关于雷达系统目标识别与处理功能的设计与实现

韦有平

【摘要】 随着雷达技术的广泛应用，监视技术航管监视雷达，ADS-B，多点定位、场面监视雷达的日益完善和推广使用，空中交通雷达管制方式对飞行器最小间隔、空域流量等提出了更高的要求，同时对监视雷达的完好性、准确性和稳定性的依赖程度大大增加。这就要求对空管二次雷达目标准确性分析设备必须具有便携性与及时性，要求系统使用方法和界面更加友好、易用。雷达目标识别与处理设备在雷达、自动化系统的日常维护与定期检修方面发挥更大的作用。

【关键词】 雷达系统 目标识别 处理设计

一、雷达目标识别软件系统架构

雷达目标识别与处理系统通过软硬件的结合，利用C#编程语言、MySQL数据库，能够实现多任务，通过多线程及线程间的通信，实现数据的实时通信和处理，能够实时图形化界面显示雷达目标，实现雷达目标数据的数据库存储，并保存相关数据。识别系统主要分为数据通信模块、雷达目标点迹航迹处理模块、显示存储模块，整体软件架构如图1。

二、雷达识别通信模块设计

雷达数据通信模块主要完成同步HDLC，ASTERIX格式的雷达数据。ASTERIX为欧控组织制定的一种雷达数据交换标准，由硬件和软件两部分组成。硬件部分由HDLC-UDP协议转换器完成，采用双FIFO实现无缝缓冲数据接收，并将接收到的数据一方而传输到协议转换板，另一方而将雷达数据封装成UDP数据包，通过网络传输传入到雷达数据解析模块。该转换器为可编程门阵列（FPGA）设计的高级数据链路控制（HDLG）协议控制系统，实现HDLC串口与以太网之间的接口转换，具有完善的数据转发、协议转换策略，实现HDLC帧与TCP/UDP/IP协议间的透明转换，同时扩展UDP协议转为HDLG协议。实现多播UDP…Client，UDP…Server网络功能，给每部雷达分配惟一的组播地址和端口号，最终将输入的雷达原始数据由HDLG传输协议转换为UDP传输模式对外接入雷达数据解析软件系统。通信模块软件部分利用.Net平台提供的Sockets和Threading类，接收端多线程、套接字完成雷达数据接收。

三、雷达点迹、航迹处理系统

在解析雷达数据之前，在主程序中设置每一部雷达参数，诸如：IP組播地址、端口号、雷达型号、雷达数据格式、旋转周期、发射功率、雷达编号，以便系统地接收线程获取雷达UDP数据包。对接收到的雷达线程分别建立点迹合并类PlotDecode.cs、点迹航迹相关类TrackDecode.cs类，其中包括正则表达式、时间对准、坐标变换，使用Radarflag参数来区别雷达类型。解析完的雷达数据有CAT34服务信息、CAT48目标信息。以INDRA雷达为例，CAT34的服务信息主要为：正北信息和扇区信息、CAT48的目标信息为：方位、距离、高度、速度；S模式数据，包括飞机地址码、航班号、comm-A、comm-B、…comm-C和comm-D。由于各个雷达现场参数配置不同，在数据解析系统中对目标点迹归一化处理，形成统一格式标准，再采用卡尔曼滤波算法对目标位置进行平滑、预测，最终形成系统本地航迹，最后，将系统本地航迹根据自定义的格式存储到MySQL数据库中。

四、显示回放系统

显示回放系统采用API接口，多图层方式进行绘制。图层分别为地图图层、距离环图层、扇区图层、目标实时显示图层和目标信息图层。嵌套了.NET框架中内置的双缓冲技术，利用显卡前端缓冲区和内存后端缓冲区可以减少或消除重绘显示图而时产生的闪烁。在主程序收到解码程序输出的雷达数据后，存储到定义好的一个容器中，该容器与显示界而一一对应，这样采用双缓冲技术，调用该容器中的数据，然后在图层中绘制距离环、雷达位置、背景地图、动态目标、扇区扫描等信息。系统回放功能利用MySQL数据库完成雷达数据回放，回放时间段可由用户自定义，支持7X24小时数据。

五、结语

综上所述，本文利用硬件数据通信和.NET的开发平台的Sockets，…GDI+、双缓冲、多线程等技术，设计实现了雷达目标识别与处理系统，解决了近些年在空管技术单位缺乏S模式雷达数据分析设备的问题。系统对雷达头处理器输出的原始数据进行解析识别，通过点迹关联、滤波跟踪、航迹管理等综合处理输出目标显示，同时实现了数据库存储模块和雷达目标实时回放模块。该系统已经正式在线运行到INDRAIRS…20MP/L…Mode-s型雷达，运行比较稳定。

参 考 文 献

[1]谢德光，张贤达.基于分数阶Fourier变换的雷达目标识别[J].清华大学学报（自然科学版）.2010（04）…

[2]陈珂，蒋洪晖，刘曦霞等.雷达目标识别系统的分层结构设想[J].…科技致富向导.…2010（36）

[3]陈京华.航管二次雷达航迹和点迹相关的基本原理[J].科技创新与应用.2012（04）…endprint