地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的研究及C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

李長(zhǎng)峰　姚紅

摘要：信息時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的新技術(shù)、新工藝被應(yīng)用于到生產(chǎn)、生活中，在方便人們生活的同時(shí)，促使技術(shù)能夠更好地轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力。其中地面雷達(dá)系統(tǒng)作為一項(xiàng)新型技術(shù)，其在運(yùn)行過(guò)程中，受到地表環(huán)境復(fù)雜多變等因素的影響，其真實(shí)目標(biāo)常常被淹沒(méi)在噪聲中。文章對(duì)地面雷法數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了分析，了解該系統(tǒng)運(yùn)行各方面情況后，將C語(yǔ)言引入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)C語(yǔ)言不僅能夠降低噪聲，還能夠促使航跡接近真實(shí)航跡，證明地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理算法具有較強(qiáng)的可行性，值得推廣。

關(guān)鍵詞：地面雷達(dá) 數(shù)據(jù)處理 C語(yǔ)言

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）08-0138-01

信息時(shí)代的到來(lái)，越來(lái)越多的新技術(shù)、新工藝被應(yīng)用于到生產(chǎn)、生活中，在方便人們生活的同時(shí)，促使技術(shù)能夠更好地轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)力。其中地面雷達(dá)系統(tǒng)作為一項(xiàng)新型技術(shù)，其在運(yùn)行過(guò)程中，受到地表環(huán)境復(fù)雜多變等因素的影響，其真實(shí)目標(biāo)常常被淹沒(méi)在噪聲中。因此需要采用數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對(duì)噪聲進(jìn)行相應(yīng)的處理后，能夠顯著提升對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確定位。

1 地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理分析

雷達(dá)數(shù)據(jù)處理作為一項(xiàng)綜合性系統(tǒng)，由觀測(cè)數(shù)據(jù)處理、航跡起始等多個(gè)模塊構(gòu)成。本文研究的地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，主要是針對(duì)目標(biāo)數(shù)量較多、雜波強(qiáng)等問(wèn)題進(jìn)行處理，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性跟蹤。詳細(xì)來(lái)說(shuō)：

1.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

一般而言，觀測(cè)并非雷達(dá)的原始點(diǎn)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，能夠從數(shù)據(jù)錄取器輸出的點(diǎn)跡，如目標(biāo)方位角、俯仰角等。受到雷達(dá)系統(tǒng)掃描環(huán)境的影響，觀測(cè)活動(dòng)存在諸多不確定性，如噪聲大、虛假目標(biāo)干擾等。因此我們需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，排除虛假航跡，為后續(xù)工作做好充分的準(zhǔn)備。

1.2 起始與關(guān)聯(lián)波門

針對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，從功能層面上來(lái)看，波門分為起始、關(guān)聯(lián)兩種波門。其中前者主要是減少虛假航跡的產(chǎn)生，后者則主要針對(duì)準(zhǔn)確航跡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，波門大小會(huì)受到預(yù)測(cè)誤差、雷達(dá)測(cè)量誤差等因素的影響。因此系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)上述各項(xiàng)因素的分析和研究。

1.3 基于邏輯法航跡起始

航跡起始法在實(shí)踐中，根據(jù)實(shí)際環(huán)境復(fù)雜度能夠劃分為兩類：順序處理法、批處理法，后者較為適合強(qiáng)雜波起始航跡，但對(duì)計(jì)算機(jī)資源消耗較多。因此針對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理，應(yīng)選擇合理的方法，如直觀法、邏輯法等。本文主要采取邏輯法，以此來(lái)降低航跡起始成功率。

1.4 點(diǎn)跡航跡互聯(lián)

系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，受到強(qiáng)雜波、噪聲等因素的影響出現(xiàn)虛假航跡。因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)觀察，提取出正確的航跡。針對(duì)虛假航跡要進(jìn)行排除處理。在實(shí)踐應(yīng)用中，針對(duì)多目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)互聯(lián)方法來(lái)說(shuō)，可以從兩個(gè)途徑入手：一是極大似然類算法；二是貝葉斯類算法。其中常用的是最近鄰域方法，對(duì)各個(gè)跟蹤目標(biāo)進(jìn)行整理后，能夠形成扇形相關(guān)波門[1]。針對(duì)波門內(nèi)涉及到的每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)跡，可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)間隔處理，選擇最小點(diǎn)跡后，了解并掌握航跡信息。除了上述途徑之外，還需要對(duì)航跡進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)、撤銷等多方面處理，最終反映出跟蹤目標(biāo)實(shí)際情況。

