一種基于雷達(dá)情報(bào)仿真的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空情融合系統(tǒng)的性能和效能評(píng)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于雷達(dá)情報(bào)仿 真的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)及方法，主要適用于利用仿真的雷達(dá)情報(bào)實(shí)現(xiàn)多傳感器空情融 合處理系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)判、評(píng)估及定位融合系統(tǒng)中不合格問(wèn)題等方面，同時(shí)還可用 于基于實(shí)裝雷達(dá)情報(bào)的多傳感器空情融合系統(tǒng)的性能和可靠性評(píng)測(cè)過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，沒(méi)有針對(duì)空情融合系統(tǒng)性能和效能的評(píng)測(cè)開(kāi)發(fā)出成形產(chǎn)品，只有一些評(píng)測(cè) 的理論和仿真方法，但都無(wú)法系統(tǒng)地、全面地和科學(xué)地考核空情融合系統(tǒng)，存在問(wèn)題主要有 以下幾個(gè)方面：只能處理仿真的雷達(dá)數(shù)據(jù)，不能處理實(shí)裝雷達(dá)數(shù)據(jù)；仿真的雷達(dá)數(shù)據(jù)只能 反映雷達(dá)的某些噪聲特性，不能反映雷達(dá)真實(shí)的探測(cè)特性，如沒(méi)有體現(xiàn)雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)概率、雷 達(dá)的探測(cè)盲區(qū)等；沒(méi)有完全從融合的實(shí)際應(yīng)用、雷達(dá)探測(cè)的動(dòng)態(tài)特性及雷達(dá)組網(wǎng)特性等角 度建立完整和科學(xué)的指標(biāo)體系和評(píng)估算法；不能根據(jù)評(píng)估結(jié)果自動(dòng)定位融合系統(tǒng)的故障與 問(wèn)題；沒(méi)有建立交互性良好的人機(jī)界面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于現(xiàn)有空情融合系統(tǒng)的性能和效能評(píng)測(cè)技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提出了一 種基于仿真雷達(dá)情報(bào)生成的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)及方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種基于雷達(dá)仿真情報(bào)的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)，包括：雙獨(dú)立子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)、空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)，雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸層局 域網(wǎng)與空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)相連，構(gòu)成并列組網(wǎng)，雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)或 RS232數(shù)據(jù)傳輸線、RS485數(shù)據(jù)傳輸線與被試裝備的空情融合系統(tǒng)相連，空情融合性能評(píng)估 子系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)或RS232數(shù)據(jù)傳輸線、RS485數(shù)據(jù)傳輸線與被試裝備的空情融合系統(tǒng)相 連。
[0006] -種基于雷達(dá)仿真情報(bào)的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)，所述雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)由飛 行航跡模塊與雷達(dá)情報(bào)生成模塊連接組成，飛行航跡模塊，包括：直線、交叉、跑道、心形、8 字、"分合分"、多路向心飛行的飛行航路模塊；各飛行航路模塊與多個(gè)雷達(dá)情報(bào)模塊相連。
[0007] -種基于雷達(dá)仿真情報(bào)的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)，所述的雷達(dá)情報(bào)生成模塊為仿 真雷達(dá)的探測(cè)精度、野值點(diǎn)信息的模塊，由模擬實(shí)裝雷達(dá)操作界面的模擬模塊、模擬實(shí)裝雷 達(dá)的掃描特性的模擬模塊、顯示雷達(dá)探測(cè)過(guò)程的模擬模塊和高斯分布合成的雷達(dá)探測(cè)噪聲 模塊組成。
[0008] -種基于雷達(dá)仿真情報(bào)的空情融合性能評(píng)估系統(tǒng)，所述空情融合性能評(píng)估子系 統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)系B，L模塊、空情融合模糊綜合評(píng)判模塊，所述的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 地理坐標(biāo)系B，L模塊通過(guò)數(shù)據(jù)時(shí)空匹配與空情關(guān)聯(lián)模塊分別與計(jì)算雷達(dá)精度模塊、計(jì)算融 合精度模塊相連，計(jì)算融合精度模塊、計(jì)算雷達(dá)精度模塊第一輸出端通過(guò)融合精度評(píng)估模 塊與空情融合模糊綜合評(píng)判模塊相連，計(jì)算雷達(dá)精度模塊第二輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)一次差評(píng)估 模塊與空情融合模糊綜合評(píng)判模塊相連。
