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        關(guān)于雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)識(shí)別與處理功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2017-10-22 22:21:56韋有平
        中國(guó)新通信 2017年18期
        關(guān)鍵詞:目標(biāo)識(shí)別

        韋有平

        【摘要】 隨著雷達(dá)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,監(jiān)視技術(shù)航管監(jiān)視雷達(dá),ADS-B,多點(diǎn)定位、場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)的日益完善和推廣使用,空中交通雷達(dá)管制方式對(duì)飛行器最小間隔、空域流量等提出了更高的要求,同時(shí)對(duì)監(jiān)視雷達(dá)的完好性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的依賴程度大大增加。這就要求對(duì)空管二次雷達(dá)目標(biāo)準(zhǔn)確性分析設(shè)備必須具有便攜性與及時(shí)性,要求系統(tǒng)使用方法和界面更加友好、易用。雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別與處理設(shè)備在雷達(dá)、自動(dòng)化系統(tǒng)的日常維護(hù)與定期檢修方面發(fā)揮更大的作用。

        【關(guān)鍵詞】 雷達(dá)系統(tǒng) 目標(biāo)識(shí)別 處理設(shè)計(jì)

        一、雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別軟件系統(tǒng)架構(gòu)

        雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別與處理系統(tǒng)通過軟硬件的結(jié)合,利用C#編程語(yǔ)言、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù),能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù),通過多線程及線程間的通信,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信和處理,能夠?qū)崟r(shí)圖形化界面顯示雷達(dá)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ),并保存相關(guān)數(shù)據(jù)。識(shí)別系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)通信模塊、雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡航跡處理模塊、顯示存儲(chǔ)模塊,整體軟件架構(gòu)如圖1。

        二、雷達(dá)識(shí)別通信模塊設(shè)計(jì)

        雷達(dá)數(shù)據(jù)通信模塊主要完成同步HDLC,ASTERIX格式的雷達(dá)數(shù)據(jù)。ASTERIX為歐控組織制定的一種雷達(dá)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn),由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由HDLC-UDP協(xié)議轉(zhuǎn)換器完成,采用雙FIFO實(shí)現(xiàn)無縫緩沖數(shù)據(jù)接收,并將接收到的數(shù)據(jù)一方而傳輸?shù)絽f(xié)議轉(zhuǎn)換板,另一方而將雷達(dá)數(shù)據(jù)封裝成UDP數(shù)據(jù)包,通過網(wǎng)絡(luò)傳輸傳入到雷達(dá)數(shù)據(jù)解析模塊。該轉(zhuǎn)換器為可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLG)協(xié)議控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)HDLC串口與以太網(wǎng)之間的接口轉(zhuǎn)換,具有完善的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)議轉(zhuǎn)換策略,實(shí)現(xiàn)HDLC幀與TCP/UDP/IP協(xié)議間的透明轉(zhuǎn)換,同時(shí)擴(kuò)展UDP協(xié)議轉(zhuǎn)為HDLG協(xié)議。實(shí)現(xiàn)多播UDP…Client,UDP…Server網(wǎng)絡(luò)功能,給每部雷達(dá)分配惟一的組播地址和端口號(hào),最終將輸入的雷達(dá)原始數(shù)據(jù)由HDLG傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換為UDP傳輸模式對(duì)外接入雷達(dá)數(shù)據(jù)解析軟件系統(tǒng)。通信模塊軟件部分利用.Net平臺(tái)提供的Sockets和Threading類,接收端多線程、套接字完成雷達(dá)數(shù)據(jù)接收。

        三、雷達(dá)點(diǎn)跡、航跡處理系統(tǒng)