2 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理

眾所周知，雷達(dá)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、平臺(tái)構(gòu)建需要建立在硬件平臺(tái)基礎(chǔ)之上，但其功能實(shí)現(xiàn)需要依靠軟件的支持。一般來(lái)說(shuō)，常用的系統(tǒng)軟件包括DOS、RTLinux等。針對(duì)地面雷達(dá)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其主要功能在于狀態(tài)信息、點(diǎn)跡等信息的收集，實(shí)時(shí)性要求并不高。因此本文選擇C語(yǔ)言滿足系統(tǒng)功能運(yùn)行需求。

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

目前，常用的C語(yǔ)言有Microsoft C、Borland Turbo C等，不同的語(yǔ)言具備的優(yōu)缺點(diǎn)也存在差別。C語(yǔ)言在系統(tǒng)運(yùn)行中的應(yīng)用，能夠?qū)斎氲挠^測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算。在Windows系統(tǒng)中，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理之前，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，主要是因?yàn)橛^測(cè)點(diǎn)跡涉及大量信息，因此定義好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后能夠在一定程度上提升數(shù)據(jù)處理性能、運(yùn)算速度。通常來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由多個(gè)數(shù)據(jù)元素構(gòu)成，且數(shù)據(jù)之前存在非常密切的聯(lián)系。根據(jù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)物理存儲(chǔ)方式由順序、鏈?zhǔn)絻煞N存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)成。

2.2 數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)

我們對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理進(jìn)行仿真處理，跟蹤15個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，可以采取CV模型，其中10個(gè)目標(biāo)為直線軌跡運(yùn)動(dòng)，5個(gè)為圓形軌跡，最后將這些運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行匯總。為了與實(shí)際地表環(huán)境相連，每批次輸入數(shù)據(jù)應(yīng)適當(dāng)添加虛假點(diǎn)跡信息，形成對(duì)比軌跡，為后續(xù)研究工作提供更多支持[2]。由于C語(yǔ)言的加入，雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)收集的點(diǎn)跡能夠在Kalman濾波的影響下，減少噪聲對(duì)點(diǎn)跡收集產(chǎn)生的消極影響，促使最終航跡更加真實(shí)、可靠，為相關(guān)工作提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 C語(yǔ)言與MATLAB地面雷達(dá)數(shù)據(jù)的差別

相比較來(lái)看，C語(yǔ)言要想定義變量，需要定義變量的同時(shí)，明確數(shù)據(jù)類型，如果需要吊桶函數(shù)，則需要在文件中增加函數(shù)頭文件。但是MATLAB更為簡(jiǎn)單，且具備較強(qiáng)的矩陣預(yù)算能力等，能夠?qū)仃囘M(jìn)行直接賦值預(yù)算[3]。C語(yǔ)言僅能夠定義數(shù)組。從執(zhí)行效率來(lái)看，C語(yǔ)言執(zhí)行效率更高，更適合在實(shí)踐中應(yīng)用和推廣。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)上文所述，地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其在定位等方面應(yīng)用較為廣泛。但是系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，常常會(huì)受到諸多不良因素的影響。因此，針對(duì)地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，應(yīng)充分考慮各方面影響因素，在實(shí)踐中，減少干擾因素對(duì)其產(chǎn)生的影響，同時(shí)還應(yīng)積極引進(jìn)C語(yǔ)言，充分發(fā)揮C語(yǔ)言優(yōu)勢(shì)，促使其能夠提升系統(tǒng)整體性能，從而為相關(guān)領(lǐng)域提供更多幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]沈小侖，劉先博.基于STK的地面雷達(dá)數(shù)據(jù)處理軟件測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，（01）：15-18.

[2]史碩，龔?fù)?，祝波，宋沙?基于LabVIEW實(shí)現(xiàn)的多光譜激光雷達(dá)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)[J].光學(xué)與光電技術(shù)，2012，（06）：39-42.

[3]黃明，王晏民，付昕樂(lè)，郭明.地面激光掃描數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪通報(bào)，2014，（08）：55-58.