耿文東獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉耿文東申請的專利群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114935755B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111614117.5,技術領域涉及:G01S13/72;該發明授權群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式是由耿文東;耿歌;楊麗設計研發完成,并于2021-12-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式在說明書摘要公布了:以群目標跟蹤為基礎,所發明內容為:群目標雷達的概念與架構;群搜索的概念與群搜索區域形成方法;主目標群跟蹤的概念及方法;跟蹤波束內的主目標群跟蹤加群搜索的工作方式,跟蹤區域內的主目標群跟蹤加群搜索的工作方式。相較于單目標雷達和多目標雷達,群目標雷達具有前端群搜索、終端群跟蹤同時實現的特點。群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式的顯著特征是既保持了相控陣雷達TAS的跟蹤主目標、搜索區域跟隨主目標運動的特點,又具有搜索區域大小和形狀跟隨群規模實時自主調節的精準搜索、有效搜索、動態搜索、實時搜索與全面搜索的特點,且具有主目標群跟蹤的特點。
本發明授權群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式在權利要求書中公布了:1.群目標雷達,是指以雷達天線波束電掃描技術為基礎,以量測與目標之間多多對應關系為數學假設前提,同時具有群目標搜索功能和群目標跟蹤功能的雷達,也就是雷達前端的天線波束具有群目標搜索的功能、雷達終端的數據處理單元同時具有群目標跟蹤功能的雷達,同時使用群搜索與群跟蹤這兩種功能的群目標雷達稱為狹義群目標雷達,其中,量測也稱為點跡,量測與目標之間多多對應關系是指一個量測可以對應多個目標、一個目標可以對應多個量測,群目標搜索簡稱為群搜索,群目標跟蹤簡稱為群跟蹤,群目標是指群目標成員之間彼此空間距離和運動方向在一定的時間內整體狀態保持相對穩定的所有成員集合,群目標成員是指構成群目標的單個目標,單目標與多目標是群目標的特例;只在雷達前端的天線波束具有群搜索功能、但雷達終端采用傳統跟蹤方式的雷達,稱為群目標僅搜索雷達,簡稱為群目標搜索雷達;只在雷達終端的數據處理單元具有群跟蹤功能、但雷達前端采用傳統搜索方式的雷達,稱為群目標僅跟蹤雷達,簡稱為群目標跟蹤雷達,其中,現有電掃描雷達的搜索方式和機械掃描多目標雷達的搜索方式統稱為傳統搜索方式,現有電掃描雷達的跟蹤方式和機械掃描多目標雷達的跟蹤方式統稱為傳統跟蹤方式;群目標搜索雷達和群目標跟蹤雷達,以及僅使用了群搜索功能的群目標雷達和僅使用了群跟蹤功能的群目標雷達統稱為廣義群目標雷達,廣義群目標雷達既適用于機械掃描雷達、也適用于電掃描雷達,能夠擴展傳統雷達功能、增強傳統雷達能力,具有群目標雷達的局部特征,其中,電掃描既指雷達天線波束方位與俯仰二維的電掃描方式、也指方位或俯仰一維的電掃描方式;群目標雷達的體制,既適用于窄帶雷達、也適用于寬帶雷達,既適用于點目標、也適用于擴展目標;相較于單目標雷達和多目標雷達,群目標雷達在雷達體制上取得了代際突破,是繼單目標雷達體制、多目標雷達體制之后的新一代雷達體制; 