基于辅助信源的航迹分类方法技术

本发明专利技术涉及一种基于辅助信源的航迹分类方法，主要流程包括对输入的雷达跟踪数据和辅助信源信息两种数据的预处理，航路、航班、飞行计划三个层次的关联判断，置信等级和相关标签的计算以及航迹分类和目标的属性判别。本发明专利技术大大提高了航路目标和非航路目标分类的实时性、准确性和可靠性，对于雷达监视系统的工程实际应用具有非常重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，主要流程包括对输入的雷达跟踪数据和辅助信源信息两种数据的预处理，航路、航班、飞行计划三个层次的关联判断，置信等级和相关标签的计算以及航迹分类和目标的属性判别。本专利技术大大提高了航路目标和非航路目标分类的实时性、准确性和可靠性，对于雷达监视系统的工程实际应用具有非常重要的意义。【专利说明】
本专利技术涉及一种在雷达监控系统中，利用雷达探测信息(航迹)和辅助信源信息进行关联，在探测得到的大量航迹中进行目标分类，将航线目标识别分离出来，是一项应用于辅助雷达系统进行目标属性判别的有效研究方案。其中辅助信源包括实时航班信息、飞行计划信息和航路信息。
技术介绍
雷达监控系统的最终任务是检测、跟踪我方感兴趣的目标。如何对这些目标属性进行判别是一个难点。由于航路目标在规定航线上沿一定的航向飞行，在位置和航向上严格受航路约束，因此利用先验的辅助信源信息(航班、飞行计划、航路)进行航迹目标的属性判别，将航路目标分离出来是可行的。西北工业大学王增福等提出了基于航路-航迹关联的天波超视距雷达航迹分类算法(“基于航路-航迹关联的天波超视距雷达航迹分类”，系统工程与电子技术，vol.34，pp.2018-2022,2012)，四川大学冯子亮提出了飞行计划与雷达航迹关联算法(“飞行计划与雷达航迹关联算法及实现”，四川大学学报，vol.40,pp.171-173,2003)。以上算法只解决了如何在单一的辅助参考信息下进行关联判断。利用单一的辅助参考信息进行航迹的关联分类在实时性、准确性和可靠性方面都非常有限。因此，引入多层次的外部参考信息，提出一种一体化的航迹分类方法是十分必要的。专利技术目的本专利技术针对雷达探测区域航迹众多导致的航迹分类、目标属性判别困难等问题，利用航路目标航迹与辅助信源信息(航班、飞行计划、航路)的特定关系及其固有的航迹特征，将航路目标航迹和非航路目标航迹进行分类，从而辅助目标属性判别，提升雷达装备的性能，为国防战略预警系统提供参考价值。
技术实现思路
为了实现上述专利技术目的，本专利技术以航空管制雷达(空管雷达)目标航迹分类为应用背景，设计了一种在大地坐标系下的雷达航迹与辅助信源信息关联分类方案。，主要流程包括对输入的雷达跟踪数据和辅助信源信息两种数据的预处理、三个层次的关联判断、置信等级和相关标签的计算以及航迹分类和目标的属性判别；具体步骤如下:步骤1、数据预处理(I)雷达航迹预处理将雷达航迹从东北天坐标系下转换为地心大地坐标系，以便与辅助信源进行相关，方便其在GIS显示界面上进行显示；(2)辅助信源信息预处理建立静态航路、飞行计划和实时航班之间的对应关系；首先在读取静态航路信息时，给航路进行编号，为之后的随即查询准备；按照起点终点对应关系，建立飞行计划与静态航路以及实时航班和静态航路之间的对应关系，表明该航班飞行计划或实时航班信息属于哪条航路；按照日期和航班代号之间的对应关系，建立飞行计划和实时航班之间的对应关系。步骤2、雷达航迹与外部信息关联处理:(I)雷达航迹与航路关联判断:a)空中走廊边界点求取:b)进行位置上的判断:判断一条雷达航迹与该航路是否相关，采用全体的点估计方法和滑窗估计方法来判断雷达航迹与静态航路是否相关；(2)雷达航迹与飞行计划关联判断:判断雷达航迹起始时间和终结时间范围是否在飞行计划的范围内，如果雷达航迹维持时间在飞行计划时间范围内，则判断雷达航迹与此飞行计划相关，并相关结果中做相应的标志；(3)雷达航迹与实时航班关联判断:判断雷达航迹维持时间是否在实际的实时航班的飞行时间范围内；步骤3、雷达航迹的分类处理:针对某一条待判断的雷达航迹，整理上一步的关联结果，可以给出雷达航迹与民航航班的关系，可以将关联的结果分为以下四个层次:A、雷达航迹仅仅与区域内的某条航路匹配上，而没有和该航路上的任何一条飞行计划匹配上，那么可以初步判断该条雷达航迹属于航路目标，置信等级为低级；B、雷达航迹不但和区域内的某条航路匹配上，而且和该航路上的某条飞行计划也匹配上，但是没有和实时的航班信息匹配上，那么可以进一步判断该条雷达航迹属于航路目标，置信等级为中级；C、雷达航迹不仅仅和区域内的某条航路匹配上，而且和该航路上的某条实时航班信息也能匹配上，那么可以更进一步判断该条雷达航迹属于航路目标，置信等级为高级；D、雷达航迹没有和区域内的任何一条航路匹配上，则把该航迹列为重点关注对象，上报进行进一步的关注处理。本专利技术方案可以大大提高了航路目标和非航路目标分类的实时性、准确性和可靠性，对于雷达监视系统的工程实际应用具有非常重要的意义。