專利名稱：一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法
一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法技術(shù)領域
本發(fā)明屬于高壓線探測數(shù)據(jù)處理領域，涉及一種通過對高壓線雷達回波數(shù)據(jù)的分析和處理，能夠分析出高壓線的位置，并實現(xiàn)高壓線航跡的穩(wěn)定輸出的高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法。
背景技術(shù)：
目前專門針對高壓線數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究并不多，大部分還是針對高壓線探測本身的研究，由于高壓線目標自身的特性，群目標跟蹤的航跡處理類似高壓線航跡的處理，以下文章表明了該領域的
背景技術(shù)：
耿文東發(fā)表在《信號與信息處理》2007無線電工程.第37卷第2期24_30上的 “基于PDA的群目標合并與分離方法研究”，主要針對的是飛行編隊式的群目標類型，并提出了針對群目標質(zhì)心的概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法。針對新群目標的合并與分離提出了具體的航跡關(guān)聯(lián)算法，并經(jīng)過仿真驗證了算法的有效性。該文中群目標跟高壓線鏈雖然有一定的相似性， 但并不完全相同，有一定的參考價值。
連峰，韓崇昭等發(fā)表在《自動化學報》2010年5月.第36卷.第5期.732-740上的“基于SMC-PHDF的部分可分辨的群目標跟蹤算法”，主要針對群內(nèi)個體目標較密集，而傳感器分辨率不夠充分的部分可分辨群目標類型。該群目標類型跟高壓線差別較大。
通過對現(xiàn)有相關(guān)背景技術(shù)的研究可以發(fā)現(xiàn)，目前完全針對高壓線鏈的航跡處理算法不多。這可能也跟該技術(shù)的應用范圍較小有關(guān)，而相關(guān)的群跟蹤技術(shù)并不能直接應用到高壓線類型上，對高壓線的處理效果也不夠理想。
目前存在的問題高壓線位置的分析檢測和高壓線航跡處理。
對于高壓線位置的分析檢測，由于高壓線目標較小，所以針對高壓線的檢測一直以來都是雷達探測領域的難點。
對于高壓線航跡處理，目前的航跡處理算法大多是針對單個點的起始、關(guān)聯(lián)和刪除進行研究。而高壓線航跡作為一類特殊的雷達目標，具有其自身的特點。每個高壓線鐵塔可以看做常規(guī)的點目標，用普通的航跡處理算法來處理，但是對于整條高壓線航跡則不再適用。在有多條高壓線的情況下，每條高壓線航跡從整體看應該是彼此相互獨立且沒有關(guān)聯(lián)的，應該有各自的航跡起始、維持和撤銷的過程。但是，如果僅僅研究一條高壓線，我們又會發(fā)現(xiàn)，每條高壓線都是有若干個高壓線點組成，這每個點也要有自己的點跡處理算法。 而且，高壓線的繪制是不能間斷的，缺少了中間點就必然會嚴重影響整條高壓線的質(zhì)量，然而，直升機在飛行過程中不可避免的晃動以及不明物體的遮擋，都會引起個別高壓線點的閃爍，這也就要求我們用航跡處理算法來補償這種短暫的點跡丟失現(xiàn)象，維持高壓線的完整顯示。因此，研究高壓線的航跡處理是很有意義的。發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，對高壓線航跡處理的問題的處理更有針對性，效果也更好。
技術(shù)方案
一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，其特征在于步驟如下
步驟I對雷達回波一次點進行處理，進行高壓線點航跡起始
步驟al :找到距離相同的一次點中幅度最大的點，當該點同距離相同方位不同的其它一次點的幅度比值大于IOdB時，則認為其它點由旁瓣產(chǎn)生，予以刪除；
