目標(biāo)數(shù)據(jù)處理

1、信息信息m(x)m(x)發(fā)送發(fā)送接收方接收方發(fā)送方發(fā)送方校驗(yàn)正確校驗(yàn)正確N N重發(fā)重發(fā)Y Y( )nm xx( )mod( ( )( )nr xm xxg x( )( )nm xxr x( )( )( )nV xm xxr x( )mod( ( )( )r xV xg x( )0r xe243( )1g xxx 1 1 0 0 11 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 01 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 0 0 0 01 1 0 0 1（余數(shù)）（余數(shù)）校驗(yàn)字段校驗(yàn)字段形成碼字形成碼字:1 0 1 1 0 0 1

2、 1 0 1 00 1 01 1 0 1e3發(fā)送發(fā)送接收方接收方發(fā)送方發(fā)送方校驗(yàn)正確校驗(yàn)正確Y Y( )mod( ( )( )r xV xg x( )0r x1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 01 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0e4發(fā)送發(fā)送接收方接收方發(fā)送方發(fā)送方校驗(yàn)正確校驗(yàn)正確N N重發(fā)重發(fā)Y Y( )mod( ( )( )r xV xg x( )0r x1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 01 0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 01 0 1 1 0 11 1

3、0 1 01 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0e5目標(biāo)坐標(biāo)探測(cè)原理目標(biāo)坐標(biāo)探測(cè)原理 濾波的原理濾波的原理 6目標(biāo)距離測(cè)量目標(biāo)距離測(cè)量 目標(biāo)方位測(cè)量目標(biāo)方位測(cè)量 e7一、距離測(cè)量一、距離測(cè)量 t t2 2t t1 1R R雷達(dá)裝置到目標(biāo)的距離。雷達(dá)裝置到目標(biāo)的距離。t t1 1 從發(fā)射電磁波到電磁波達(dá)到目標(biāo)所需的時(shí)間從發(fā)射電磁波到電磁波達(dá)到目標(biāo)所需的時(shí)間 。t t2 2 目標(biāo)反射電磁波到到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)的時(shí)間目標(biāo)反射電磁波到到達(dá)雷達(dá)接收機(jī)的時(shí)間 。e e8一、距離測(cè)量一、距離測(cè)量 t t1 1t t2 2R RCC電磁波的傳播速度電磁波的傳播速度=3.333=3.333微秒微秒=3.333=

4、3.333微秒微秒=1=1公里公里（t t1 1+t+t2 2）C=2RC=2RR=Ct/2R=Ct/2e e9二、角度測(cè)量二、角度測(cè)量 N N目 標(biāo) 角目 標(biāo) 角度位置度位置當(dāng)接收到的信號(hào)最大當(dāng)接收到的信號(hào)最大時(shí)天線所指的方向就時(shí)天線所指的方向就是目標(biāo)方向是目標(biāo)方向 。通常從真北方向起或通常從真北方向起或相對(duì)于裝備該雷達(dá)的相對(duì)于裝備該雷達(dá)的艦船或飛機(jī)的航向測(cè)艦船或飛機(jī)的航向測(cè)量該角度。量該角度。 e e10相關(guān)概念相關(guān)概念航跡的平滑與外推航跡的平滑與外推e e11一、航跡處理的相關(guān)概念一、航跡處理的相關(guān)概念 第二節(jié)第二節(jié) e e波門：波門是一個(gè)人為劃定的區(qū)域，該區(qū)域的波門：波門是一個(gè)人為劃定