群目標雷達架構,是指群目標雷達整體結構與組成單元彼此之間聯系的描述,是群目標雷達系統的結構圖,用于指導群目標雷達系統與組成單元的設計;群目標雷達由發射天線與電磁能量輻射單元、接收天線與目標散射信號接收單元、信息處理單元、系統控制單元、定時與波形產生單元、顯示與人機對話單元、開發式接口、群搜索與群跟蹤管理控制單元,以及群目標雷達數據與指令緩存、傳輸、交換與管理網絡平臺共計9個單元組成,其中,發射天線與電磁能量輻射單元簡稱為輻射單元、接收天線與目標散射信號接收單元簡稱為接收單元、群搜索與群跟蹤管理控制單元簡稱為群管控單元,群目標雷達數據與指令緩存、傳輸、交換與管理網絡平臺簡稱為網絡平臺;輻射單元完成電磁能量的產生與輻射,接收單元完成目標散射電磁能量的收集、變換與檢測送出視頻信號,信息處理單元由信號處理與數據處理2個子單元組成,完成目標視頻信號的處理與目標點跡提取,系統控制單元負責全系統指令控制與全系統資源的調度管理,網絡平臺將所有單元聯系成一個整體,實現雷達數據與控制指令的管理、緩存、傳輸、交換與接口管理,群管控單元實現群搜索、群跟蹤功能,并且兼具系統控制單元功能備份的職能,定時與波形產生單元完成全系統時序與波形的產生,顯示與人機對話單元實現群目標航跡的顯示、群態勢顯示、人機對話指令的發出與接收,開放式接口完成本機雷達數據送出、外來數據的接收與收發數據指令的交換;群目標雷達的架構具有網絡化、體系化、開放式、可拓展性與隨機接入多臺雷達數據的特點; 所述群搜索,是指利用所確定的群目標形成準則形成群目標并計算生成群規模,根據雷達波束寬度、波束掃描編排方式,按照設定的數據率對群規模區域搜索范圍的大小隨時間實時調節、搜索范圍的邊界隨群規模形狀自主調節的搜索,其中,傳統搜索方式是群搜索的特例,群目標形成準則是指判斷某個目標是否屬于該群目標狀態的門限值,群規模是指群目標所有成員所占據的具有一定大小和形狀的空間區域;相較于傳統的搜索方式,群搜索具有精準搜索、有效搜索、動態搜索、實時搜索與全面搜索的特點; 群搜索區域形成方法,是指以群目標雷達本雷達周期群規模為基礎、以本雷達周期主目標位置和運動方向為約束,采用濾波器預測方法生成下一雷達周期搜索區域邊界、并確定搜索區域大小的方法和步驟的統稱,簡稱為群搜索區域形成方法,具有對群目標所有成員覆蓋全、對主目標跟隨緊、搜索效率高的特點,其中,主目標是指關注度最高的目標;首先,在主目標運動方向為正的情況下,以本雷達周期主目標跟蹤區域的方位角與俯仰角各自的最大值與最小值為邊界圍成的區域就是本雷達周期的主目標角度跟蹤區域,經過預測計算給出下一雷達周期主目標角度跟蹤區域方位角與俯仰角各自的預測最大值與預測最小值,這些預測值圍成的區域就是主目標預測角度跟蹤區域,其中,主目標預測角度跟蹤區域方位角的最大值稱為前邊界、方位角最小值稱為后邊界,俯仰角的最大值稱為上邊界、俯仰角的最小值稱為下邊界,在主目標運動方向為負的情況下,上述情況相反,其中,主目標運動方向為正是指主目標的運動方向與雷達規定的正方向一致,主目標運動方向為負是指主目標的運動方向與雷達規定的正方向相反;其次,主目標運動方向為正的情況下,根據主目標的運動方向,以預測主目標角度跟蹤區域邊界為基準劃分為前、后兩個搜索區域,主目標運動方向前面的搜索區域稱為前搜索區域、主目標運動方向后面的搜索區域稱為后搜索區域,群目標雷達在本雷達周期計算形成前搜索區域群規模和后搜索區域群規模,其中,前搜索區域群規模和后搜索區域群規模分別簡稱為前群規模和后群規模,在主目標運動方向為負的情況下,上述情況相反;第三,在主目標運動方向為正的情況下,提取本雷達周期前群規模方位角與俯仰角的最大值對應的2個量測,提取后群規模中所有成員的方位角與俯仰角的最小值對應的2個量測,經濾波器預測獲得該前群規模、后群規模這4個量測在下一雷達周期各自的預測值,其中,在主目標運動方向為負的情況下,上述情況相反;第四,主目標運動方向為正的情況下,前群規模方位角與俯仰角預測的最大值對應的2個量測值,與主目標預測跟蹤區域對應的前邊界、上邊界組合共同形成的區域就是前預測搜索區域;主目標預測跟蹤區域對應的后邊界、下邊界,與后群規模方位角與俯仰角預測的最小值對應的2個量測值組合共同形成的區域就是后預測搜索區域,其中,前預測搜索區域是指前群規模的預測區域,后預測搜索區域是指后群規模的預測區域,在主目標運動方向為負的情況下,上述情況相反;第五,跟蹤主目標運動方向,會形成方位正+俯仰正、方位正+俯仰負、方位負+俯仰正、方位負+俯仰負四種情況;這種搜索區域形成方法計算簡單、物理意義與數學意義明確,具有搜索區域的大小在時間上與群規模同步、搜索區域的形狀在邊界上與群規模相符的特征; 