步驟bl :在左右方位I度和前后距離10米的范圍內(nèi)對一次點進行凝聚，得到凝聚點；同時，根據(jù)高壓線鐵塔回波特征，對一次點中的點群目標進行判別評分
步驟Cl :當凝聚點回波中存在一串幅度是最大幅度的1/3到1/2的回波點時，對兩邊的疑似鐵塔點進行判別評分，若一串點為7-8個點計10分，5-6個計8分，3-4個計6 分，2"!個計4分；
步驟dl :將步驟bl的判別評分乘以權(quán)值O. 6加上步驟Cl的判別評分乘以權(quán)值 O. 4，然后與門限值進行比較，超過門限則認為是高壓線疑似點，所述門限值為5 ；
步驟el :根據(jù)高壓線5個走勢特征，對高壓線疑似點進行判別評分，然后將這5個特征的評分相加與門限進行比較，超過門限則認為是高壓線點，門限值為O. 6 ；
步驟fl :根據(jù)以下公式對航跡點進行補償，首先，獲取本幀平臺運動引起的偏航角和距離的變化量
偏航角=新幀偏航角-舊幀偏航角
距離=平臺運動速度X運動時間
然后，進行運動補償
x=old_xXcos (偏航角)+old_yXsin (偏航角)-距離
y=old_yXcos(偏航角)_old_x X sin (偏航角)
其中(old_X，old_y)為航跡點的老坐標，U，y)為補償后的坐標；
步驟gl，對高壓線鐵塔點進行航跡相關(guān)；以預測的高壓線周圍R的條帶內(nèi)為有效區(qū)域，如果步驟el得到高壓線點落在該條帶內(nèi)則認為是相關(guān)成功，否則為不成功；所述R的取值為60米；
步驟h1:根據(jù)下述公式預測目標下一幀的位置
預測位置=當前位置+運動速度X運動時間
其中運動速度=運動距離/運動時間；
步驟il :如果在連續(xù)m幀相關(guān)中，有η幀或者大于η幀相關(guān)成功，該條航跡為真實航跡，為起始航跡，航跡起始后產(chǎn)生了高壓線航跡點；
步驟2高壓線航跡維持和輸出
步驟a2 :用兩個結(jié)構(gòu)體變量分別存儲穩(wěn)定幀和當前幀的高壓線航跡點數(shù)據(jù)；所述穩(wěn)定幀為輸出給顯控顯示的航跡點；所述當前幀指雷達當前工作幀處理出來的航跡點；
步驟b2 :以當前幀的高壓線點與穩(wěn)定幀比較
如果相似度高于或等于80%，以當前幀的高壓線點為高壓線數(shù)據(jù)；
如果相似度低于80%，以穩(wěn)定幀為高壓線數(shù)據(jù)，并使統(tǒng)計連續(xù)輸出穩(wěn)定幀數(shù)據(jù)的統(tǒng)計變量加I ;
步驟c3 :對每幀的統(tǒng)計變量進行門限檢測，若超過門限，以當前幀的高壓線點為高壓線數(shù)據(jù)；所述門限為5。
所述步驟bl的根據(jù)高壓線鐵塔回波特征，對一次點中的點群目標進行判別評分是當具有2個高幅值點時為10分，具有I個高幅值點時為8分，沒有高幅值點時為6分， 只有一個一次點為4分；所述高幅值點是在相同方位上距離十分接近的4飛個回波點中具有2 3個點的幅度值是其它點的Γ2倍。
所述步驟el的根據(jù)高壓線5個走勢特征，對高壓線疑似點進行判別評分是，按照特征順序，I項符合為O. 2分，2項符合為O. 4分，3項符合為O. 2分，4項符合為O.1分，5 項符合為O.1分。
有益效果
本發(fā)明提出的一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，結(jié)合高壓線目標的多個特征，通過數(shù)據(jù)分析處理，有效解決了高壓線定位和檢測的問題。能夠在惡劣視線環(huán)境下，為低空飛行器的防撞和導航提供參考，有效降低了低空飛行的風險。解決了高壓線位置的分析檢測的難題。另外，本發(fā)明將各條高壓線視作一個整體，對其采用了一套特殊的航跡處理算法，同時結(jié)合對鐵塔點的航跡處理算法，巧妙的處理了高壓線航跡同點跡之間的關(guān)系。并大幅提高了高壓線航跡的輸出穩(wěn)定性，有效的解決了由于平臺抖動及高壓線點閃爍所造成的輸出不穩(wěn)定的問題，有效的解決了高壓線航跡處理的難題。