5、的區(qū)域，該區(qū)域的中心是中心是“預(yù)測(cè)的下一搜索周期目標(biāo)最大可能出預(yù)測(cè)的下一搜索周期目標(biāo)最大可能出現(xiàn)的位置現(xiàn)的位置” .” .12Z123-2-3-1A0OX123-1-3-2A1A2A3A4二、航跡的平滑與外推二、航跡的平滑與外推e e132.2.外推的坐標(biāo)存在一定的外推的坐標(biāo)存在一定的誤差誤差，檢測(cè)的坐標(biāo)也，檢測(cè)的坐標(biāo)也有有誤差誤差，利用這兩者經(jīng)過平滑以后的數(shù)據(jù)，能，利用這兩者經(jīng)過平滑以后的數(shù)據(jù)，能更好地表示目標(biāo)的真實(shí)位置。更好地表示目標(biāo)的真實(shí)位置。 1.1.外推是根據(jù)已有的航跡數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)下一周期外推是根據(jù)已有的航跡數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)下一周期目標(biāo)可能出現(xiàn)的位置，并以此坐標(biāo)為準(zhǔn)計(jì)算產(chǎn)目標(biāo)可能出現(xiàn)的位置，

6、并以此坐標(biāo)為準(zhǔn)計(jì)算產(chǎn)生相關(guān)波門。生相關(guān)波門。3.3.平滑的目的是為了得出目標(biāo)當(dāng)前坐標(biāo)比較正平滑的目的是為了得出目標(biāo)當(dāng)前坐標(biāo)比較正確的數(shù)據(jù)，它是在上一周期外推所得本周期的確的數(shù)據(jù)，它是在上一周期外推所得本周期的目標(biāo)可能坐標(biāo)和在本周期檢測(cè)到的目標(biāo)坐標(biāo)的目標(biāo)可能坐標(biāo)和在本周期檢測(cè)到的目標(biāo)坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，按一定的準(zhǔn)則計(jì)算的數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)上，按一定的準(zhǔn)則計(jì)算的數(shù)據(jù)。 第二節(jié)第二節(jié) 14A0A1A1A1A2A2A2A3A3A3A41.1.按一定的準(zhǔn)則外推下按一定的準(zhǔn)則外推下一周期目標(biāo)的坐標(biāo)；一周期目標(biāo)的坐標(biāo)；2.2.按一定的準(zhǔn)則確定檢按一定的準(zhǔn)則確定檢測(cè)目標(biāo)的波門；測(cè)目標(biāo)的波門；3. 3. 檢測(cè)目標(biāo)坐標(biāo)；檢測(cè)目

7、標(biāo)坐標(biāo)；4. 4. 濾波目標(biāo)坐標(biāo)；濾波目標(biāo)坐標(biāo)；5.5.按一定的準(zhǔn)則外推下按一定的準(zhǔn)則外推下一周期目標(biāo)的坐標(biāo)；一周期目標(biāo)的坐標(biāo)；e e第二節(jié)第二節(jié) 15第二節(jié)第二節(jié) 線性外推法即用檢測(cè)到的兩個(gè)最新點(diǎn)跡（坐線性外推法即用檢測(cè)到的兩個(gè)最新點(diǎn)跡（坐標(biāo)），來求預(yù)測(cè)點(diǎn)作為外推波門的中心。標(biāo)），來求預(yù)測(cè)點(diǎn)作為外推波門的中心。 A Ai-1i-1是上一周期檢測(cè)到的目標(biāo)點(diǎn)跡；是上一周期檢測(cè)到的目標(biāo)點(diǎn)跡； A Ai i是本周期檢測(cè)到的目標(biāo)點(diǎn)跡；是本周期檢測(cè)到的目標(biāo)點(diǎn)跡； 利用雷達(dá)搜索周期基本不變的特點(diǎn)，預(yù)測(cè)目利用雷達(dá)搜索周期基本不變的特點(diǎn)，預(yù)測(cè)目標(biāo)在下一周期最大可能出現(xiàn)的位置標(biāo)在下一周期最大可能出現(xiàn)的位置A A