【专利附图】【附图说明】图1流程框图；图2中心坐标系选为地心大地坐标系的转换示意图；图3航迹起始维持过程中滑窗法示意图；图4实时航班信息关联时插值法求航迹时刻位置示意图；图5雷达航迹；图6航路信息；图7实时航班；图8航路信息匹配结果显示图；图9实时航班信息匹配结果显示图；图10雷达航迹；图11航路信息；图12实时航班；图13航路信息匹配结果显示图；图14实时航班信息匹配结果显示图。【具体实施方式】对雷达航迹进行分类处理是一种基于先验知识或情报的雷达信息处理技术。本专利技术的辅助信源引入辅助目标属性判别系统通过实时航班信息、飞行计划信息、航路信息三类辅助信源的引入，通过三个层次的关联判断，基于假设检验理论与分类思想，计算雷达航迹与外部信息的相关性从而达到辨识航路目标和非航路目标的目的，并实时给出关联结果的仿真显示。系统的主要流程框图由图1表示。如图1所示，本专利技术方法的主要流程包括对输入的雷达跟踪数据和辅助信源信息两种数据的预处理、三个层次的关联判断、置信等级和相关标签的计算以及航迹分类和目标的属性判别。具体步骤如下:数据预处理(I)雷达航迹预处理将雷达航迹从东北天坐标系下转换为地心大地坐标系以便与辅助信源进行相关。对于空管雷达，假设目标在三种不同的坐标系下采取如下的表示方式:(a)东北天坐标系(ENU)ENU坐标系通常作为地基传感器局部测站坐标系，坐标原点为传感器(雷达站点)位置，E轴(X轴)指向地球自转切线方向(东)，N轴(Y轴)为地理指北针方向，Z轴(U轴)为地心指向传感器(雷达站点)的方向。另外，与ENU坐标系对应常用于空基平台的是北东地(NED)坐标系。(b)地心地固坐标系(ECEF)ECEF坐标系定义为以地球质心为原点，随地球矢量旋转，Ztl轴指向协议地极原点，代表转轴方向，即Ztl轴与地球自转轴相同,指向北极,Xci轴指向过格林尼治本初子午线与赤道交点，Ytl轴和W轴构成右手坐标系，具体实现形式不一，例如WGS-84、CGCS2000等。本软件ECEF坐标系的具体实现选为CGCS2000，Zq轴指向IERS参考极方向，X。轴与IERS参考子午面与通过原点且同Ztl轴正交的赤道面的交线，该坐标系在厘米级与WGS-84是兼容的。(c)大地坐标系(LBH)地球椭球面上的点，通常用经度L和纬度B表示。国际上规定，把通过英国首都伦敦格林尼治天文台原址的那一条经线定为0°经线，也叫本初子午线。从O。经线算起，向东、向西各分作180°，以东的180°属于东经，以西的180°属于西经。在赤道的南北两边，画出许多和赤道平行的圆圈，就是“纬圈”。把赤道定为纬度零度，向南向北各本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于辅助信源的航迹分类方法，其特征在于：主要流程包括对输入的雷达跟踪数据和辅助信源信息两种数据的预处理，航路、航班、飞行计划三个层次的关联判断，置信等级和相关标签的计算以及航迹分类和目标的属性判别；具体步骤如下：步骤1、数据预处理：(1)雷达航迹预处理：将雷达航迹从东北天坐标系下转换为地心大地坐标系，以便与辅助信源进行相关，方便其在GIS显示界面上进行显示；(2)辅助信源信息预处理：建立静态航路、飞行计划和实时航班之间的对应关系；首先在读取静态航路信息时，给航路进行编号，为之后的随即查询准备；按照起点终点对应关系，建立飞行计划与静态航路以及实时航班和静态航路之间的对应关系，表明该航班飞行计划或实时航班信息属于哪条航路；按照日期和航班代号之间的对应关系，建立飞行计划和实时航班之间的对应关系；步骤2、雷达航迹与外部信息关联处理：(1)雷达航迹与航路关联判断：a)空中走廊边界点求取；b)进行位置上的判断：判断一条雷达航迹与该航路是否相关，采用全体的点估计方法和滑窗估计方法来判断雷达航迹与静态航路是否相关；(2)雷达航迹与飞行计划关联判断：判断雷达航迹起始时间和终结时间范围是否在飞行计划的范围内，如果雷达航迹维持时间在飞行计划时间范围内，则判断雷达航迹与此飞行计划相关，并相关结果中做相应的标志；(3)雷达航迹与实时航班关联判断：判断雷达航迹维持时间是否在实际的实时航班的飞行时间范围内；步骤3、雷达航迹的分类处理：针对某一条待判断的雷达航迹，整理上一步的关联结果，可以给出雷达航迹与民航航班 的关系，可以将关联的结果分为以下四个层次：A、雷达航迹仅仅与区域内的某条航路匹配上，而没有和该航路上的任何一条飞行计划匹配上，那么可以初步该条雷达航迹属于航路目标，置信等级为低级；B、雷达航迹不但和区域内的某条航路匹配上，而且和该航路上的某条飞行计划也匹配上，但是没有和实时的航班信息匹配上，那么可以进一步判断该条雷达航迹属于航路目标，置信等级为中级；C、雷达航迹不仅仅和区域内的某条航路匹配上，而且和该航路上的某条实时航班信息也能匹配上，那么可以更进一步判断该条雷达航迹属于航路目标，置信等级为高级；D、雷达航迹没有和区域内的任何一条航路匹配上，则把该航迹列为重点关注对象，上报进行进一步的关注处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，兰华，郭振，梁彦，史志远，李雁，王增福，潘泉，刘柯利，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61