[发明专利]一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达信号处理技术，尤其是涉及一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法。

背景技术

船用雷达是海上航行的重要辅助设备，对早期航海安全起到了至关重要的作用。但繁忙的海上交通导致船舶碰撞事件时有发生，仅是船用雷达已经不能满足新形势下海上安全航行的要求，在这种情况下ARPA（Automatic Radar Plotting Aid，自动雷达标绘仪）被提了出来。ARPA是船用雷达功能的延伸，而船用雷达则可以看作是ARPA系统的传感器，为ARPA系统提供连续的目标位置信息。ARPA的出现在很大程度上提高了航船避碰能力，其主要是通过船用雷达提供的目标位置信息和本船的航速位置信息来识别、录取、跟踪目标，进而实现报警和避碰功能。

国际海事组织通过相关协议要求大于或等于1000吨的船舶必须使用ARPA系统，使得ARPA系统在船用雷达中得到了广泛的应用。对于新型的数字船用雷达，ARPA系统的信息处理技术也需要与时俱进。但由于传统的ARPA系统的信息处理技术中的数据滤波是采用极坐标系下的简化α-β滤波方法或直角坐标系下的简化α-β滤波方法进行滤波处理的，这种简化的α-β滤波方法对数字船用雷达提供的目标位置信息滤波会产生一些误差，从而可能导致目标跟踪失败，此外，传统的ARPA系统的信息处理技术还不能对机动目标进行跟踪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高目标跟踪能力的数字船用雷达ARPA中的信息处理方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数字船用雷达ARPA中的信息处理方法，其特征在于它的处理过程为：在每个雷达扫描周期，由AD转换器采集雷达上单元提供的雷达脉冲信号，并将量化后的雷达脉冲信号传输给FPGA；然后由FPGA对量化后的雷达脉冲信号进行海杂波处理，得到每个目标船的极坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息传输给DSP，其中，目标船的极坐标信息包括目标船的径向距离和方位角；接着由DSP将每个目标船的极坐标信息变换为每个目标船的直角坐标信息，并将每个目标船的极坐标信息和对应的直角坐标信息传输给ARPA，其中，直角坐标信息包括目标船的横坐标和纵坐标；最后由ARPA对每个目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，获取本船与每个目标船的相遇时间和相遇距离，实现目标跟踪和避碰报警，并设定每个目标船在下一个雷达扫描周期的录取波门，具体过程如下：

①在ARPA中预先设置N个目标信息存储空间，其中一个目标信息存储空间用于存储一个预录取目标船或已录取目标船的位置速度信息，位置速度信息包括目标船的径向距离、目标船的方位角、本船与目标船在横坐标方向上的距离、本船与目标船在纵坐标方向上的距离、本船与目标船在横坐标方向上的相对速度、本船与目标船在纵坐标方向上的相对速度、本船与目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根及本船与目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根；

②将第k个雷达扫描周期上当前正在处理的目标船定义为当前目标船；

③判断当前目标船的径向距离是否小于设定的警戒圈半径，如果是，则执行步骤④，否则，对当前目标船不作处理，然后执行步骤⑦；

④判断当前目标船是否在任一个预录取目标船或已录取目标船的录取波门内，如果是，则对当前目标船在横坐标方向和纵坐标方向上分别进行自适应α-β滤波处理，得到本船与当前目标船在横坐标方向上的距离x_c(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的相对速度v_xc(k)、本船与当前目标船在横坐标方向上的距离预测误差均方根σ_px(k)和本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离y_c(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的相对速度v_yc(k)、本船与当前目标船在纵坐标方向上的距离预测误差均方根σ_py(k)，

x_c(k)=x_p(k)+α_x(k)[x_m(k)-x_p(k)]，