所以針對高壓線探測的數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理，在使用了該數(shù)據(jù)處理技術(shù)后，能夠準確定位高壓線的位置，并且高壓線航跡輸出的穩(wěn)定性也有了明顯的改善，還能夠克服在探測高壓線時由于載體的抖動所造成的部分數(shù)據(jù)丟失的問題。


圖1:聞壓線帶不意圖2:航跡起始流程框圖3:航跡維持算法框圖4:由于遮擋造成高壓線斷開
圖5:使用維持算法后效果。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述
針對某區(qū)域高壓線進行實地檢測，掃描范圍為正前方-45° +45°，距離5km之內(nèi)。經(jīng)過接收機接收和信處等一系列處理后，得到一次點數(shù)據(jù)。其中包含每個點的距離、方位、俯仰、幅度和多普勒等信息。下面對這些點進行處理
步驟1:對雷達回波一次點進行處理，進行高壓線點航跡起始。
a.根據(jù)一次點的幅度大小，在相同的距離上去除旁瓣點；首先，在距離相同的航跡點中找到幅度最大的點；然后，比較這個點同其他相同距離不同方位上的點的幅度大??； 當兩者幅度大小的比值大于IOdB時，我們就認為幅度小的點是由旁瓣產(chǎn)生，最后，刪除這些旁瓣點。
b.在一定的方位和距離范圍內(nèi)對一次點進行凝聚；在左右方位I度和前后距離10米的范圍內(nèi)對一次點進行凝聚，由于雷達分辨率高，對一個高壓線鐵塔會形成多個回波點， 需要將多個點凝聚成一個點，讓一個高壓線鐵塔對應一個點，處理后產(chǎn)生的點稱為凝聚點。 實際數(shù)據(jù)處理完后，凝聚點間的距離都會大于10米。
c.點群目標評分；在凝聚的同時，根據(jù)高壓線鐵塔回波特征，對點群目標進行評分。該類目標往往由4，5個在相同方位上距離十分接近的回波點組成。其中由2到3個點的幅度值是其它點的I到2倍。滿足該特征的點群，我們就認為其滿足高壓線鐵塔特征，凝聚后給其評分。滿分為10分，有2個高幅值點打10分，I個打8分，沒有則打6分，只有一個一次點則打4分。處理完后，每個凝聚點都有一個評分，存入相應的結(jié)構(gòu)體。
d.觀察布拉格效應；觀察凝聚點回波中是否有布拉格效應(高壓線后向散射)，即在兩個高壓線鐵塔間存在一串幅度較低的回波點，幅度往往是最大幅度的1/3到1/2。如果存在則認為是高壓線的布拉格效應，這時可以對兩邊的鐵塔點進行評分。滿分10分，根據(jù)低幅度點的多少，有7-8個點打10分，5-6個打8分，3-4個打6分，以此類推。將評分存入每個點的結(jié)構(gòu)體中。e.綜合評分，尋找高壓線疑似點；根據(jù)上述兩項評分進行加權(quán)綜合評分，權(quán)值分別為O. 6和O. 4。加權(quán)評分后跟門限進行比較，門限值為5，超過門限則認為是高壓線疑似點。給這些點打上標記，便于后續(xù)分析。
f.觀察高壓線分布特征；根據(jù)高壓線走勢特征，對高壓線疑似點進行分析打分。 主要根據(jù)以下幾個特征
今高壓線鐵塔基本等間距。
今3個高壓線鐵塔不會出現(xiàn)銳角的走勢。
今整個高壓線鏈的走勢不會出現(xiàn)突變。
+高壓線下方或附近一般不會有其他建筑物，即沒有回波點。
整條高壓線鏈在中間不會截斷，具有連續(xù)性。
分別對這5個特征進行加權(quán)評分，每項特征符合則打I分，不符合O分。按照順序， 權(quán)值依次為O. 2、0. 4、0. 2、0.1和O.1。綜合評分高于O. 6分的，認為是高壓線點，進行標記。
g.根據(jù)載機慣導信息對每幀航跡點進行運動補償；由于機載平臺的運動，每幀必須對航跡點進行補償。通過慣導實時獲取經(jīng)緯度和平臺運動信息。通過以下公式對航跡點進行補償
首先，獲取本幀平臺運動引起的偏航角和距離的變化量
