陳 雷 王建功 張旭 63895部隊(duì)

通用雷達(dá)數(shù)據(jù)格式化分析與預(yù)處理系統(tǒng)

陳 雷 王建功 張旭 63895部隊(duì)

各種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的格式及精準(zhǔn)率都有一定的要求，都需要對(duì)數(shù)據(jù)提前進(jìn)行預(yù)處理。本文結(jié)合目前國內(nèi)現(xiàn)用雷達(dá)的基本測(cè)量原理和數(shù)據(jù)處理程序?qū)?shù)據(jù)的要求，從測(cè)量數(shù)據(jù)的基本特征入手，對(duì)通用雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與格式化處理，最終實(shí)現(xiàn)一鍵提交的目的；并對(duì)處理數(shù)據(jù)需求單位提交數(shù)據(jù)標(biāo)注文件。

格式化預(yù)處理;Delphi;數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

引言

隨著國家電子靶場(chǎng)試驗(yàn)任務(wù)的不斷拓展，參試設(shè)備單位有時(shí)同時(shí)需要幾套設(shè)備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為真值與參試設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，這個(gè)過程需要用靶場(chǎng)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的格式及精準(zhǔn)率有一定要求，需要預(yù)處理。因?yàn)楦髟O(shè)備的測(cè)量體制及誤差修正方法等因素造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性，工程軟件只可以實(shí)現(xiàn)預(yù)處理的一部分工作，效率不高。本文對(duì)通用雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化處理與統(tǒng)計(jì)分析，將數(shù)據(jù)預(yù)處理的效率大大提高。同時(shí)對(duì)需求單位提交數(shù)據(jù)標(biāo)注文件。

1 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)利用delphi軟件編程實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)中應(yīng)用的delphi組件圖：

圖1 應(yīng)用組件圖

1.1 系統(tǒng)流程圖

圖2 系統(tǒng)流程圖

1.2 異常值的判別

在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，雷達(dá)錄取數(shù)據(jù)前期處于目標(biāo)搜索狀態(tài)，數(shù)據(jù)不連續(xù)，跳度大,甚至可能出現(xiàn)大段數(shù)據(jù)不為真的情況；測(cè)量雷達(dá)在跟蹤目標(biāo)時(shí)，如果受到大型建筑物遮擋，會(huì)造成局部測(cè)量數(shù)據(jù)異?；蚋檨G失；錄取后期也存在無效數(shù)據(jù)錄入的問題。這些數(shù)據(jù)應(yīng)該先被排除或修正后再進(jìn)行預(yù)處理，否則勢(shì)必影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)評(píng)估效果。

異常值的判別主要存在兩種情況，即連續(xù)目標(biāo)丟失與個(gè)別異常值的判別。

1.2.1 首先對(duì)大量丟失數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，判別方式：

飛行目標(biāo)在飛行時(shí)，因?yàn)椴豢赡鼙３朱o止，斜距也不可能一直保持不變，當(dāng)錄取數(shù)據(jù)連續(xù)多點(diǎn)的斜距差值為零時(shí)，就將其視為跟蹤丟失。

圖3 目標(biāo)丟失的三種情況

1.2.2 其他異常值判別

當(dāng)目標(biāo)航路不是一條直線時(shí)，單存的通過五點(diǎn)外推法預(yù)測(cè)某一列數(shù)據(jù)的異常值可能導(dǎo)致從某一點(diǎn)開始大量正確數(shù)據(jù)的錯(cuò)判，而且利用極坐標(biāo)量的階差來判斷數(shù)據(jù)的異常是缺乏科學(xué)依據(jù)的，可能將人為地帶來誤差，影響系統(tǒng)精度。所以本系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的直角坐標(biāo)量xyz作為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的動(dòng)態(tài)模型，利用測(cè)量值的二階差分判別異常值。因?yàn)闊o論飛機(jī)的航路如何，它都是做勻速或勻加速運(yùn)動(dòng)，單位時(shí)間的距離是可判斷的，即

直至abs(Si+n- Si-1)>t(n+1) 判別點(diǎn)（Xi+n, Yi+n, Zi+n）為正常值

1.3 系統(tǒng)剔點(diǎn)程序框圖

圖4 系統(tǒng)預(yù)處理程序框圖

1.4 異常值的糾正

雷達(dá)數(shù)據(jù)主要是以REA即極坐標(biāo)格式提交，其與空間坐標(biāo)XYZ的關(guān)系為：

X=R*COS(E)*COS(A);(1)