所述群目標雷達的主目標群跟蹤,是指在群目標形成準則的約束下,采用群跟蹤方法對主目標實施的跟蹤,其中,主目標的群跟蹤分為兩種情形,一是在已經認定主目標情況下,對跟蹤波束內主目標及其周圍滿足群目標形成準則的所有目標實施的群跟蹤,二是只能認定主目標所在的區域、但不能確認該區域內哪個是主目標情況下,對該區域內滿足群目標形成準則的所有目標實施的群跟蹤,這兩種情形統稱為群目標雷達的主目標群跟蹤,簡稱為主目標的群跟蹤,其中,單目標是群目標的特例,群跟蹤方法是指依據群目標形成準則形成群目標,以群目標所有成員的量測為元素形成等效量測,以群目標等效量測為量測進行的群目標整體跟蹤方法,其中,等效量測是群目標所有成員的量測通過加權、歸一化計算而獲得的虛擬量測;主目標群跟蹤具有對難以分辨的密集多目標實施整體群跟蹤的特點,也具有對可分辨的稀疏多目標實現目標跟蹤與態勢認知一體的特征,相較于傳統相控陣雷達的跟蹤加搜索工作方式中的主目標跟蹤方法,群目標雷達的主目標群跟蹤方法具有抗其他目標回波進入主目標同一距離波門內干擾、其他目標對主目標的遮擋干擾、目標的多路徑效應產生的回波對主目標的干擾,以及抗主目標自身分裂為多目標而產生干擾的特點; 所述群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式,是指群目標雷達以主目標為基準,以群目標形成準則為約束,將主目標跟蹤區域以外關注的區域,按照主目標的運動方向劃分為大小實時調節和形狀自主調節的前、后兩個搜索區域,依次采取前搜索區域群搜索、主目標群跟蹤、后搜索區域群搜索的交替而連續的工作方式,稱為群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式,其中,交替是指搜索與跟蹤在時間上是分時進行的,連續是指搜索與跟蹤按照搜索、跟蹤、搜索的次序連續不斷地循環;群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式包括兩種工作方式,一是已經認定主目標情況下,位于跟蹤波束內的主目標的群跟蹤加群搜索工作方式,二是只能認定主目標所在的區域、但不能確認該區域內哪個是主目標情況下,位于跟蹤區域內的主目標的群跟蹤加群搜索工作方式,其中,對主目標采用群跟蹤、而對主目標前后搜索區域采用傳統搜索方式的工作方式,以及對主目標采用傳統跟蹤方式、對主目標前后搜索區域采用群搜索方式的工作方式,是群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式的特例,跟蹤波束內的主目標是指認定了的位于跟蹤波束內被跟蹤的目標,跟蹤區域內的主目標是指認定了位于跟蹤區域內、但沒有確認哪個是主目標的目標,傳統跟蹤方式是指雷達波束指向、并跟隨單目標的閉環跟蹤方式;群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式的顯著特征,一是主目標采取群跟蹤方法,抗干擾能力強、不易丟失目標、適用范圍廣,二是前、后搜索區域均受主目標位置約束,使得搜索區域不會脫離主目標,三是前后搜索區域的大小、形狀與群規模匹配,實現了搜索區域的精準、有效、動態、實時全覆蓋的搜索;群目標雷達的群跟蹤加群搜索工作方式能夠向下兼容單目標跟蹤與多目標跟蹤,既適用于雷達系統、也適用于光學系統,既適用于單雷達、也適用于多雷達組網,既適用于窄帶雷達、也適用于寬帶雷達,既適用于點目標、也適用于擴展目標。
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