Track algoritme

Een Track algoritme is een radar en sonar prestatieverbetering strategie. Tracking algoritmes bieden de mogelijkheid om toekomstige positie van meerdere bewegende objecten op basis van de geschiedenis van de afzonderlijke posities worden gemeld door sensorsystemen voorspellen.

Historische informatie wordt verzameld en gebruikt om toekomstige positie te voorspellen voor gebruik met de luchtverkeersleiding, bedreiging schatting systeem doctrine gevecht, pistool gericht, raket begeleiding en torpedo levering. Positiegegevens worden opgebouwd over een tijdsbestek van enkele minuten tot enkele weken.

Er zijn vier gemeenschappelijke spoor algoritmen.

  • Naaste buur
  • Probabilistische Data Association
  • Meerdere Hypothese Tracking
  • Interactive Multiple Model

Geschiedenis

De originele volgen algoritmen werden gebouwd in aangepaste hardware die tijdens de Tweede Wereldoorlog vaak werd. Dit geldt ook voor de opslag gebruikte buizen met de geplande positie indicator, bereik hoogte indicator, en pen-plotten boards gebruikt voor civiele luchtverkeersleiding en waterwegen management. Het bevat ook aangepaste analoge computers, zoals de Mark I vuurleidingsrekenaar gebruikt met radargegevens om geweren, raketten richten, en torpedo's in verband met de militaire luchtverkeersleiding en waterwegen management.

Track algoritmes werden gemigreerd van analoge apparatuur naar digitale computers uit de jaren 1950 tot de jaren 1980. Dit was nodig om beperkingen die mid-air botsingen en andere problemen in verband met verouderde apparatuur die werd gesocialiseerd door PATCO en de United States Department of Defense onder elimineren. Vergelijkbare migratie ontwikkelingen voorgedaan in andere landen over de hele wereld om soortgelijke redenen.

Moderne civiele luchtverkeer en militaire strijd systemen afhankelijk zijn van een custom track algoritmes gebruikt met real-time gegevensverwerking gezwoegd om beeldschermen en randapparatuur.

Beperking voor moderne digitale computersystemen verwerken snelheid, input-output doorvoersnelheid, het aantal input-output apparaten en software compatibiliteit met de upgrade-onderdelen.

Terminologie

Tracking algoritmes werken met een cartesisch assenstelsel. Dit wordt vaak een rechthoekige coördinaten, en is gebaseerd op de noord-zuid, oost-west, en de hoogte. Sensoren werken met behulp van een poolcoördinatensysteem. Dit wordt vaak genoemd bolcoördinaten gebaseerd op hoogte, lager, en het bereik. Sommige gemeenschappelijke terminologie is als volgt.

Human Interface

Gebruikers zijn over het algemeen aangeboden met verschillende displays die informatie van de track data en ruwe gedetecteerde signalen tonen.

  • Plan indicator
  • Scrolling meldingen voor nieuwe tracks, split tracks, en doe mee tracks
  • Range amplitude-display
  • Range hoogte indicator
  • Hoek foutmelding
  • Hoorbare waarschuwingen

De akoestische waarschuwing vestigt de aandacht op het scrollen kennisgeving. Dit zal het nummer voor zaken als scheiding overtreding en verloren spoor niet in de buurt een landing faciliteit presenteren.

Het scrollen meldingen en hoorbare waarschuwingen vereisen geen actie van de gebruiker. Andere displays activeren om aanvullende informatie wanneer een nummer wordt geselecteerd door de gebruiker te tonen. De primaire menselijke interface voor het volgen algoritme is een geplande positie-indicator display. Dit brengt typisch tot vier soorten informatie.

De track algoritme produceert symboliek die wordt weergegeven op het Plan Position Indicator.

Gebruikers hebben een aanwijsapparaat met een aantal knoppen die toegang tot het circuit bestand door middel van het Plan Position Indicator biedt. De typische aanwijsapparaat een trackball, die als volgt.

Haak actie schakelt de cursor en geeft aanvullende informatie van het spoor algoritme. De gebruiker kan acties uitvoeren terwijl de haak actief, zoals deze auto of andere gebruikers over de wagen verbonden aan het spoor kennis.

Operatie

De naaste buur spoor algoritme wordt hier beschreven voor eenvoud.

Elke nieuwe detectie gerapporteerd van binnenkomende sensordata wordt in het spoor algoritme, dat wordt gebruikt om beeldschermen te drijven.

Track algoritme bewerking hangt af van een baanbestand, die historische data bevat, en een computerprogramma dat periodiek updates het baanbestand.

Sensoren informatie wordt op het spoor algoritme een polair coördinatenstelsel, en dit wordt omgezet in Cartesiaans coördinatensysteem van het nummer algoritme. De polaire naar cartesiaanse conversie maakt gebruik van navigatiegegevens voor sensoren gemonteerd op voertuigen, welke sensor positie veranderingen veroorzaakt door schepen en vliegtuigen elimineert beweging die anders corrupte spoor zou data.

Spoormodus begint wanneer een sensor produceert een aanhoudende detectie in een bepaald volume van de ruimte.