Y=R*COS(E)*SIN(A);(2)

Z=R*SIN(E);(3)

已知Pi-2( Xi-2, Yi-2, Zi-2)，Pi-1( Xi-1，Yi-1，Zi-1)為正常值，Pi( Xi, Yi, Zi)為異常值，則有公式

當(dāng)REA中只有R或E或A錯(cuò)誤時(shí)，可以利用(1)(2)(3)(4)中的個(gè)別公式結(jié)合坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式求出正常值。當(dāng)REA全部錯(cuò)誤時(shí)，則完全利用公式(1)(2)(3)(4)結(jié)合坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式可求出REA的正常值。

2 實(shí)現(xiàn)功能

2.1 原始數(shù)據(jù)的格式化

接收到的數(shù)據(jù)因?yàn)橥庠囋O(shè)備的不同格式往往不統(tǒng)一，每次要提前進(jìn)行轉(zhuǎn)化后再修正，雖然轉(zhuǎn)化難度不高但遇到大批數(shù)據(jù)則需要反復(fù)導(dǎo)入導(dǎo)出，過程繁瑣，耗時(shí)耗力。系統(tǒng)將以往接收到的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行集成，在導(dǎo)入數(shù)據(jù)時(shí)直接對(duì)其進(jìn)行格式化，快捷簡(jiǎn)明。

2.2 原始數(shù)據(jù)的分析

分析數(shù)據(jù)的丟失與跳點(diǎn)。當(dāng)錄取數(shù)據(jù)連續(xù)多點(diǎn)（本系統(tǒng)設(shè)為連續(xù)20個(gè)點(diǎn)）的斜距差值為零時(shí)，就將其視為跟蹤丟失。當(dāng)錄取數(shù)據(jù)的某個(gè)點(diǎn)或某幾個(gè)點(diǎn)與前后數(shù)據(jù)差值明顯大于n倍的正常差值時(shí)，將其視為跳點(diǎn)。

2.3 異常值的統(tǒng)計(jì)

在程序中加入計(jì)數(shù)器，記錄異常數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，當(dāng)異常數(shù)據(jù)與總數(shù)據(jù)的比值大于10%時(shí)，數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)視為無效（注：跟蹤丟失數(shù)據(jù)排除在數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)）。

2.4 原始數(shù)據(jù)預(yù)處理

對(duì)于大段丟失數(shù)據(jù)，直接剔除。對(duì)于跳點(diǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用前面提出的計(jì)算方法予以恢復(fù)。

2.5 數(shù)據(jù)的試驗(yàn)標(biāo)注提交功能

按照處理需求，系統(tǒng)將預(yù)處理細(xì)則與數(shù)據(jù)一并提交給下一個(gè)流程，使數(shù)據(jù)的標(biāo)注傳遞更書面化。

2.6 處理前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖像比對(duì)

本系統(tǒng)使用Tchar組件將數(shù)據(jù)預(yù)處理前后的結(jié)果通過一維序列、二維序列的形式用圖像顯示并打印出來，使得比對(duì)結(jié)果更直觀化，也便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行分析。

圖5 某數(shù)據(jù)處理前后二維俯視圖像對(duì)比圖

3 測(cè)試結(jié)果

系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果：原預(yù)處理一段跳點(diǎn)多或目標(biāo)丟失多的某精測(cè)雷達(dá)數(shù)據(jù)，大概需時(shí)10～30分鐘，應(yīng)用本系統(tǒng)需時(shí)1～2分鐘，批量預(yù)處理數(shù)據(jù)時(shí)成效明顯，系統(tǒng)實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)的完好率，數(shù)據(jù)標(biāo)注文件，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的效率得到有效提高。系統(tǒng)在某試驗(yàn)中進(jìn)行試運(yùn)行，運(yùn)行情況良好。

4 結(jié)束語

系統(tǒng)主要針對(duì)目前雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中遇到的問題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與預(yù)處理，進(jìn)一步提高了雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的效率與精度。該方法排除了多數(shù)情況下需人工干預(yù)才能完成異常值剔除的難題，減少了人工干預(yù)的程度，使處理方法更為科學(xué)合理。并對(duì)下一流程提交數(shù)據(jù)標(biāo)注文件，使數(shù)據(jù)交接更加規(guī)范化、程序化。

[1]賽奎春,宋坤. delphi信息系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例精選. 機(jī)械工業(yè)出版社.2005

[2]包國忱,等. 電子裝備試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理.國防工業(yè)出版社. 2002

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.059