史 鑒 ，吳小強

（1.船舶重工集團公司723 所，揚州225001 ；2.海軍駐揚州723 所軍事代表室，揚州225001）

1 概 述

應(yīng)用2 部或2 部以上的空間位置互相分離而覆蓋范圍互有重疊的雷達對目標(biāo)實施探測時，便構(gòu)成了雷達網(wǎng)。多部雷達、通訊設(shè)備、信息處理設(shè)備、控制設(shè)備等相互連接，對各部雷達實行一定的統(tǒng)一控制和管理，并對網(wǎng)內(nèi)各部雷達獲取的信息形成網(wǎng)狀收集與傳遞、綜合顯示、綜合處理，從而就形成一個統(tǒng)一的有機整體——雷達網(wǎng)系統(tǒng)。多部雷達組成雷達網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)同作戰(zhàn)，能發(fā)揮其更大的優(yōu)勢。雷達網(wǎng)系統(tǒng)較之單站雷達有以下特點和優(yōu)勢：擴展探測的覆蓋空間和時間，提高雷達觀測數(shù)據(jù)率；在重疊的探測區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)靈敏度能夠提高；具有反隱身能力；綜合抗干擾的性能強；系統(tǒng)跟蹤目標(biāo)的能力、測量精度得到改善和提高。

雷達組網(wǎng)設(shè)計需要考慮組網(wǎng)雷達的優(yōu)化配置選擇和布站方式，雷達和控制設(shè)備之間的時間同步、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)融合以及組網(wǎng)雷達之間的整合控制、管理調(diào)度和電磁兼容等問題。而多源信息數(shù)據(jù)融合是雷達組網(wǎng)不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一，數(shù)據(jù)融合技術(shù)指對來自多傳感器的原始數(shù)據(jù)和信息進行分類、互聯(lián)、估計與綜合，以得到目標(biāo)狀態(tài)，提取有利于做出決策的信息，其目的是獲得一種綜合信息。大致可分為信息提取、數(shù)據(jù)傳輸、信息分類、時空對準(zhǔn)、航跡相關(guān)、數(shù)據(jù)綜合等幾個過程。

本文討論的是兩坐標(biāo)搜索雷達組網(wǎng)航跡分布式處理方式下，每個傳感器用自身獲得的數(shù)據(jù)形成目標(biāo)航跡，將各航跡信息和相關(guān)信息提交給數(shù)據(jù)融合中心（DFC）作融合處理，形成雷達系統(tǒng)目標(biāo)航跡；多傳感器探測數(shù)據(jù)的時空校準(zhǔn)后，由于同一目標(biāo)同時受到多部雷達的照射，各部雷達因為觀測角度、觀測誤差和觀測時機的不同，對該目標(biāo)觀測的批號和觀測值有所差別。多源航跡相關(guān)就是將來自多傳感器的各不相同的航跡統(tǒng)一到融合中心的時間空間基準(zhǔn)上后，對數(shù)據(jù)進行分析比對，確定多條航跡是否為同一目標(biāo)的技術(shù)。

2 航跡相關(guān)需要的信息

各個雷達輸出的航跡信息一般包括目標(biāo)的方位、距離、相對或絕對運動速度和運動方向（也稱為目標(biāo)航速、目標(biāo)航向）、航跡質(zhì)量、航跡時輟、航跡丟失或新建航跡標(biāo)志等，這是航跡相關(guān)的基本數(shù)據(jù)。

設(shè)計多源雷達航跡相關(guān)準(zhǔn)則，還應(yīng)該獲知各雷達的設(shè)計技術(shù)狀態(tài)和技術(shù)指標(biāo)，如雷達處理范圍（工作量程、威力空域）、數(shù)據(jù)率、虛警率、分辨率、適應(yīng)機動過載的能力、方位距離精度、航向航速精度、航跡時戳的精度以及航跡質(zhì)量的定義方式等，這是航跡相關(guān)的基本依據(jù)。

應(yīng)該盡量積累雷達探測目標(biāo)的實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計，包括雷達探測各類典型目標(biāo)（各種等速直航運動目標(biāo)、加速減速運動目標(biāo)、轉(zhuǎn)彎機動目標(biāo)、各種運動速度目標(biāo)等）和在各種檢測概率、復(fù)雜電磁環(huán)境下的典型目標(biāo)航跡數(shù)據(jù)。這些將作為調(diào)整相關(guān)準(zhǔn)則和驗證相關(guān)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

此外，應(yīng)確定航跡相關(guān)準(zhǔn)則需達到的相關(guān)概率，即DFC 對不同雷達、同一目標(biāo)探測輸出的航跡判斷為同一目標(biāo)的概率。

