面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法.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CN112068124A(43)申请公布日2020.12.11(21)申请号202010842153.6(22)申请日2020.08.20(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人时晨光丁琳涛王奕杰(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人徐红梅(51)Int.Cl.G01S13/87(2006.01)G01S13/00(2006.01)G01S13/66(2006.01)G01S7/282(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法(57)摘要本发明的面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法，包括S1、确定组网雷达系统架构及其任务；S2、以各雷达驻留时间和辐射功率为自变量，构造目标状态估计误差的预测贝叶斯克拉美‑罗下界矩阵，取预测贝叶斯克拉美‑罗下界矩阵的迹作为目标跟踪精度的衡量指标；S3、以k时刻各雷达照射目标的驻留时间资源和辐射功率资源加权和Fk为优化目标函数；S4、建立面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化模型；S5、利用内点法对面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化模型进行求解。本发明降低了组网雷达系统的射频辐射资源消耗，有效提升了其低截获性能。CN112068124ACN112068124A权利要求书1/3页1.面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定组网雷达系统架构及其任务；S2、以各雷达驻留时间和辐射功率为自变量，构造目标状态估计误差的预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵，取预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵的迹作为目标跟踪精度的衡量指标；S3、以k时刻各雷达照射目标的驻留时间资源和辐射功率资源加权和Fk为优化目标函数；S4、建立面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化模型；S5、利用内点法对面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化模型进行求解。2.根据权利要求1所述的面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法，其特征在于，步骤S1中考虑有Nrad部单基地相控阵雷达构成的组网雷达系统对单目标进行跟踪，这些雷达分散部署于二维空间中并保持时间、空间、频率同步，且每部雷达只能接收并处理来自自身发射信号的目标回波。3.根据权利要求1所述的面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法，其特征在于，步骤S2具体为：目标的贝叶斯信息矩阵计算表达式为：-1其中，(·)表示矩阵的逆运算，J(Xk|k-1)为目标的贝叶斯信息矩阵；为k-1时刻预测k时刻的目标状态向量，其中，(·)T表示矩阵或矢量的转置运算，(xk|k-1,yk|k-1)表示k-1时刻预测k时刻的目标位置，表示k-1时刻预测k时刻的目标运动速度，Nrad表示单基地相控阵雷达的数量；Q为过程噪声协方差矩阵，其数学表达式为：其中，ΔT0为采样间隔，表示矩阵直积运算，I2为2阶单位矩阵，r为过程噪声强度；F为目标状态转移矩阵，其数学表达式为：为第i部雷达量测函数gi(Xk|k-1)的雅克比矩阵，其中，表示对目标状态向量Xk|k-1求一阶偏导，第i部雷达量测函数gi(Xk|k-1)的数学表达式为：2CN112068124A权利要求书2/3页其中，(xi,yi)为第i部雷达在二维空间中的位置坐标；ψi,k|k-1为第i部雷达的量测噪声协方差矩阵，其数学表达式为：其中，为k-1时刻预测k时刻的目标距离量测误差，为k-1时刻预测k时刻的目标方位角量测误差，其数学表达式分别为：其中，c＝3×108m/s，β为雷达发射信号有效带宽，λ为雷达工作波长，γ为天线孔径，SNRi,k|k-1为第i部雷达k-1时刻预测k时刻的目标回波信噪比，其数学表达式为：其中，Td,i,k和Pi,k分别为k时刻第i部雷达照射目标的驻留时间和辐射功率，Tr为各雷达脉冲重复周期，Gt和Gr分别为各雷达发射天线增益和接收天线增益，σi为目标相对第i部雷达的雷达散射截面，GRP为雷达接收机处理增益，k0和T0分别为玻尔兹曼常数和各雷达接收机噪声温度，Br为各雷达接收机匹配滤波器带宽，Fr为各雷达接收机噪声系数，Ri,k|k-1为第i部雷达k-1时刻预测k时刻与目标之间的距离，为目标的真实方位角与第i部雷达发射波束之间的角度差，θ3dB为各雷达天线3dB波束宽度；对目标的贝叶斯信息矩阵计算表达式求逆，即得到目标运动状态估计误差的预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵，其数学表达式为：在此，采用预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵Ck|k-1的迹来表征目标跟踪精度Qk|k-1，即：Qk|k-1＝Tr(Ck|k-1)；其中，Tr(·)表