偏航角=新幀偏航角-舊幀偏航角
距離=平臺運動速度X運動時間
然后，進行運動補償。假設航跡點的老坐標為(old_X，old_y)，補償后的坐標為 (x，y)。則滿足下面的公式
x=old_xXcos (偏航角)+old_yXsin (偏航角)-距離
y=old_yXcos(偏航角)_old_x X sin (偏航角)
這樣即完成了對航跡點的運動補償。
h.對高壓線鐵塔點進行航跡相關(guān)；用評分估計分析后確定的高壓線鐵塔點和預測點進行相關(guān)。對高壓線鏈這種特殊航跡，我們采用了獨特的條帶相關(guān)法，如圖1所示。在預測的高壓線周圍R的條帶內(nèi)，都認為是有效區(qū)域。如果觀測點落在該條帶內(nèi)則認為是相關(guān)成功，否則為不成功。R的取值為60米。
1.對目 標參數(shù)和下一幀位置進行預測；在相關(guān)成功后，我們就可以對目標的運動參數(shù)進行估計，對高壓線下一幀出現(xiàn)的位置進行預測。
速度估計是結(jié)合多普勒信息和目標相關(guān)結(jié)果，綜合考慮后估計得到。
運動速度=運動距離/運動時間
估得速度后就可以預測目標下一幀的位置。預測位置保存下來，為下一幀的相關(guān)提供參考。
預測位置=當前位置+運動速度X運動時間
j.多巾貞積累n/m準側(cè)進行航跡起始；在相關(guān)時會有一個變量count來統(tǒng)計相關(guān)次數(shù)，每相關(guān)一次count會加I。如果在連續(xù)m幀相關(guān)中，有η幀或者大于η幀相關(guān)成功，我們就認為該條航跡為真實航跡，確實存在，起始航跡，這就是n/m準則。航跡起始后,count會被清O。這樣就產(chǎn)生了高壓線航跡點。
步驟2 :高壓線航跡維持和輸出
a.用兩個結(jié)構(gòu)體變量分別存儲穩(wěn)定幀和當前幀的高壓線航跡點數(shù)據(jù)；所謂穩(wěn)定幀即輸出給顯控顯示的航跡點，當前幀指雷達當前工作幀處理出來的航跡點。
b.用當前幀的高壓線數(shù)據(jù)跟穩(wěn)定幀比較
如果相似度高于等于80%，以當前幀的高壓線點為高壓線數(shù)據(jù)并直接將當前幀數(shù)據(jù)輸出給顯控顯示。
如果相似度低于80%，以穩(wěn)定幀為高壓線數(shù)據(jù)，并使統(tǒng)計連續(xù)輸出穩(wěn)定幀數(shù)據(jù)的統(tǒng)計變量加I ;并顯示穩(wěn)定幀數(shù)據(jù)；
c.對每幀的統(tǒng)計變量進行門限檢測，門限為5，若超過門限，則說明高壓線數(shù)據(jù)鏈確已改變，以當前幀的高壓線點為高壓線數(shù)據(jù)。顯示輸出當前幀數(shù)據(jù)，并用當前幀數(shù)據(jù)更新穩(wěn)定幀數(shù)據(jù)。
該實例的實際檢測輸出效果如圖5所示，圖4和圖5的對比表現(xiàn)了航跡維持算法對改善航跡輸出效果的有效性。
權(quán)利要求
1.一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，其特征在于步驟如下步驟I對雷達回波一次點進行處理，進行高壓線點航跡起始步驟al :找到距離相同的一次點中幅度最大的點，當該點同距離相同方位不同的其它一次點的幅度比值大于IOdB時，則認為其它點由旁瓣產(chǎn)生，予以刪除；步驟bl :在左右方位I度和前后距離10米的范圍內(nèi)對一次點進行凝聚，得到凝聚點； 同時，根據(jù)高壓線鐵塔回波特征，對一次點中的點群目標進行判別評分步驟Cl :當凝聚點回波中存在一串幅度是最大幅度的1/3到1/2的回波點時，對兩邊的疑似鐵塔點進行判別評分，若一串點為7-8個點計10分，5-6個計8分，3-4個計6分，2 1 個計4分；步驟dl :將步驟bl的判別評分乘以權(quán)值O. 6加上步驟Cl的判別評分乘以權(quán)值O. 4，然后與門限值進行比較，超過門限則認為是高壓線疑似點，所述門限值為5 ；步驟el :根據(jù)高壓線5個走勢特征，對高壓線疑似點進行判別評分，然后將這5個特征的評分相加與門限進行比較，超過門限則認為是高壓線點，門限值為O. 