3 航跡相關(guān)流程和相關(guān)條件

3.1 航跡相關(guān)流程

數(shù)據(jù)融合處理中心根據(jù)各雷達探測目標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)，建立融合航跡列表，初始化時該航跡列表為空。

單部雷達新建航跡送到融合處理中心，與融合航跡列表在時間和空間對準(zhǔn)之后進行相關(guān)判別，若滿足初始相關(guān)條件則判為航跡相關(guān)，認(rèn)為是與融合航跡列表中的歷史航跡數(shù)據(jù)為同一批目標(biāo)，進行下一步的融合處理；若不滿足初始相關(guān)條件則認(rèn)為是雷達系統(tǒng)新發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)，補充到融合航跡列表，將這個判別過程稱之為初始相關(guān)。

非新建的航跡也應(yīng)與融合航跡列表中的目標(biāo)進行后續(xù)相關(guān)，這是考慮到由于目標(biāo)大機動、異常環(huán)境雜波影響下，可能多部雷達探測同一目標(biāo)輸出的航跡不滿足初始相關(guān)條件，與航跡庫中航跡初始相關(guān)沒有相關(guān)上，被判為多批目標(biāo)；后期因為航跡比較穩(wěn)定，能夠滿足較為嚴(yán)格的相關(guān)條件，即可判為同一批目標(biāo)的航跡，進行下一步融合處理，將這個處理過程稱之為后續(xù)相關(guān)。

不滿足后續(xù)相關(guān)準(zhǔn)則的非新建的航跡，應(yīng)該已經(jīng)與融合航跡列表中某一目標(biāo)航跡相關(guān)過，按照批號相關(guān)條件進行相關(guān)判別，滿足條件的仍作為該目標(biāo)的新探測信息，進行下一步融合處理；若不滿足批號相關(guān)條件，則認(rèn)為是雖然初始相關(guān)上，但實際為兩批目標(biāo)同步運動、被誤判為同一批目標(biāo)、現(xiàn)在已經(jīng)分開運動的情況，應(yīng)該判為獨立的航跡，并將該航跡補充到融合航跡列表中：將這個處理過程稱之為批號相關(guān)。航跡相關(guān)的流程如圖1 所示。

圖1 航跡相關(guān)流程示意圖

3.2 雷達精度與相關(guān)準(zhǔn)則估算

以A、B 兩部雷達同時探測同一目標(biāo)的情況為例。假設(shè)A雷達建立的航跡與目標(biāo)實際航跡的誤差X 服從正態(tài)分布X～N，B 雷達建立的航跡與目標(biāo)實際航跡的誤差Y 也服從正態(tài)分布Y～，且X，Y 相互獨立；A、B 兩部雷達探測精度均方根誤差均為50 ，系統(tǒng)差為0，一次差分滿足正態(tài)分布。相關(guān)概率欲達到90%時，考慮雷達精度的相關(guān)準(zhǔn)則分析如下。

兩部雷達發(fā)現(xiàn)同一目標(biāo)時，兩者航跡的誤差是X－Y，且X－Y 服從正態(tài)分布，即：

式中：μxy＝μx－μy；σxy2＝σx2＋σy2。

若F（z ）＝0.9 ，即 相 關(guān) 概 率 為9 0% 時 ，91 .21 。

3.3 其他相關(guān)條件

考慮到目標(biāo)的機動，若雷達建航適應(yīng)的目標(biāo)機動條件最大加速度為a，則在時間對準(zhǔn)修正的時間t內(nèi)，目標(biāo)運動與等速直線運動相比，最大相距S＝對于低速目標(biāo)和高速目標(biāo)，雷達的航向航速誤差會有所區(qū)別。同時航向航速指標(biāo)一般是對等速直航目標(biāo)而言的，對于機動目標(biāo)存在較大的測量誤差。在方位距離滿足相關(guān)條件的前提下，航向航速的相關(guān)條件應(yīng)該放寬，對于低速目標(biāo)，甚至可以不參考航向航速信息，這樣可以減少誤判。

時空對準(zhǔn)過程中如果利用航跡的航向航速信息，應(yīng)該考慮航向航速誤差引起的位置誤差，并在相關(guān)準(zhǔn)則中進行考慮。而雷達時戳精度應(yīng)該根據(jù)目標(biāo)速度折算到位置的相關(guān)準(zhǔn)則中。雷達探測目標(biāo)由于需要采樣后進行數(shù)字處理，所以必然會存在量化誤差，相關(guān)條件中應(yīng)根據(jù)量化單元進行考慮。

