旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114325684A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202011046465.2(22)申请日2020.09.29(71)申请人中国船舶重工集团公司第七二四研究所地址210003江苏省南京市中山北路346号(72)发明人李纪三吴少鹏耿利祥张海龙程玉堃(51)Int.Cl.G01S13/72(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法(57)摘要本发明涉及一种旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法，转相控阵雷达由于天线面阵旋转和电子波束偏移限制，当目标位于天线面阵的背面时，雷达的波束无法照射到目标，每个天线周期存在目标跟踪的窗口期，因此可连续取值的基于残差的自适应跟踪资源分配算法不适用于旋转相控阵雷达。在Cohen研究基础上，提出一种基于目标先验参数的变数据率跟踪方法法应用于旋转相控阵雷达目标跟踪，本发明基于目标的先验参数，包括该目标的最大机动加速度和最大航速，实时计算目标在当前距离上目标机动产生的最大跟踪残差，确保雷达的跟踪波束宽度对目标的覆盖，计算出最大的跟踪数据率，兼顾目标跟踪稳定性前提下，跟踪资源使用最少。CN114325684ACN114325684A权利要求书1/1页1.旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法，其特征在于：S1.计算下一跟踪周期的最大值T_max：T_max＝(tan(φ)*r*β/u)0.5；其中φ是天线半波束宽度，r是目标当前的距离，β是α-β滤波参数，u是跟踪目标的先验最大加速度；S2.对目标下一时刻状态进行预测:其中(xp(n),yp(n),zp(n))为n时刻的目标位置预测值，(xs(n-1),ys(n-1),zs(n-1))为n-1时刻直角坐标系下的目标位置的滤波值，为n-1时刻直角坐标系下的目标速度的滤波值，Ts(n-1)为n-1时刻计算出来的跟踪数据率；S3.将步骤2计算出来的n时刻的直角坐标系下的预测值转换为量测坐标系下方位、仰角、距离：雷达在照射后得到的目标的距离、仰角、方位量测值(rm(n),βm(n),θm(n))将量测值转为直角坐标系(xm(n),ym(n),zm(n))；S4.在直角坐标系下对n时刻的目标状态进行滤波：(xs(n),ys(n),zs(n))为n时刻直角坐标系下的目标位置的滤波值，α为滤波增益系数；S5.根据n时刻的球坐标系下的量测值和预测值计算n时刻的残差(er(n),eβ(n),eθ(n))：并对残差进行归一化残差e0(n)：e0(n)＝max(eβ(n)/σβ,eθ(n)/σθ)；其中(σβ,σθ)是仰角和方位上量测噪声的标准差；S6.根据n时刻的残差和步骤S1计算出来的跟踪周期最大值的限制T_max，确定下一时刻的跟踪周期：S7.根据当前雷达的跟踪位置和旋转相控阵的电子波束的偏移限制，对步骤S6计算出来的跟踪周期进行修正。2CN114325684A说明书1/5页旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法技术领域[0001]本发明涉及旋转相控阵雷达跟踪任务资源优化分配方法。背景技术[0002]相控阵雷达采用具有波束捷变能力阵列天线，可执行搜索、目标跟踪、制导等多种任务，为充分发挥相控阵雷达作战效能，需要根据当前态势和任务负载情形，基于自适应的策略对资源使用进行优化调度。对相控阵雷达资源调度优化主要涉及三个方向：[0003]1.任务冲突消解：若多个异类任务竞争同一时间片资源，基于任务时间窗和优先级在调度策略约束下通过各种自适应波束编排算法，使系统在有限时间内执行尽可能多的任务。基于优先级调度方法主要有截止期最早最优先(earliestdeadlinefirst，简称EDF)、空闲时间最短最优先(leastslackfirst，简称LSF)、最早放行最优先、可达截止期最早最优先、价值最高最优先、价值密度最大最优先等策略。[0004]2.搜索资源优化：包括最优波位编排、搜索空域划分和搜索周期设计，在保证空域覆盖和对目标发现概率基础上，使搜索消耗时间最少。[0005]3.跟踪资源优化：包括目标跟踪周期和每次跟踪驻留时间，通常跟踪周期高目标跟踪精度高，跟踪成功率高，但消耗时间资源多，跟踪周期低时间资源消耗少，目标机动时会跑出波门，对目标重新捕获需要更多时间资源。需要研究一种优化策略，在保证跟踪精度和跟踪成功率基础上，自适应调整目标跟踪周期。[0006]国内外研究在固定面阵相控阵雷达上取得了很好效果，固定面阵相控阵雷达由3个或4个面阵覆盖360度探测空域，电子波束可以实时无惯性照射到威力范围内任一目标，跟踪周期可依据某种准则连续取值，范围覆盖0.1秒到十几秒之间。相比于固定面