场面监视雷达数据处理及软件实现

论文摘要

随着空中流量的不断增多,地面航空器和机动车辆的有效管理要求日益突出。解决这个问题的最好办法当然是建设新机场、增建跑道和滑行道,从而增加地面的容量。但这受土地、资金和时间等因素的制约,要在近期内解决机场场面交通的拥挤和冲突问题,还需要借助先进的管理手段,对机场进行有效的管理和使用。场面监视系统是空中交通管制系统的三大组成之一,专门用于对机场地面移动的飞行器和机动车辆进行监视。它保证管制员在全天候条件下,掌握机场地面的活动情况,提高机场的运行率,减少地面冲突,确保地面安全。雷达数据处理是场面监视系统中的关键技术,它接收雷达传感器获取的一次数据并进行相应的处理,形成目标航迹,提供目标的位置、速度、机动情况和属性识别,从而对目标进行跟踪和监视。本课题以某高精度场面监视雷达的研制为背景,本人负责雷达软件系统设计和遥控端主程序的实现以及雷达数据处理模块的实现,主要进行的工作和创新有:1、仔细分析了场面监视雷达的软件功能需求,完成了雷达软件系统的总体设计、模块规划以及各模块的接口定义;基于Microsoft Visual Studio.NET 2005平台,完成了遥控端软件主程序的编写和调试。2、本课题中雷达扫描飞机、汽车等物体后会返回多个紧邻的点迹,为了处理的方便,需要将这些紧邻的点迹凝聚为一个点迹目标;研究和分析了常用的连通区域标记算法,并借鉴聚类的思想提出了适合课题背景的算法。3、阅读并分析研究了大量有关雷达数据处理的资料及相关学术论文,对雷达数据处理的关键流程及各部分主要算法进行了详细的讨论和分析,并在此基础上选定了适合课题背景的处理算法。4、基于Microsoft Visual Studio.NET 2005平台,用C#语言开发了数据处理模块,实验结果达到了航迹处理的功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题背景
• 1.2 我国场面监视雷达的发展现状
• 1.3 雷达数据处理技术研究的历史与现状
• 1.4 本文的主要工作及章节安排
• 第二章 场面监视雷达软件系统设计
• 2.1 系统需求分析
• 2.1.1 应用拓扑
• 2.1.2 功能描述
• 2.1.2.1 本控站软件功能
• 2.1.2.2 遥控站软件功能
• 2.1.2.3 监视终端软件功能
• 2.2 系统方案设计
• 2.2.1 设计原则
• 2.2.2 总体框架
• 2.2.2.1 系统组网
• 2.2.2.2 技术构架
• 2.2.2.3 开发应用环境
• 2.3 系统模块设计
• 2.3.1 软件模块图
• 2.3.2 各模块功能实现
• 2.4 自定义通信协议
• 2.5 遥控端软件主界面的设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 场面监视雷达数据处理算法
• 3.1 雷达数据处理的基本理论
• 3.1.1 雷达数据处理的目的和意义
• 3.1.2 雷达数据处理的主要内容
• 3.1.2.1 航迹管理逻辑
• 3.1.2.2 航迹预测滤波
• 3.1.2.3 数据关联
• 3.2 场面监视雷达数据处理中的关键技术
• 3.2.1 目标凝聚
• 3.2.1.1 场面监视雷达扫描数据的特点
• 3.2.1.2 常用连通区域标记算法和聚类思想
• 3.2.1.3 本课题中采用的降维聚类算法
• 3.2.2 航迹处理
• 3.2.2.1 处理流程和算法分析
• 3.2.2.2 仿真结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 雷达数据处理的实现
• 4.1 目标凝聚模块
• 4.1.1 目标凝聚的实现流程
• 4.1.2 目标凝聚接口设计
• 4.2 航迹处理模块
• 4.2.1 航迹处理算法实现流程
• 4.2.2 航迹处理接口设计
• 4.2.3 航迹数据类模块
• 4.3 实测数据处理结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果