8、i+1i+1。 圖形e e16基本公式用直角坐標(biāo)系時(shí)為：基本公式用直角坐標(biāo)系時(shí)為： i+1i+1-1-1 Y Yi+1i+1一一Y Yi-1i-1 i-1i-1 式中：式中：i+1i+1、i+1i+1為預(yù)測(cè)值；為預(yù)測(cè)值； 是雷達(dá)的搜索周期，是下周是雷達(dá)的搜索周期，是下周期可能出現(xiàn)目標(biāo)的時(shí)間。期可能出現(xiàn)目標(biāo)的時(shí)間。第二節(jié)第二節(jié) e eXYXi1XiXi+1yi1yiyi+1Ai1AiAi+1O17例例1.1.設(shè)雷達(dá)在第設(shè)雷達(dá)在第i i個(gè)雷達(dá)搜索周期個(gè)雷達(dá)搜索周期測(cè)得的目標(biāo)坐標(biāo)為（測(cè)得的目標(biāo)坐標(biāo)為（2.1,5.82.1,5.8），），第第i+1i+1個(gè)雷達(dá)搜索周期測(cè)得的目標(biāo)個(gè)雷達(dá)搜索周期測(cè)得的目標(biāo)

9、坐標(biāo)為（坐標(biāo)為（2.9,5.12.9,5.1），那么下一個(gè)），那么下一個(gè)雷達(dá)搜索周期目標(biāo)檢測(cè)波門的中雷達(dá)搜索周期目標(biāo)檢測(cè)波門的中心坐標(biāo)為心坐標(biāo)為 i+2i+21 10.80.8 Y Yi+2 i+2 1 1一一Y Yi i 0.70.7第二節(jié)第二節(jié) XYXiXi1Xi+2yiyi1yi+2AiAi1Ai+2O18相關(guān)概念相關(guān)概念4.4.掌握航跡外推的依據(jù)掌握航跡外推的依據(jù)5.5.掌握航跡平滑的目的掌握航跡平滑的目的19濾波濾波 外推外推外推外推e201.1.目標(biāo)距離；目標(biāo)距離； 2.2.目標(biāo)方位；目標(biāo)方位； 4.4.目標(biāo)航向。目標(biāo)航向。 3.3.目標(biāo)航速；目標(biāo)航速； 一一. .火控計(jì)算需要的目

10、標(biāo)數(shù)據(jù)火控計(jì)算需要的目標(biāo)數(shù)據(jù) e e211.1.利用檢測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)跡建立目標(biāo)的初始航跡；利用檢測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)跡建立目標(biāo)的初始航跡； 2.2.利用前利用前k k個(gè)周期檢測(cè)的目標(biāo)坐標(biāo)和外推的目標(biāo)第個(gè)周期檢測(cè)的目標(biāo)坐標(biāo)和外推的目標(biāo)第k k周期的坐標(biāo)，濾波（平滑）得到目標(biāo)第周期的坐標(biāo)，濾波（平滑）得到目標(biāo)第k k周期的坐標(biāo)；周期的坐標(biāo)； 4.4.調(diào)整目標(biāo)數(shù)據(jù)的衰減（濾波）系數(shù)。調(diào)整目標(biāo)數(shù)據(jù)的衰減（濾波）系數(shù)。 3. 3. 外推的目標(biāo)第外推的目標(biāo)第k+1k+1周期的坐標(biāo)。周期的坐標(biāo)。e e二二. .濾波原理濾波原理 22 根據(jù)預(yù)測(cè)的目標(biāo)檢測(cè)波門，在波門內(nèi)檢測(cè)有無根據(jù)預(yù)測(cè)的目標(biāo)檢測(cè)波門，在波門內(nèi)檢測(cè)有無目標(biāo)的回

11、波，如果有目標(biāo)回波，該回波的位置就是目標(biāo)的回波，如果有目標(biāo)回波，該回波的位置就是檢測(cè)的目標(biāo)第檢測(cè)的目標(biāo)第k k個(gè)周期的坐標(biāo)。個(gè)周期的坐標(biāo)。 1.1.檢測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo) e e三三. .濾波的過程濾波的過程 如果采用直角坐標(biāo)系，用（如果采用直角坐標(biāo)系，用（X XOKOK,Y,YOKOK）表示檢測(cè)表示檢測(cè)的目標(biāo)第的目標(biāo)第k k個(gè)周期目標(biāo)坐標(biāo)。個(gè)周期目標(biāo)坐標(biāo)。 O O表示觀測(cè)，是英語(yǔ)表示觀測(cè)，是英語(yǔ)ObserveObserve的首字母。的首字母。23pkokpkskXXXXskX目標(biāo)第目標(biāo)第k k個(gè)周期的坐標(biāo)估計(jì)；個(gè)周期的坐標(biāo)估計(jì)； okX第第k k個(gè)周期檢測(cè)的目標(biāo)坐標(biāo)；個(gè)周期檢測(cè)的目標(biāo)坐

