场面监视雷达显示与控制软件和数据处理

张湘义

摘要 在空中交通管制系统中，场面监视系统是最为重要的组成部分，利用相关设备，可以对机场场面移动机动车车辆与飞行器进行监控。本文首先对雷达终端显示器的分类进行简要介绍，然后对我国某场面监视雷达的显示与控制软件和数据处理进行分析。

【关键词】场面监视雷达 控制软件 数据处理

在雷达通信系统中，通信对象主要可以分为雷达信号处理机、显示终端和操控主机这三种类型，在本文系统中，操控主机主要包含了远端操控主机和本地操控主机，雷达终端显示器可以对雷达得到的情报与目标信息进行显示，主要包含了目标运动状况、位置和特征参数。

1 雷达终端显示器的分类

依照完成任务，可以对雷达终端显示器进行分类，现在可以将其分为平面显示器、距离显示器、情况显示器、高度显示器、光栅栏显示器以及综合显示器等多种类型。平面显示器这种雷达显示器的使用十分广泛，可以让平面范围目标分布情况得以提供，方位角基准主要为正北，方向计量为顺时针方向，依照半径计量相关距离，雷达站为圆心。

2 场面监视雷达显示与控制软件和数据处理

2.1 显示和控制终端程序

2.1.1 开发工具

利用Windows操作系统，VisualC++6.0工具对其进行开发，VisualC++6.0具有良好的应用程序开发环境，具有可视化特点、十分丰富的类库和高度集成工具集。同时需要利用微软基本类库，该基本类库独创了Document/View框架结构，可以分开数据管理与显示程序代码，让编程灵活性得到保障。同时，在开发程序中，还应用了多线程原理。

2.1.2 人机交互界面

为让雷达控制、本控计算机与遥控计算机控制切换和雷达灰度显示等功能得以实现，针对功能的不同设计了差异化界面，为让这些界面得到管理，设计了一个主界面。在启动应用程序之后，主控制台同时间启动，显示在显示器最右下端。利用非模式对话框完成控制台的设计工作，和模式对话框存在一定差异，这种控制台不会让用户输入受到垄断作用。

显示控制、天线控制与信号处理按钮的点击会让雷达控制界面弹出，各个按钮状态分为开、关两种，利用不同亮度可以对其进行表示，可以让用户印象更为深刻。在雷达PPI显示界面中，其本身的设计是在AppWizard应用程序框架基础上进行修改的，和应用程序框架界面存在差异。在测试数据显示界面中，“脉冲数据I路、Q路“DDC数据I路、Q路”“求模数据”“FFT数据I路、0路”“PPI视图显示”功能按钮存在其中，状态显示界面同样为基于无模式对话框类进行创建。

2.1.3 功能模块

控制模块流程可以概括为：调用驱动程序发送控制指令→Sleep 500ms→读取反馈状态标志位一判断标志位一读取反馈帧一判断反馈帧和命令帧一设置控制状态。因为雷达显示和将控制软件所需功能很多，雷达显示需要具有实时性，所以，在程序中涉及了UDP數据传递线程、雷达工作线程和系统自生成主线程。测试数据显示模块可以让雷达中间数据坐标显示得以实现，在状态显示模块中，可以合理监视雷达状态，利用定时器，可以对雷达状态进行定时读取，定时器间隔是Ss。

2.2 目标跟踪滤波算法

机动检测和机动辨识是最为主要的机动决策机制，依照此机制，如果有机动现象出现，那么可以对机动发生时刻进行确认，对持续时间、机动强度等参数进行估计，基础是滤波过程的假定目标模型。在机动目标跟踪中，机动目标模型是重要基本要素，对模型进行建立时，需要确保其和机动实际情况相符，可以利用数学知识对其进行处理，在构造目标模型时，需要对精确数据和不能预测现象进行考虑，如驾驶员主观意识、环境变化等。现阶段，基于STF的当前统计模型自适应滤波对于突变状态具有较强的跟踪能力，系统处于平衡状态时，仍然会对突变状态、缓变状态跟踪能力进行保持。

2.3 数据关联

2.3.1 相关波门

航迹生命周期会受到相关波门大小的影响，如果相关波门尺寸相对较大，那么可能会让虚假观测与无关观测加大，会让航迹观测处理复杂程度加大。对此，需要对多个相关因素进行考虑，具体包含了传感器探测误差、目标模型误差、目标运动速度以及雷达扫描周期。在本文仿真系统中，目标飞行速度主要为50-lOOOm/s，可以将相关波门设为环球形。在仿真过程中，依照获得量可以对一条暂时航迹进行确认，中心为航迹第一点，以雷达扫描周期作为半径构成圆形区域，将其作为相关波门，在下一扫描周期中，雷达通过观测新点迹，可以记录暂时航迹，如果没有观测到，可以对暂时航迹进行删除，在获得两点后，可以利用相关数据让航迹状态估计得以暂时形成，之后对第三点进行预测。

2.3.2 最近邻域法

结合实际情况，可以选择最近邻域法，其本身是利用最近预测值来对测量值矫正目标位置进行正式，最近邻域法的判别准则分为四条：

（1）如果在一个航迹们内落入某观测量，观测量和航迹具有相关性。

（2）如果只有一个观测量存在某航迹门中，那么观测量和航迹相关。

（3）如果一个观测量落入多个航迹门，那么航迹和该观测量存在相关性。

（4）如果焊机们内包含多个测量，那么航迹和最近观测量存在相关性。

2.3.3 航迹

航迹起始本身是雷达跟踪系统截获雷达威力区新目标的策略，现阶段，顺序检验法、滑窗法和Hough变换法的使用较为常见，以滑窗法为例，这种方法可以对相继雷达扫描期间接收的点迹序列进行处理，点迹本身属于有限将控制空域，航迹起始过程中相关区序列共同构成此空域。

在航迹管理中，数据关联主要包含了管理目标航迹，针对目标建立航迹，让其管理更为统一、高效，让雷达资源得到节约，为让多目标跟踪能力精度得到保障，需要对已有航迹给出相关质量指标。经过相关检验，可以发现基于强跟踪的统计模型自使用滤利用多目标数据关联算法可以取得良好的效果，可以让其和雷达二次画面显示。

3 结论

综上所述，利用显示和控制终端程序的设计、目标跟踪滤波算法的合理选择和球形相关门的利用，可以让场面监视雷达系统得以实现，显控终端的软件化可以提升系统可扩充性与兼容性，可以让机场运营效率得到提升，让机场安全性得到保障。

参考文献

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[2]陈建军，张煜婕，李文娟.机场场面监视雷达目标检测新方法[J].数据采集与处理，2016， 31（03）： 555-561.