        在解析雷達(dá)數(shù)據(jù)之前,在主程序中設(shè)置每一部雷達(dá)參數(shù),諸如:IP組播地址、端口號(hào)、雷達(dá)型號(hào)、雷達(dá)數(shù)據(jù)格式、旋轉(zhuǎn)周期、發(fā)射功率、雷達(dá)編號(hào),以便系統(tǒng)地接收線程獲取雷達(dá)UDP數(shù)據(jù)包。對(duì)接收到的雷達(dá)線程分別建立點(diǎn)跡合并類PlotDecode.cs、點(diǎn)跡航跡相關(guān)類TrackDecode.cs類,其中包括正則表達(dá)式、時(shí)間對(duì)準(zhǔn)、坐標(biāo)變換,使用Radarflag參數(shù)來區(qū)別雷達(dá)類型。解析完的雷達(dá)數(shù)據(jù)有CAT34服務(wù)信息、CAT48目標(biāo)信息。以INDRA雷達(dá)為例,CAT34的服務(wù)信息主要為:正北信息和扇區(qū)信息、CAT48的目標(biāo)信息為:方位、距離、高度、速度;S模式數(shù)據(jù),包括飛機(jī)地址碼、航班號(hào)、comm-A、comm-B、…comm-C和comm-D。由于各個(gè)雷達(dá)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)配置不同,在數(shù)據(jù)解析系統(tǒng)中對(duì)目標(biāo)點(diǎn)跡歸一化處理,形成統(tǒng)一格式標(biāo)準(zhǔn),再采用卡爾曼濾波算法對(duì)目標(biāo)位置進(jìn)行平滑、預(yù)測(cè),最終形成系統(tǒng)本地航跡,最后,將系統(tǒng)本地航跡根據(jù)自定義的格式存儲(chǔ)到MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中。

        四、顯示回放系統(tǒng)

        顯示回放系統(tǒng)采用API接口,多圖層方式進(jìn)行繪制。圖層分別為地圖圖層、距離環(huán)圖層、扇區(qū)圖層、目標(biāo)實(shí)時(shí)顯示圖層和目標(biāo)信息圖層。嵌套了.NET框架中內(nèi)置的雙緩沖技術(shù),利用顯卡前端緩沖區(qū)和內(nèi)存后端緩沖區(qū)可以減少或消除重繪顯示圖而時(shí)產(chǎn)生的閃爍。在主程序收到解碼程序輸出的雷達(dá)數(shù)據(jù)后,存儲(chǔ)到定義好的一個(gè)容器中,該容器與顯示界而一一對(duì)應(yīng),這樣采用雙緩沖技術(shù),調(diào)用該容器中的數(shù)據(jù),然后在圖層中繪制距離環(huán)、雷達(dá)位置、背景地圖、動(dòng)態(tài)目標(biāo)、扇區(qū)掃描等信息。系統(tǒng)回放功能利用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)完成雷達(dá)數(shù)據(jù)回放,回放時(shí)間段可由用戶自定義,支持7X24小時(shí)數(shù)據(jù)。

        五、結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,本文利用硬件數(shù)據(jù)通信和.NET的開發(fā)平臺(tái)的Sockets,…GDI+、雙緩沖、多線程等技術(shù),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別與處理系統(tǒng),解決了近些年在空管技術(shù)單位缺乏S模式雷達(dá)數(shù)據(jù)分析設(shè)備的問題。系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)頭處理器輸出的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行解析識(shí)別,通過點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)、濾波跟蹤、航跡管理等綜合處理輸出目標(biāo)顯示,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)模塊和雷達(dá)目標(biāo)實(shí)時(shí)回放模塊。該系統(tǒng)已經(jīng)正式在線運(yùn)行到INDRAIRS…20MP/L…Mode-s型雷達(dá),運(yùn)行比較穩(wěn)定。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1]謝德光,張賢達(dá).基于分?jǐn)?shù)階Fourier變換的雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010(04)…

        [2]陳珂,蔣洪暉,劉曦霞等.雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)設(shè)想[J].…科技致富向?qū)?…2010(36)

        [3]陳京華.航管二次雷達(dá)航跡和點(diǎn)跡相關(guān)的基本原理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2012(04)…endprint

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