6 ；步驟fl :根據(jù)以下公式對航跡點進行補償，首先，獲取本幀平臺運動引起的偏航角和距離的變化量偏航角=新巾貞偏航角_舊巾貞偏航角距離=平臺運動速度X運動時間然后，進行運動補償x=old_xXcos(偏航角)+old_yXsin(偏航角)_ 距離 y=old_yXcos(偏航角)_old_xX sin (偏航角)其中(old_x, old_y)為航跡點的老坐標，(x, y)為補償后的坐標；步驟gl，對高壓線鐵塔點進行航跡相關(guān)；以預測的高壓線周圍R的條帶內(nèi)為有效區(qū)域， 如果步驟el得到高壓線點落在該條帶內(nèi)則認為是相關(guān)成功，否則為不成功；所述R的取值為60米；步驟hi :根據(jù)下述公式預測目標下一幀的位置預測位置=當前位置+運動速度X運動時間其中運動速度=運動距離/運動時間；步驟il :如果在連續(xù)m巾貞相關(guān)中,有η巾貞或者大于η巾貞相關(guān)成功,該條航跡為真實航跡， 為起始航跡，航跡起始后產(chǎn)生了高壓線航跡點；步驟2高壓線航跡維持和輸出步驟a2 :用兩個結(jié)構(gòu)體變量分別存儲穩(wěn)定幀和當前幀的高壓線航跡點數(shù)據(jù)；所述穩(wěn)定幀為輸出給顯控顯示的航跡點；所述當前幀指雷達當前工作幀處理出來的航跡點；步驟b2 :以當前幀的高壓線點與穩(wěn)定幀比較如果相似度高于或等于80%，以當前幀的高壓線點為高壓線數(shù)據(jù)；如果相似度低于80%，以穩(wěn)定幀為高壓線數(shù)據(jù)，并使統(tǒng)計連續(xù)輸出穩(wěn)定幀數(shù)據(jù)的統(tǒng)計變量加I ;步驟c3 :對每幀的統(tǒng)計變量進行門限檢測，若超過門限，以當前幀的高壓線點為高壓線數(shù)據(jù)；所述門限為5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，其特征在于所述步驟bl的根據(jù)高壓線鐵塔回波特征，對一次點中的點群目標進行判別評分是當具有2個高幅值點時為10分，具有I個高幅值點時為8分，沒有高幅值點時為6分，只有一個一次點為4 分；所述高幅值點是在相同方位上距離十分接近的4飛個回波點中具有2 3個點的幅度值是其它點的廣2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，其特征在于所述步驟 el的根據(jù)高壓線5個走勢特征，對高壓線疑似點進行判別評分是，按照特征順序，I項符合為O. 2分，2項符合為O. 4分，3項符合為O. 2分，4項符合為O. I分，5項符合為O. I分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高壓線鏈點及整鏈的航跡處理方法，結(jié)合高壓線目標的多個特征，通過數(shù)據(jù)分析處理，有效解決了高壓線定位和檢測的問題。能夠在惡劣視線環(huán)境下，為低空飛行器的防撞和導航提供參考，有效降低了低空飛行的風險。解決了高壓線位置的分析檢測的難題。另外，本發(fā)明將各條高壓線視作一個整體，對其采用了一套特殊的航跡處理算法，同時結(jié)合對鐵塔點的航跡處理算法，巧妙的處理了高壓線航跡同點跡之間的關(guān)系。并大幅提高了高壓線航跡的輸出穩(wěn)定性，有效的解決了由于平臺抖動及高壓線點閃爍所造成的輸出不穩(wěn)定的問題，有效的解決了高壓線航跡處理的難題。
文檔編號G01S7/41GK102981154SQ20121052117
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者張明, 周凱 申請人:西安電子工程研究所