De track algoritme neemt een van de vier maatregelen wanneer deze nieuwe sensor data aankomt.

Elk afzonderlijk object heeft zijn eigen onafhankelijke informatie over het nummer. Dit heet spoor geschiedenis. Dit kan maar liefst een uur lucht voorwerpen. Volg de geschiedenis van objecten onder water terug te verlengen enkele weken.

Elk ander soort sensor produceert verschillende soorten spoor data. Een 2D-radar met een ventilator bundel produceert geen hoogte-informatie. Een 4D-radar met een potlood beam zal radiale Dopplersnelheid produceren in aanvulling op lager, hoogte en inslag bereik.

Winkel

Nieuwe sensor data wordt opgeslagen voor een beperkte periode. Dit gebeurt voor spoor, capture and drop verwerking.

Opgeslagen gegevens moeten worden gesteld voor een beperkte tijd tot tijd te geven voor de vergelijking met de bestaande tracks. Opgeslagen gegevens moeten ook lang genoeg zijn om de verwerking die nodig is om nieuwe nummers te ontwikkelen voltooien worden gehouden.

Drop

Gegevens verliest snel enig doel voor sensorsystemen, dat een M gebruik van N-detectie strategie. Opgeslagen data wordt vaak gedropt na N scans met minder dan M detecties binnen een bepaald volume zijn verstreken.

Drop verwerking plaatsvindt na track and capture verwerking plaatsvindt. Drop gegevens kunnen soms worden geëxtraheerd uit het hoofdgeheugen en opgeslagen op opslagmedia, samen met het spoor bestand voor offsite analyse.

Gevangenneming

De strategie capture afhankelijk van de aard van de sensor.

Capture verwerking plaatsvindt nadat opgeslagen sensordata is vergeleken met alle bestaande tracks.

Non-Doppler

Elke sensor detectie wordt omgeven door een volume capture. Deze wordt gevormd als een doos. De grootte van de vangvolume ongeveer de afstand waarop de snelste voertuig kunnen reizen tussen opeenvolgende scans van hetzelfde volume van de ruimte.

Sensoren scannen van een volume van de ruimte regelmatig.

Als voorbeeld, een capture afstand van 10 mijl wel periodieke scans niet meer dan 15 seconden uit elkaar om voertuigen te detecteren reist Mach 3. Dit is een voorstelling restrictie voor niet-Doppler systemen.

Overgang naar sporen begint wanneer het volume vast te leggen voor twee detecties overlappen.

Elke nieuwe detectie niet gepaard met een track wordt vergeleken met alle andere detectie nog niet worden gecombineerd met een track.

Overgang naar typisch sporen omvat een M van N strategie, zoals ten minste 3 detecties van maximaal 5 scans.

Deze strategie levert een groot aantal valse sporen als gevolg van rommel in de buurt van de horizon en in de viscidity weer fenomeen en biologicals. Vogels, insecten, bomen, golven en stormen genereren genoeg sensor data te vertragen het spoor algoritme.

Overmatige valse tracks degraderen prestaties, omdat de baan algoritme geladen wordt, zal deze niet aan alle informatie in het spoor bestand bij te werken voordat sensoren beginnen met het volgende scan begint. Kaf is bedoeld om detectie te ontkennen door de exploitatie van deze zwakte.

Bewegend doel indicatie wordt meestal gebruikt om valse overzichtelijk te sporen om te voorkomen dat overweldigend de baan algoritme. Systemen die MTI missen moet de ontvanger gevoeligheid te verminderen of te voorkomen dat de overgang op te sporen in de zware rommel regio.

Doppler

Vergrendelen en radiale snelheid zijn uniek vereiste voor Doppler sensoren die extra lagen van complexiteit toe te voegen aan het spoor algoritme.

De radiale snelheid van de reflector wordt rechtstreeks in Doppler systemen door meting van de frequentie van de reflector via korte tijd geassocieerd met detectie. Deze frequentie wordt omgezet in radiale snelheid.

De radiale snelheid van de reflector wordt ook bepaald door de afstand van opeenvolgende scans.

De twee worden afgetrokken en het verschil wordt kort gemiddeld.

Indien het gemiddelde verschil onder een drempelwaarde, dan is het signaal een sluis.

Lock betekent dat het signaal gehoorzaamt Newtoniaanse mechanica. Geldige reflectoren produceren lock. Ongeldige signalen niet. Ongeldige reflecties omvatten dingen zoals helikopter bladen, waarbij Doppler komt niet overeen met de snelheid die het voertuig in beweging door de lucht. Ongeldige signalen zoals een magnetron gemaakt door bronnen te scheiden van de zender, zoals radar jamming en bedrog.

Reflectoren die geen lock signaal produceren kan niet worden gevolgd met behulp van de conventionele techniek. Dit betekent dat de terugkoppellus dient te worden geopend voor objecten zoals helikopters omdat het hoofdlichaam van het voertuig kan onder de afstoting snelheid.

