[發(fā)明專利]航管自動化系統(tǒng)中雷達目標信息的處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710050913.4
• 申請日: 2007-12-20
• 公開（公告）號: CN101206260A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王運鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 四川川大智勝軟件股份有限公司
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S13/74;G01S13/66
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司
• 代理人: 舒啟龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航管管制自動系統(tǒng)中對雷達目標信息的處理方法，特別是對空觀測雷達球極坐標與目標跟蹤處理平面直角坐標之間的坐標變換后，再進行濾波跟蹤的方法，即是涉及到航管雷達以極坐標方式報告目標位置時，將報告位置轉(zhuǎn)換為處理平面直角坐標，再進行雷達跟蹤的方法。

背景技術(shù)

對空觀測雷達，通過收發(fā)系統(tǒng)的時間延遲獲得探測目標與雷達站的距離，并根據(jù)天線掃描方位確定探測目標的位，因此目標的位置參數(shù)多數(shù)都是以雷達站所在位置為中心的本地極坐標系表示，即以目標方位角、俯仰角和斜距的方式報告目標的位置。

在民航管制自動化系統(tǒng)中使用的航管雷達，也稱為二次監(jiān)視雷達，雷達站地面天線系統(tǒng)接收航空器機載應(yīng)答機的應(yīng)答信號，通過時間的延遲和天線的掃描方位來確定飛機的距離和方位等目標信息，同時還可以獲得機載應(yīng)答機應(yīng)答的A模式代碼和C模式高度，因此獲得的目標信息包括目標斜距、方位角、高度和航空器代碼等。

目前在雷達跟蹤系統(tǒng)中，都是基于動態(tài)運動模型和觀測模型的，而通常這些模型都是在笛卡爾直角坐標系中的模型，這與雷達報告的極坐標模型是不同的，因此雷達跟蹤就包括一個非線性估計的問題，當然也可以在采用混合坐標系下，運用擴展Kalman濾波或二階擴展Kalman濾波算法，但這種近似會在目標運動狀態(tài)估計和誤差協(xié)方差矩陣的計算上引入較大的誤差，從而導致跟蹤性能降低，嚴重時會導致濾波器發(fā)散。另一種方法就是先將雷達測量的極坐標位置轉(zhuǎn)換成為以雷達站為原點的平面直角坐標位置，而后進行Kalman濾波跟蹤。目前常用的轉(zhuǎn)換算法[文獻1，2]是不考慮地球橢球的影響，直接進行投影變換，如圖1所示，給定一個雷達探測目標測量(r，η，θ)，其中r為目標斜距，η為俯仰角，θ為相對于雷達站正比方向的方位角，則在平面直角坐標系中的坐標(X，Y，Z)為：

X＝r?cosηsinθ

Y＝rcosηcosθ

Z＝rsinη

在民航系統(tǒng)中使用的二次監(jiān)視雷達中，通常報告目標的斜距和方位角，以及C模式高度，如果照搬上述投影方法，將帶來較大的誤差，因此必須考慮地球橢球的影響。

文獻1：韓崇昭、朱洪艷、段戰(zhàn)勝著，《多源信息融合》，清華大學出版社，2006.4

文獻2：Y.Wu，P.Wang，X.Hu，“Algorithm?of?Earth-Centered?Earth-FixedCoordinates?to?Geodetic?Coordinates”，IEEE?Trans.AES，Vol.39(4)，2003，p1457-1461。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種航管自動化系統(tǒng)中雷達目標信息的處理方法，以通過考慮地球橢球曲率影響情況下的航管雷達極坐標(距離/方位/高度)報告與處理平面直角坐標(X/Y/H)之間的轉(zhuǎn)換，減小通常轉(zhuǎn)換算法的計算誤差，提高目標跟蹤系統(tǒng)的處理精度。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種航管自動化系統(tǒng)中雷達目標信息的處理方法，包括以下步驟：

(a)、由航管雷達站地面天線系統(tǒng)發(fā)送詢問信號，并接收航空器機載應(yīng)答機的應(yīng)答信號，通過時間的延遲和天線的掃描方位來確定飛機的距離和方位的目標信息，該目標信息包含以雷達站所在位置為中心的本地極坐標表示的目標斜距r、方位角θ、機載應(yīng)答器回答的C模式高度H；

(b)、在考慮地球橢球球面影響的情況下，為減小投影誤差，實現(xiàn)從極坐標位置到處理平面直角坐標位置的變換方法。具體步驟如下：

(c)不同于通常方法直接選擇目標在地球切面上的投影點P_t，而是選擇目標空間位置點P與雷達站在地球另一面對應(yīng)點D的連線，與地球切平面的交點P₂作為目標的投影點；

(d)根據(jù)目標相對于雷達站的方位信息(θ)，計算在平面直角坐標系中的坐標(X，Y)，即：X＝AP₂*sinθ，Y＝AP₂*cosθ；

步驟(c)中，目標在處理平面內(nèi)的投影AP₂的計算方法如下：

(c1)根據(jù)正弦定理，AP₂＝AP*sin∠APP₂/sin∠AP₂P，其中AP為目標斜距r，兩個角度按(c2)和(c4)步驟計算；

(c2)根據(jù)正弦定理，sin∠APP₂＝AD/DP*sin∠OAP，其中AD＝2R+C，R為地球等效半徑，C為雷達站高度，∠OAP按(c3)計算；