标t进行跟踪。例如，接上例，调度雷达r1对目标t进行跟踪。以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。当前第1页1 2 3