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自动化系统中多雷达数据融合子系统的研究与实现

作　者: 柴昱
导　师: 张伟；张捷
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 自动化系统多雷达数据融合技术卡尔曼滤波 ADA语言 LINUX系统
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

空中交通管理自动化系统是空中交通管制员管理空中交通的主要手段之一,它包括通信数据处理、单雷达处理、多雷达处理、飞行计划处理、地空数据处理、管制席位等,主要功能是对多雷达信号进行处理,并将雷达信号与飞行计划动态相关联,使得管制人员面对雷达显示器就可以了解空中交通的实时动态,所管制航空器的具体方位、高度和预计飞行方向等。随着空中流量的不断上升,管制人员的任务越来越重,对空管自动化系统的依赖也越来越强。由此可见,多雷达数据融合部分是自动化系统核心部分,研究多雷达数据融合对于自动化系的统升级改造具有重要意义。本文通过对三大区管自动化设备中多雷达数据融合模块的研究,研发生产欧洲猫( EUROCAT-X)自动化数据处理系统。本课题涉及的重点为:1、欧洲猫(EUROCAT-X)自动化系统中多雷达数据融合模块,其中,数据融合核心技术难点是卡尔曼滤波经验值外推的运用。2、在LINUX系统上运用ADA语言编程实现多雷达数据的接收与融合处理。本课题的主要工作内容包括:雷达数据接收的预处理系统,多雷达数据的同步和校准,多雷达数据的融合方法。我是此系统雷达数据融合处理模块研究组的成员,负责多雷达数据处理融合模块及部分相关模块的设计及软件开发,并参与系统验收测试项目。在本文中,首先介绍了问题的提出与研究意义,本文的研究目的和研究内容。其次,描述空管自动系统的需求、组成结构、及系统配置等,并且对雷达数据处理原理进行了针对性的阐述,介绍了空管雷达的基本概念。详细研究系统欧洲猫(EUROCAT-X)中多雷达数据的融合以及核心技术卡尔曼滤波经验值外推的运用,采用自适应卡尔曼滤波方法,改进滤波技术并且通过仿真比较证实新方法的优势,为后面系统改造升级提供理论依据。接着本文详细地介绍EUROCAT-X自动化系统模块功能以及雷达数据融合的具体实现方法,并且对整体系统性能参数进行了测试,测试结果达到系统设计要求,满足用户对自动化系统的需求。本论文通过研究自动化系统的相关子模块,完成了多雷达数据融合处理系统设计与软件实现,但随着雷达等相关监视技术的发展,对自动化信息处理能力提出了更高的要求。通过对系统发展的展望,提出了本人未来自动化系统研究的重点。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-13
  1.1 空管自动化系统发展  10-11
  1.2 本论文的选题和研究内容  11-12
    1.2.1 选题背景  11-12
    1.2.2 研究内容  12
  1.3 本论文的章节安排  12-13
第二章自动化系统概述  13-19
  2.1 自动化系统介绍  13
  2.2 自动化系统结构设计  13-19
    2.2.1 自动化系统设计任务  14
    2.2.2 自动化系统操作原理  14-15
    2.2.3 系统配置  15-19
第三章多雷达数据融合系统关键技术  19-30
  3.1 数据融合原理  19-23
    3.1.1 数据融合概念的产生和发展  19-20
    3.1.2 数据融合的功能模型  20-21
    3.1.3 数据融合方式  21-23
    3.1.4 数据融合的实现算法  23
  3.2 雷达数据处理滤波技术  23-30
    3.2.1 卡尔曼滤波  24-25
    3.2.2 a—β与a—β一γ滤波方法  25-26
    3.2.3 自适应卡尔曼滤波算法  26-27
    3.2.4 卡尔曼滤波算法在欧洲猫系统中的应用  27-30
第四章多雷达数据融合系统详细设计  30-53
  4.1 多雷达数据融合系统组成部分  30-32
  4.2 多雷达数据融合系统各子模块的设计  32-46
    4.2.1 雷达数据处理模块  32-37
    4.2.2 雷达航迹融合处理模块  37-42
    4.2.3 系统航迹处理生成模块  42-45
    4.2.4 高度信息处理模块  45-46
    4.2.5 ADA 语言的实现  46
  4.3 系统应用  46-53
第五章总结与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57
研究生期间取得的研究成果  57-58
附录  58-64

自动化系统中多雷达数据融合子系统的研究与实现

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