中国船舶集团有限公司第七二四研究所李纪三获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶集团有限公司第七二四研究所申请的专利相控阵雷达基于机动认知的TAS增强波束跟踪方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116540221B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210888200.X,技术领域涉及:G01S13/66;该发明授权相控阵雷达基于机动认知的TAS增强波束跟踪方法是由李纪三;周君;樊儒靖设计研发完成,并于2022-07-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本相控阵雷达基于机动认知的TAS增强波束跟踪方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种相控阵雷达基于机动认知的TAS增强波束跟踪方法,属于旋转相控阵雷达机动目标跟踪技术领域。旋转相控阵雷达通常利用TAS波束对目标进行跟踪,波束宽度通常较窄,对于高机动目标,目标发生机动时容易造成失跟,通常对于近程目标,采用多个波束形成一个大的波门对目标进行跟踪,但是会造成时间资源的浪费。本发明对目标机动状态进行认知,包括机动检测和机动方向预测,检测出目标机动后,根据跟踪残差预测目标的机动方向,在机动方向上增加一个增强波束,相比于传统算法,跟踪时间资源节省50%以上。
本发明授权相控阵雷达基于机动认知的TAS增强波束跟踪方法在权利要求书中公布了:1.相控阵雷达基于机动认知的TAS增强波束跟踪方法,其特征在于: 步骤1.对目标运动状态是否变化进行实时检测: 步骤11.以匀速运动模型对目标运动过程进行建模: Xk+1=FkXk+Γkvk 式中Xk为状态向量,Fk为状态转移矩阵,Γk为系统过程噪声输入矩阵,vk为系统过程噪声,服从零均值高斯分布,其协方差矩阵为Qk; 步骤12.对测量过程进行建模: Zk=HkXk+Wk 式中Hk为量测矩阵,Wk为量测噪声,假定为零均值高斯白噪声,其协方差矩阵为Rk,Zk为k时刻的目标的量测状态xk,yk,zk,其中: 式中θ雷达极坐标系下目标k时刻的俯仰角,雷达极坐标系下目标k时刻的方位角,r雷达极坐标系下k时刻的目标与雷达的距离; 步骤13.利用卡尔曼滤波器计算跟踪新息γk+1和新息的协方差Sk+1: Sk+1=Hk+1Pk+1|kHHk+1+Rk+1; 式中Pk+1|k=FkPk|kFHk+ΓkQkΓHk,其中Pk|k为目标状态的协方差矩阵,Pk+1|k为预测协方差矩阵; 步骤14.对目标是否发生机动进行判决: 如果满足下式: 则认为目标运动发生了变化,不再是匀速直线运动,式中γi为新息γk+1的第i个分量,K为机动检测系数,K=3.5; 步骤2、预测目标的机动方向: 将步骤1计算出来的残差γk+1,转换到极坐标系: 则残差矢量为目标机动的方向为 步骤3、确定增强波束的波位位置: 步骤31、计算主波束扫描的位置,利用下式对目标下个时刻状态进行预测: 式中为当前目标状态的滤波值,Fk为状态转移矩阵,将转为极坐标系; 得出下次扫描的波束位置为式中x,y,z为的三个坐标分量; 步骤32、计算增强波束波位的位置:假设雷达的波束宽度为2α,则在步骤2中预测的机动方向,打一个与主波束一样的波束对机动的目标进行捕获,增强波束的位置计算为: 步骤4、对主波束和增强波束内点进行关联: 雷达在目标跟踪时刻,在步骤3计算出的主波束和增强波束波位依次打两个TAS波束,首先在主波束内选点,与目标航迹进行关联,主波束没点时在增强波束内选点,如果增强波束内也没点,则启动失跟捕获的任务,即在预测点周围打多个波束,在更大范围内搜索目标,如果关联成功,重复步骤1~步骤4。
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