[0009] 其中數(shù)據(jù)時(shí)空匹配與空情關(guān)聯(lián)模塊的輸出端通過(guò)信息完整率模塊與空情融合模 糊綜合評(píng)判模塊相連，分別連接融合數(shù)據(jù)錄取模塊的航跡虛警漏警率模塊、識(shí)別跟蹤評(píng)估 模塊與空情融合模糊綜合評(píng)判模塊相連。
[0010] -種基于仿真雷達(dá)情報(bào)生成的空情融合性能評(píng)估方法，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，將雷 達(dá)數(shù)據(jù)由雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)發(fā)送到空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)和被試裝備的空情融合系 統(tǒng)，被試裝備的空情融合系統(tǒng)將融合數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇涨槿诤闲阅茉u(píng)估子系統(tǒng)，由空情融合性 能評(píng)估子系統(tǒng)給出最終評(píng)估結(jié)果。其步驟如下：
[0011] 1)準(zhǔn)備階段，是為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行前進(jìn)行的準(zhǔn)備工作，是根據(jù)測(cè)評(píng)需要設(shè)計(jì)的飛行 航跡、雷達(dá)參數(shù)設(shè)定、雷達(dá)部署、通信鏈路的建立和系統(tǒng)的對(duì)時(shí)；
[0012] 2)運(yùn)行階段，是在準(zhǔn)備階段結(jié)束后開(kāi)始的，雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)讀取設(shè)計(jì)好的飛 行航跡后，按照規(guī)劃好的路徑和時(shí)間進(jìn)行飛行目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)仿真，具體流程如下：
[0013] a、測(cè)評(píng)開(kāi)始，雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)讀取飛行航跡，一路輸出至空情融合性能評(píng)估 子系統(tǒng)，待融合空情；另一路輸出通過(guò)雷達(dá)開(kāi)機(jī)、雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)，然后進(jìn)行是否發(fā)現(xiàn)目標(biāo)判 斷，否，則返回雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)行重新判斷；是，則發(fā)送雷達(dá)情報(bào)；
[0014] b、雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng)發(fā)送雷達(dá)情報(bào)后，一路輸出通過(guò)被試裝備接收雷達(dá)情報(bào)后 進(jìn)行融合，傳輸至空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)，另一路輸出直接傳輸至空情融合性能評(píng)估子 系統(tǒng)進(jìn)行融合空情；即當(dāng)飛入雷達(dá)的探測(cè)范圍并被雷達(dá)捕捉到后發(fā)送到被試裝備，由被試 裝備進(jìn)行將多部雷達(dá)的空情進(jìn)行融合，并將融合空情發(fā)送到空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)；
[0015] c、空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、時(shí)空對(duì)準(zhǔn)與航跡插值、指標(biāo)值計(jì)算、模 糊評(píng)估，輸出評(píng)估結(jié)果；即空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)接收到航跡真值、雷達(dá)情報(bào)與融合空情 后進(jìn)行時(shí)空對(duì)準(zhǔn)和航跡關(guān)聯(lián)，然后進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)的計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模糊綜合評(píng) 判并輸出評(píng)估結(jié)果；
[0016] -種基于仿真雷達(dá)情報(bào)生成的空情融合性能評(píng)估方法，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)在線評(píng)估和 離線評(píng)估，在線評(píng)估是指實(shí)時(shí)的發(fā)送和接收評(píng)測(cè)過(guò)程數(shù)據(jù)，并在評(píng)估系統(tǒng)上動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù) 處理和評(píng)估過(guò)程；離線評(píng)估是指測(cè)評(píng)后的數(shù)據(jù)移入評(píng)估系統(tǒng)中，一次性計(jì)算出評(píng)估結(jié)果。
[0017] 一種基于仿真雷達(dá)情報(bào)生成的空情融合性能評(píng)估方法，所述雷達(dá)情報(bào)仿真子系統(tǒng) 的工作方法，是根據(jù)輸入仿真雷達(dá)的參數(shù)值：雷達(dá)類(lèi)型、雷達(dá)位置坐標(biāo)、雷達(dá)噪聲、發(fā)現(xiàn)概 率、周期、威力圖模型、探測(cè)精度及目標(biāo)類(lèi)型、目標(biāo)速度、航跡曲線、拐點(diǎn)坐標(biāo)生成對(duì)應(yīng)的雷 達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)及飛行目標(biāo)航跡，傳輸至模擬雷達(dá)掃描目標(biāo)，進(jìn)行雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)判斷，否，返回 雷達(dá)掃描目標(biāo)，是，通過(guò)通信數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換，將雷達(dá)情報(bào)仿真數(shù)據(jù)輸出，發(fā)送給被試裝 