12、標(biāo)； 目標(biāo)坐標(biāo)的衰減系數(shù)；目標(biāo)坐標(biāo)的衰減系數(shù)； kpX外推的目標(biāo)第外推的目標(biāo)第k+1k+1周期的坐標(biāo)；周期的坐標(biāo)；predict predict 2.2.濾波濾波 e e三三. .濾波的過程濾波的過程 24pkokpkskXXXXpkskXX 0 0時(shí)時(shí) 目標(biāo)第目標(biāo)第k k個(gè)周期的坐標(biāo)估計(jì)等于外推的目標(biāo)第個(gè)周期的坐標(biāo)估計(jì)等于外推的目標(biāo)第k k周期周期的坐標(biāo)。的坐標(biāo)。 okskXX 1 1時(shí)時(shí) 目標(biāo)第目標(biāo)第k k個(gè)周期的坐標(biāo)估計(jì)等于檢測(cè)的目標(biāo)第個(gè)周期的坐標(biāo)估計(jì)等于檢測(cè)的目標(biāo)第k k周期周期的坐標(biāo)。的坐標(biāo)。 e e25)1k(xV第第k-1k-1個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)在個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)在X X軸

13、上的分量；軸上的分量； )XX(TVVPKok)1k(xxkxkV第第k k個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)在個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)在X X軸上的分量；軸上的分量； 目標(biāo)速度的衰減系數(shù)；目標(biāo)速度的衰減系數(shù)；T T 雷達(dá)搜索周期雷達(dá)搜索周期。e e26)1k(xxkVV第第k k個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)等于第個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)等于第k-1k-1個(gè)周期目標(biāo)個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)。的速度估計(jì)。 )XX(TVVPKok)1k(xxk時(shí)0第第k k個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)等于第個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)等于第k-1k-1個(gè)周期目標(biāo)個(gè)周期目標(biāo)的速度估計(jì)加上修正量。的速度估計(jì)加上修正量。時(shí)0)XX(TVPKokxk-=e e27)1k

14、(pX外推的目標(biāo)第外推的目標(biāo)第k+1k+1周期的坐標(biāo)；周期的坐標(biāo)； xkpk)1k(pTVXX3.3.外推目標(biāo)坐標(biāo)外推目標(biāo)坐標(biāo)設(shè)定檢測(cè)波門設(shè)定檢測(cè)波門e e4.4.檢測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo) 檢測(cè)檢測(cè)外推外推濾波濾波28四、四、的計(jì)算公式的計(jì)算公式 1kk1k221kk6式中式中k k為掃描周期的序數(shù)，從開始計(jì)數(shù)為掃描周期的序數(shù)，從開始計(jì)數(shù) 。e e29k kk k1 11 1 5 50.60.60.20.22 21 11 16 60.520.520.1420.1423 30.8330.8330.50.57 70.460.460.1070.1074 40.70.70.30.38 80.416

15、0.4160.080.08、的取值隨的變化如下表的取值隨的變化如下表 e e、的取值隨的增加而逐漸減小的取值隨的增加而逐漸減小。1kk1k221kk630)XX(TVVPKok)1k(xxkpkokpkskXXXX 隨著跟蹤時(shí)間的延長(zhǎng)，目標(biāo)的數(shù)據(jù)越來越依賴隨著跟蹤時(shí)間的延長(zhǎng)，目標(biāo)的數(shù)據(jù)越來越依賴于外推值。于外推值。e e31一、目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)一、目標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 勻速運(yùn)動(dòng)：勻速運(yùn)動(dòng)：x(t)=ax(t)=a0 0a a1 1t t 加速運(yùn)動(dòng)：加速運(yùn)動(dòng)：x(t)=ax(t)=a0 0+a+a1 1t+at+a2 2t t2 2 任何目標(biāo)的坐標(biāo)都可以用一個(gè)多項(xiàng)式來表示任何目標(biāo)的坐標(biāo)都可以用一個(gè)多項(xiàng)式來表示