Overgang naar sporen is automatisch voor detecties dat een slot te produceren. Dit is essentieel voor semi-actieve radar homing dat velocity informatie verkregen door de lancering platform radar vereist.

Overgang naar sporen is handmatig voor niet-Newtoniaanse signaalbronnen, maar additionele signaalverwerking kan worden gebruikt om het proces te automatiseren. Doppler snelheidsterugkoppeling worden uitgeschakeld in de nabijheid van de reflectoren zoals helicopters, waarbij Doppler snelheidsmeting niet overeenkomt radiale snelheid van het voertuig.

Sensor data pulse-Doppler omvat object gebied, radiale snelheid, en slot staat, die deel uitmaken van het besluit met betrekking tot de logica mee tracks en split tracks zijn.

Passief

Passieve sensor informatie bevat alleen hoek data of tijd. Passief luisteren wordt gebruikt als het volgsysteem niet uitzenden geen energie, zoals bij onder water systemen met elektronische teller tegenmaatregelen en met projectiel sensoren.

De drie strategieën zijn bi-statisch, synthetische diafragma, en de tijd van aankomst.

Bistatische meting omvat het vergelijken van gegevens van meerdere sensoren die alleen hoekgegevens kan produceren. Afstand wordt geïdentificeerd met behulp van parallax.

Synthetische diafragma impliceert het nemen van meervoudige hoekmetingen terwijl de zender manoeuvres. Het proces is vergelijkbaar met het hemelse mechanica, waar de baan wordt gevonden van lijn van de site data. De afstand tot een voertuig dat op constante snelheid zal op discrete punten vallen langs een rechte lijn doorsnijden de lijn van de site. De Coriolis effect kan worden gebruikt om de afstand tot deze lijn bepalen wanneer het voorwerp zorgt voor een constante snelheid tijdens een bocht. Deze strategie wordt gewoonlijk gebruikt met semi-actieve homing radar en met onderwater-systemen.

Tijdmetingen worden gebruikt om signalen te identificeren impuls bronnen, zoals van projectielen en bommen. Bommen van een enkele impuls en de locatie kan worden geïdentificeerd door vergelijking van de tijd van aankomst als de schokgolf passeert 3 of meer sensoren. Projectielen produceren een eerste impuls van de snuit ontploffing met een schokgolf reist radiaal naar buiten loodrecht op de baan van de supersonische projectiel. De schokgolf van het projectiel komt voordat de snuit ontploffing voor inkomende brand, zodat beide signalen moeten worden gekoppeld door de tracking algoritme. Subsonic projectielen uitstoten een schokgolf die aankomt na de snuit ontploffing.

Het signaal handtekening emissie worden gebruikt om de afstemming hoekgegevens volgen capture bereiken als meerdere signaalbronnen aankomt bij de sensor tegelijk.

Spoor

Alle nieuwe sensor data wordt vergeleken met de bestaande sporen voordat het vangen of daling van de verwerking plaatsvindt.

Track positie en snelheid informatie wordt een spoor volume op een toekomstige functie. Nieuwe sensor data die valt binnen die track doos wordt toegevoegd aan het spoor geschiedenis voor die track en verwijderd uit de tijdelijke opslag.

Tijdens bedrijf worden XYZ sensor metingen voor elke voertuig toegevoegd aan het baanbestand gekoppeld aan dat voertuig. Dit is de weggeschiedenis die wordt gebruikt voor het bijhouden van de positie en snelheid houden. XYZ snelheid wordt bepaald door het aftrekken van de opeenvolgende waarden en te delen door het tijdsverschil tussen de twee scans.

Tracks waar het voertuig blijft produceert een detectie worden genoemd actieve tracks. De baan volume veel kleiner dan de vangvolume.

De baan wordt kort voortgezet in afwezigheid van detecties. Tracks zonder detecties geworden coasted tracks. De snelheidsinformatie wordt gebruikt om het spoorvolume bewegen door de ruimte kort als het spoor volume wordt geëxpandeerd.

Nieuwe tracks die binnen het volume vangst van een coasted spoor vallen, zijn kruis gecorreleerd met het spoor geschiedenis van de nabijgelegen coasted spoor. Indien positie en snelheid verenigbaar zijn, dan is de coasted trackgeschiedenis gecombineerd met de nieuwe baan. Dit heet een join spoor.

Een nieuwe track die begint in of in de buurt van het volume vangst van een actieve track wordt een split spoor.

Coasted spoor, trad track en split spoor leiden tot een operator alert. Zo kan bijvoorbeeld een track kust gevolg zijn van een vliegtuig botsing, zodat de oorzaak moet worden bepaald anders toezichthoudend personeel moeten worden aangemeld.

Civiele luchtverkeersleiding personeel gebruiken leiders die door het spoor algoritme om piloten te waarschuwen wanneer de toekomstige positie van twee sporen in strijd met de scheiding te beperken.

Track data wordt doorgaans opgeslagen in het geval dat een onderzoek is nodig om de oorzaak vast te stellen voor een verlies luchtvaartuig.

Dit is een speciaal geval van het Kalman filter.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha