雷达数据处理装置及雷达数据处理方法与流程

本公开涉及一种雷达数据处理装置及雷达数据处理方法。

背景技术：

随着科技的进步，人们在航空领域的发展越来越多样化。但飞机的“鸟击”事件和越来越多的“无人机入侵”事件也是困扰人们的一大难题。

鸟击，或称鸟撞、撞鸟，航空界俗称吸鸟。指鸟类与飞行中的飞机、高速运行的火车、汽车等发生碰撞，造成意外的事件。在中国由于鸟击原因造成的事故征候已占事故征候总数的1/3，在美国由于鸟击造成的经济损失高达每年6亿美元。

“无人机入侵”事件亦称为“无人机干扰”事件，是指未申报飞行计划即进行无人机飞行的行为，被称作“黑飞”，是违反管制的行为。2016年6月11日，迪拜国际机场空域遭到入侵，被迫关闭69分钟，22架飞机备降。2017年3月至5月间成都双流国际机场发生一系列无人机入侵的安全事件造成100余航班备降。而相关空域入侵事件仍然在持续发生。

观测采集大量鸟类的飞行数据，统计分析鸟类的飞行行为习惯，监测鸟类和无人机的入侵行为，对防范鸟击和航空安全领域有重要的意义。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种雷达数据处理装置及雷达大数据处理方法。

根据本公开的一个方面，一种雷达数据处理装置，包括：

回波信号处理模块，回波信号处理模块将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；以及

数据处理模块，接收来自回波信号处理模块的至少一个目标数据包，将具有相同目标编号的目标数据包放入数据处理模块的同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入数据处理模块的不同的处理队列；

数据处理模块提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据。

根据本公开的至少一个实施方式，雷达数据处理装置还包括数据库模块，各个目标的移动轨迹数据被存储至数据库模块，数据处理模块对数据库模块中存储的各个目标的移动轨迹数据进行实时更新。

根据本公开的至少一个实施方式，雷达数据处理装置还包括数据分析模块，数据分析模块包括外切多边形生成子模块和小多边形划分子模块；外切多边形生成子模块基于雷达扫描范围生成雷达扫描范围的外切多边形，小多边形划分子模块将外切多边形等分为若干小多边形；数据分析模块将各个小多边形对应的地理位置边界数据保存至数据库模块。

根据本公开的至少一个实施方式，雷达数据处理装置还包括数据展示模块，数据展示模块基于各个小多边形对应的地理位置边界数据和各个目标的移动轨迹数据，统计各个小多边形中包含的目标，将各个小多边形中的目标以统计图形式进行展示。

根据本公开的至少一个实施方式，统计各个小多边形中包含的目标之后，对各个小多边形中的目标进行相同比例的平均处理，将处理后的各个小多边形中的目标以热点形式进行展示。

根据本公开的至少一个实施方式，目标数据包还包括目标距离雷达的水平距离、仰角以及目标大小信息。

根据本公开的至少一个实施方式，外切多边形的形状与小多边形的形状相同。

根据本公开的至少一个实施方式，外切多边形为矩形或者正六边形。

根据本公开的至少一个实施方式，目标大小通过目标的雷达截面积表示。

根据本公开的至少一个实施方式，位置信息为目标的经纬度坐标。

根据本公开的至少一个实施方式，多个小多边形的地理位置边界数据以多边形对象的方式保存至数据库模块。

根据本公开的至少一个实施方式，外切多边形生成子模块以雷达位置坐标为中心，确定出雷达在西北方向和东南方向所能扫描到的最远位置坐标，或者确定出雷达在西南方向和东北方向所能扫描到的最远位置坐标，基于最远位置坐标，生成雷达扫描范围的外切多边形。

根据本公开的至少一个实施方式，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据，包括：按照各个目标数据包被接收的时间的时序关系，将各个目标的位置信息排列构成依次连接多条线段作为各个目标的移动轨迹数据。

根据本公开的另一方面，一种雷达数据处理方法，包括：

将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；

将具有相同目标编号的目标数据包放入同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入不同的处理队列；以及

提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据。

根据本公开的至少一个实施方式，雷达数据处理方法还包括：对各个目标的移动轨迹数据进行实时更新。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开一个实施方式的雷达数据处理装置的结构示意图。

图2是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理装置的结构示意图。

图3是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理装置的结构示意图。

图4是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理装置的结构示意图。

图5是根据本公开一个实施方式的雷达数据处理方法的流程示意图。

图6是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理方法的流程示意图。

图7是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开一个实施方式的雷达数据处理装置100的结构示意图，雷达数据处理装置100包括回波信号处理模块101，回波信号处理模块101将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；以及数据处理模块102，接收来自回波信号处理模块101的至少一个目标数据包，将具有相同目标编号的目标数据包放入数据处理模块102的同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入数据处理模块102的不同的处理队列；数据处理模块102提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据。回波信号处理模块101优选地通过计算机程序模块实现。数据处理模块102优选地通过计算机程序模块实现。

本领域技术人员应当理解，“回波信号”指的是雷达回波信号，即本公开的“回波信号”来自于雷达系统，一般地，雷达系统包括发射机、接收机、信号处理机以及显示装置，雷达系统的发射机发射高频电磁波信号进行探测；当探测到目标(例如飞机、鸟类等)后，返回电磁波信号(该电磁波信号是经过信号处理机处理过的信号)，即回波信号。

优选地，目标数据包还包括目标距离雷达的水平距离、目标仰角以及目标大小信息。目标大小可以通过目标的雷达截面积表示，属于本领域现有技术，在此不再赘述。

对回波信号的处理优选地包括以下处理：检测门限自适应处理、削减杂波、多滤波器同步处理、动态目标提取以及多目标跟踪和数据综合输出五个步骤。检测门限自适应处理：对得到的目标信号及背景环境下进行活动的目标的回波信号的分析及提取，调节适合的目标检测门限，将采集到的模拟信号进行数字化处理，然后使用threshold进行二值化得到雷达回波信号。削减杂波：利用自适应门限的中值滤波器对回波信号进行消除噪声处理，同时有效保留目标信息。多滤波器同步处理：对经过整体消除噪声回波信号，按照雷达进入的360°的方位信息，一帧一帧的进行同步滤波处理，每一帧同时使用多种滤波器进行计算，按顺序依次处理。动态目标提取：对经过多重滤波后依旧存留下来的回波信息进行提取，整合。多目标跟踪和数据合成输出：对提取出来的目标信息进行目标编号，以及计算速度方位等相关信息的计算，然后按照处理时间的先后顺序将每个目标的详细信息合成整理后输出给数据处理模块102。上述对回波信号的处理为优选地处理方式，然而本公开并不对回波信号的处理做特别限定，本领域技术人员在本公开技术方案的启示下，只要能够将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息即可。

数据处理模块102接收来自回波信号处理模块101的至少一个目标数据包，将具有相同目标编号的目标数据包放入数据处理模块102的同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入数据处理模块102的不同的处理队列；数据处理模块102提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据。本公开不对数据处理模块102的处理队列的数目做特别限定。优选地，位置信息为目标的经纬度信息，作为示例，当每个处理队列中接收同一编号的目标数据包大于等于两条时，取每个目标数据包中的经纬度信息，并将取得的所有经纬度信息按接收时间先后顺序排列构成互相连接的多条线段作为该目标的移动轨迹，并将组合后的移动轨迹保存。

数据处理模块102每次接收到数据即目标数据包进行处理后根据处理结果给发送方(回波信号处理模块101)返回一个“处理成功”或“处理失败”消息。回波信号处理模块101接收到“处理成功”消息，则回波信号处理模块101继续后续的信号处理；回波信号处理模块101接收到“处理失败”消息，则在进行后续信号处理的同时，还将处理失败的数据重发给数据处理模块102。处理失败超过预定次数(例如三次)，数据处理模块102将该条数据计入日志，数据处理模块102结束对该条数据的处理。

图2是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理装置200的结构示意图，雷达数据处理装置200包括回波信号处理模块201，回波信号处理模块201将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；以及数据处理模块202，接收来自回波信号处理模块201的至少一个目标数据包，将具有相同目标编号的目标数据包放入数据处理模块202的同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入数据处理模块202的不同的处理队列；数据处理模块202提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据；雷达数据处理装置200还包括数据库模块203，各个目标的移动轨迹数据被存储至数据库模块203，数据处理模块202对数据库模块203中存储的各个目标的移动轨迹数据进行实时更新。作为示例，当每个处理队列中接收同一编号的目标数据包大于等于两条时，取每个目标数据包中的经纬度信息(即位置信息)，并将取得的所有经纬度信息按接收时间先后顺序排列构成互相连接的多条线段作为该目标的移动轨迹，并将组合后的移动轨迹保存至数据库模块203，当已形成移动轨迹数据的目标再接收到该目标新的数据包时，数据处理模块202实时更新处理队列和数据库模块203保存的移动轨迹。

图3是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理装置300的结构示意图，雷达数据处理装置300包括回波信号处理模块301，回波信号处理模块301将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；以及数据处理模块302，接收来自回波信号处理模块301的至少一个目标数据包，将具有相同目标编号的目标数据包放入数据处理模块302的同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入数据处理模块302的不同的处理队列；数据处理模块302提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据；雷达数据处理装置300还包括数据库模块303，各个目标的移动轨迹数据被存储至数据库模块303，数据处理模块302对数据库模块303中存储的各个目标的移动轨迹数据进行实时更新。雷达数据处理装置300还包括数据分析模块304，数据分析模块304包括外切多边形生成子模块3041和小多边形划分子模块3042；外切多边形生成子模块3041基于雷达扫描范围生成雷达扫描范围的外切多边形，小多边形划分子模块3042将外切多边形等分为若干小多边形；数据分析模块304将各个小多边形对应的地理位置边界数据保存至数据库模块303。

数据分析模块304优选地通过计算机程序模块实现，外切多边形生成子模块3041优选地通过计算机程序模块实现，小多边形划分子模块3042优选地通过计算机程序模块实现。

优选地，外切多边形生成子模块3041以雷达位置坐标为中心，确定出雷达在西北方向和东南方向所能扫描到的最远位置坐标，或者确定出雷达在西南方向和东北方向所能扫描到的最远位置坐标，基于最远位置坐标，生成雷达扫描范围的外切多边形，外切多边形优选为矩形或者正六边形。

小多边形划分子模块3042将外切多边形等分为若干小多边形，可以是大于1的整数份。外切多边形的形状与小多边形的形状相同优选地，等分为300000～800000个小多边形，该范围能在兼顾处理速度的同时还能得到较细的统计粒度。

多个小多边形的地理位置边界数据以多边形对象的方式保存至数据库模块303。

图4是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理装置400的结构示意图，雷达数据处理装置400包括回波信号处理模块401，回波信号处理模块401将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；以及数据处理模块402，接收来自回波信号处理模块401的至少一个目标数据包，将具有相同目标编号的目标数据包放入数据处理模块402的同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入数据处理模块402的不同的处理队列；数据处理模块402提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据；雷达数据处理装置400还包括数据库模块403，各个目标的移动轨迹数据被存储至数据库模块403，数据处理模块402对数据库模块403中存储的各个目标的移动轨迹数据进行实时更新。雷达数据处理装置400还包括数据分析模块404，数据分析模块404包括外切多边形生成子模块4041和小多边形划分子模块4042；外切多边形生成子模块4041基于雷达扫描范围生成雷达扫描范围的外切多边形，小多边形划分子模块4042将外切多边形等分为若干小多边形；数据分析模块404将各个小多边形对应的地理位置边界数据保存至数据库模块403。雷达数据处理装置400还包括数据展示模块405。

数据展示模块405基于各个小多边形对应的地理位置边界数据和各个目标的移动轨迹数据，统计各个小多边形中包含的目标，将各个小多边形中的目标以统计图形式进行展示。数据展示模块405优选地通过计算机程序模块实现，数据展示模块405可以配置在计算机、手机中等等。

优选地，数据展示模块405在统计各个小多边形中包含的目标之后，对各个小多边形中的目标进行相同比例的平均处理(例如平均稀释处理)，将平均处理后的各个小多边形中的目标以统计图形式进行展示。“平均”可以通过平均算法实现，本公开并不对平均算法的类型做特别限定，只要能够实现对各个小多边形中的目标进行相同比例的平均即可。

数据展示模块405进行数据展示时，统计当前雷达范围被等分后的所有小多边形中每个多边形所包含的目标信息。进行统计分析后，再将所有结果进行聚合。这样每次的分析统计结果都是基于小范围分析统计后的结果的聚合。使得数据展现时速度更流畅。不会随着目标数据量的累计增多导致程序卡死。同时能很好的体现出每个区域的目标的活动分布情况。

图5是根据本公开一个实施方式的雷达数据处理方法的流程示意图。雷达数据处理方法包括以下步骤：

s11将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；

s12将具有相同目标编号的目标数据包放入同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入不同的处理队列；以及

s13提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据。

图6是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理方法的流程示意图。雷达数据处理方法包括以下步骤：

s21将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；

s22将具有相同目标编号的目标数据包放入同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入不同的处理队列；

s23提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据；以及

s24对各个目标的移动轨迹数据进行实时更新。

图7是根据本公开又一个实施方式的雷达数据处理方法的流程示意图。雷达数据处理方法包括以下步骤：

s31将回波信号处理成至少一个目标数据包，目标数据包至少包括目标编号和位置信息；

s32将具有相同目标编号的目标数据包放入同一个处理队列，将具有不同目标编号的目标数据包放入不同的处理队列；

s33提取出每个处理队列中各个目标数据包中的位置信息，基于各个目标数据包的位置信息生成各个目标的移动轨迹数据；

s34对各个目标的移动轨迹数据进行实时更新；

s41基于雷达扫描范围生成雷达扫描范围的外切多边形，将外切多边形等分为若干小多边形，保存各个小多边形对应的地理位置边界数据；

s51基于各个小多边形对应的地理位置边界数据和各个目标的移动轨迹数据，统计各个小多边形中包含的目标，将各个小多边形中的目标以统计图形式进行展示。

本公开的雷达数据处理方法实现了基于雷达的数据统计分析。

需要说明的是，本公开并不对“步骤s41”和“步骤s31-步骤s34”的执行顺序做特别限定，“步骤s41”可以先于“步骤s31-步骤s34”执行，也可以是“步骤s31-步骤s34”先于“步骤s41”执行。

优选地，上述各个实施方式中的雷达数据处理方法通过执行计算机程序实现。

上述各实施方式的本公开的技术方案，将来自于雷达的回波信号分析处理后保存至数据库。根据数据库存储的数据，可结合气象设备采集的气象气候信息、用户录入的目标分类等其他数据，进行区域内目标行为习惯的分析统计，以及通过大量的分析统计的结果对目标的行为进行活动规律预测，能够基于对大量目标数据的分析，统计出目标活动的规律及趋势，以便根据分析结果做出及时有效的应对措施。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。