備，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸層與被試的融合系統(tǒng)和空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；采用時(shí) 鐘服務(wù)器的輪詢方式每20分鐘進(jìn)行一次系統(tǒng)對(duì)時(shí)，用于模擬實(shí)裝雷達(dá)的時(shí)空一致性；根據(jù) 測(cè)試需求產(chǎn)生的多個(gè)符合雷達(dá)探測(cè)規(guī)律的仿真情報(bào)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸層與被試的融合系統(tǒng)和 空情融合性能評(píng)估子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行精度指標(biāo)、相關(guān)性指標(biāo)和 處理能力指標(biāo)等指標(biāo)計(jì)算和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)性能和效能評(píng)判，并動(dòng)態(tài)地、立體地和多視圖地展示 融合系統(tǒng)的處理和評(píng)估結(jié)果，給出測(cè)試過(guò)程的不合格因素和原因；
[0018] 其中該仿真的雷達(dá)數(shù)據(jù)充分反映了雷達(dá)的探測(cè)機(jī)理、噪聲分布特性、探測(cè)距離、目 標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率；
[0019] 其中該飛行目標(biāo)航跡生成是通過(guò)航跡編輯器實(shí)現(xiàn)飛行目標(biāo)的航路軌跡設(shè)計(jì)，滿足 評(píng)測(cè)中雷達(dá)航跡和雷達(dá)情報(bào)仿真的需要。
[0020] -種基于仿真雷達(dá)情報(bào)生成的空情融合性能評(píng)估方法，所述空情融合性能評(píng)估 子系統(tǒng)的工作方法，采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換將航跡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的坐標(biāo)數(shù)據(jù)類(lèi)型，具體實(shí)施如 下：
[0021] (1)將錄取航跡數(shù)據(jù)的仿真數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)和融合數(shù)據(jù)分別通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地理 坐標(biāo)系B，L傳輸至對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)空匹配與空情關(guān)聯(lián)至計(jì)算雷達(dá)精度、計(jì)算融合精度；
[0022] (2)計(jì)算雷達(dá)精度輸出端分別通過(guò)融合精度評(píng)估、數(shù)據(jù)一次差評(píng)估傳輸至空情融 合模糊綜合評(píng)判；
[0023] (3)計(jì)算融合精度輸出端通過(guò)融合精度評(píng)估傳輸至空情融合模糊綜合評(píng)判；
[0024] (4)與錄取的融合數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)系B，L、數(shù)據(jù)時(shí)空匹配與空情 關(guān)聯(lián)的輸出端通過(guò)信息完整率傳輸至空情融合模糊綜合評(píng)判；
[0025] (5)錄取的融合數(shù)據(jù)另一輸出端通過(guò)航跡發(fā)現(xiàn)率、航跡虛情率和航跡漏情率傳輸 至空情融合模糊綜合評(píng)判；另一輸出端通過(guò)航跡識(shí)別率、跟蹤中斷時(shí)間評(píng)估傳輸至空情融 合模糊綜合評(píng)判；
[0026] 該空情融合性能評(píng)估能夠?qū)崟r(shí)顯示接收到的被試裝備空情融合狀態(tài)，并最終給出 評(píng)估的結(jié)果，根據(jù)融合失效因素關(guān)聯(lián)法定位的方法，解決被試融合系統(tǒng)的問(wèn)題。
[0027] 其中數(shù)據(jù)插值是保證航跡數(shù)據(jù)的時(shí)空一致性，空情匹配是為了讓仿真真值、傳感 器數(shù)據(jù)和融合數(shù)據(jù)在時(shí)空與航次上對(duì)應(yīng)，有利于誤差的分析；指標(biāo)提取通過(guò)各種指標(biāo)算法 將指標(biāo)值計(jì)算出來(lái)，然后利用模糊評(píng)估得出一個(gè)評(píng)判結(jié)果。
[0028] -種基于仿真雷達(dá)情報(bào)生成的空情融合性能評(píng)估方法，所述的基于模糊隸屬度函 數(shù)的單指標(biāo)評(píng)估方法，是對(duì)被試空情融合系統(tǒng)評(píng)判綜合中對(duì)煒度和經(jīng)度方向上的精度、一 次差概率、航跡發(fā)現(xiàn)率、航跡虛警率、航跡漏警率、信息完整率、跟蹤中斷時(shí)間和航跡識(shí)別率 的諸多因素判別的方法，更加符合對(duì)空情融合的客觀情況。
[0029] 各指標(biāo)的計(jì)算公式如下：
[0030] 一次差計(jì)算公式為：
[0032] 其中xn⑴為第η條融合航跡第i點(diǎn)的位置信息，足(/)為第n條真值航跡第i點(diǎn) 的位置信息。
[0033] 融合精度為：
[0035] 航跡發(fā)現(xiàn)率：
[0036] RZ=NZ/N
[0037] 航跡虛情率：
[0038] Rx= (Na-Nz)/N
[0039] 航跡漏情率：
[0040] R1= (N-Nz)/N
[0041] 若航跡經(jīng)融合后應(yīng)輸出航跡的數(shù)量為N，且N與真實(shí)或仿真劇情航跡（稱為真值航 跡）數(shù)量一致但實(shí)際輸出的總航跡數(shù)為Na，通過(guò)與真值航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析統(tǒng)計(jì)，正確的航跡 有Nz。
[0042] 信息完整率計(jì)算公式為：
[0044] Si為與第i條真值航跡相關(guān)聯(lián)的融合航跡所持續(xù)的時(shí)間，&為第i條真值航跡所 持