4 航跡相關(guān)準(zhǔn)則

實際使用時，航跡相關(guān)條件可以適當(dāng)放開，考慮到虛警概率，相關(guān)條件放開后誤判為同一批目標(biāo)的概率不大；若2 個目標(biāo)同時進入，可以依靠雷達自身的分辨率分辨出2 個目標(biāo)。

4.1 初始相關(guān)準(zhǔn)則

在雷達精度指標(biāo)基礎(chǔ)上，考慮相關(guān)精度，結(jié)合量化誤差和目標(biāo)機動的因素，同時應(yīng)考慮新建航跡的濾波尚未穩(wěn)定，精度略低，將以上誤差因素綜合考慮，設(shè)定方位距離的相關(guān)準(zhǔn)則。同時判斷若航跡質(zhì)量低時，準(zhǔn)則可以適當(dāng)放寬或者降低參與數(shù)據(jù)融合處理的權(quán)重。位置相關(guān)的前提下，對于高速目標(biāo)，防止因為目標(biāo)機動而導(dǎo)致無法相關(guān)，航向航速誤差范圍可以大大放開，對于低速目標(biāo)應(yīng)該不把航向航速作為相關(guān)條件。

4.2 后續(xù)相關(guān)準(zhǔn)則

后續(xù)相關(guān)是在認(rèn)為2 個目標(biāo)航跡較為嚴(yán)格地一致時，將它們判為同一批目標(biāo)。該準(zhǔn)則可不考慮量化誤差、目標(biāo)機動等因素，同時相關(guān)概率可以適當(dāng)降低，并且對高速目標(biāo)可適當(dāng)參考航向航速誤差。設(shè)計時可以大致按初始相關(guān)條件的60%～80%考慮。

4.3 批號相關(guān)準(zhǔn)則

這一準(zhǔn)則是防止多批目標(biāo)編隊運動，初始相關(guān)判為同一批目標(biāo)后，編隊散開需要判為多批目標(biāo)的情況，批號相關(guān)的條件可以大大放寬，以雷達分辨率作為參考，設(shè)計時可以大致按初始相關(guān)準(zhǔn)則的200%～500%考慮。

5 結(jié)束語

雷達組網(wǎng)是當(dāng)前國內(nèi)外在防空、進攻作戰(zhàn)中已被廣泛采用的較先進的反偵察、反干擾、反摧毀、反隱身技術(shù)措施。由于雷達組網(wǎng)的使用，在戰(zhàn)場上可以構(gòu)成全方位、立體化、多層次戰(zhàn)斗體系，具有全頻段、多體制、多重疊系數(shù)等技術(shù)性能，大大提高了防空、進攻武器的戰(zhàn)術(shù)性能，提高了戰(zhàn)場生存能力。

本文根據(jù)工程經(jīng)驗，提出了雷達多源航跡相關(guān)的流程和參考準(zhǔn)則，經(jīng)過分析初步認(rèn)為滿足設(shè)計要求。此外，針對具體設(shè)備使用時，設(shè)計還應(yīng)考慮航跡處理軟件工作流程、航跡發(fā)送時機、航跡質(zhì)量的定義、航跡外推標(biāo)志、徑向速度信息、目標(biāo)回波幅度以及在實際使用中可參考的其他信息。

雷達組網(wǎng)，尤其是艦船平臺下，可以補充利用光學(xué)、電子偵察、衛(wèi)星、敵我識別等多種傳感手段組網(wǎng)，利用多種傳感手段探測到的目標(biāo)運動特征、目標(biāo)成像信息、目標(biāo)視頻信息、電磁特征等可以更準(zhǔn)確可靠地對觀測區(qū)域目標(biāo)進行探測，掌握更豐富的目標(biāo)信息，而不同傳感器之間的信息相關(guān)需要對各傳感器特性進行深入研究。

［1］姚磊，姚景順.基于最有融合估計的雷達組網(wǎng)數(shù)據(jù)處理［J ］.火力與指揮控制，2004 ，29（S1）：118－119.

［2］唐斌兵.組網(wǎng)雷達系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)融合［J ］.模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)，2001 ，15（3）：105－110.

［3］方振和，劉喜斌，鄭德勝.多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)對抗隱身目標(biāo)［J ］.上海大學(xué)學(xué)報，1998 ，4（1）：107－112.

［4］盛驟，謝式千，潘承毅.概率論與數(shù)理統(tǒng)計［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［5］姚景順，楊世興.海上編隊艦載雷達之間同頻干擾的消除方法［J ］.現(xiàn)代雷達，2007 ，29（6）：13－16.

［6］李圣衍，胡東，周宏宇，張浩元.雷達組網(wǎng)的干擾技術(shù)研究淺談［J ］.電子工程師，2006 ，32（11）：4－6.