16、（t t）0 01 12 22 2a am m 上式稱為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，即為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)上式稱為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，即為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的多項(xiàng)式模型。的多項(xiàng)式模型。e e32二、最小二乘濾波器二、最小二乘濾波器 最小二乘濾波方法是一種使誤差平方和的數(shù)最小二乘濾波方法是一種使誤差平方和的數(shù)學(xué)期望最小的一種濾波器。學(xué)期望最小的一種濾波器。A A0 0AA1 1AA1 1A A1 1AA2 2AA2 2A A2 2AA3 3AA3 3A A3 3AA4 4e e33二、卡爾曼濾波二、卡爾曼濾波1.1.狀態(tài)：目標(biāo)狀態(tài)的集合。狀態(tài)：目標(biāo)狀態(tài)的集合。 目標(biāo)的位置、速度、加速度等。目標(biāo)的位置、速度、加速度等。2.2.目

17、標(biāo)狀態(tài)估計(jì)目標(biāo)狀態(tài)估計(jì) 濾波：使用濾波：使用 t tk k 及及 t tk k 前所有的測(cè)量值對(duì)前所有的測(cè)量值對(duì) t tk k 時(shí)刻的狀態(tài)矢量進(jìn)行估計(jì)。時(shí)刻的狀態(tài)矢量進(jìn)行估計(jì)。 預(yù)測(cè)：對(duì)以后的時(shí)刻預(yù)測(cè)：對(duì)以后的時(shí)刻 t ti i （ t ti i t tk k） 的的狀態(tài)矢量進(jìn)行估計(jì)，而最后一組測(cè)量值是在狀態(tài)矢量進(jìn)行估計(jì)，而最后一組測(cè)量值是在 t tk k 時(shí)刻得到的。時(shí)刻得到的。 平滑：分別使用從第一個(gè)時(shí)刻到最后一個(gè)平滑：分別使用從第一個(gè)時(shí)刻到最后一個(gè)時(shí)刻的所有測(cè)量值對(duì)時(shí)刻的所有測(cè)量值對(duì) t tk+1k+1時(shí)刻的狀態(tài)矢量進(jìn)行時(shí)刻的狀態(tài)矢量進(jìn)行估計(jì)。估計(jì)。 343.3.卡爾曼濾波器是一種最優(yōu)估

18、計(jì)器，因此它對(duì)卡爾曼濾波器是一種最優(yōu)估計(jì)器，因此它對(duì)狀態(tài)矢量狀態(tài)矢量 （ 即未知參數(shù)即未知參數(shù) ） 的估計(jì)是無偏的的估計(jì)是無偏的，并且方差最小。，并且方差最小。 4.4.卡爾曼濾波器要求很高，狀態(tài)維數(shù)多，系統(tǒng)卡爾曼濾波器要求很高，狀態(tài)維數(shù)多，系統(tǒng)及測(cè)量模型復(fù)雜。從理論上講，卡爾曼濾波是及測(cè)量模型復(fù)雜。從理論上講，卡爾曼濾波是一種最優(yōu)濾波，但是它的要求很高，很難達(dá)到一種最優(yōu)濾波，但是它的要求很高，很難達(dá)到。通常用簡(jiǎn)化的卡爾曼濾波器代替卡爾曼濾波。通常用簡(jiǎn)化的卡爾曼濾波器代替卡爾曼濾波器。器。 e e35三、自適應(yīng)濾波器三、自適應(yīng)濾波器 對(duì)于最優(yōu)的卡爾曼濾波來說，只能適應(yīng)某對(duì)于最優(yōu)的卡爾曼濾波來說，只能適應(yīng)某一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)目標(biāo)機(jī)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)作較大一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)目標(biāo)機(jī)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)作較大改變時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)濾波輸出與實(shí)際不符的情況改變時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)濾波輸出與實(shí)際不符的情況。 e e36. .盡量消除傳感器對(duì)目標(biāo)的量測(cè)