一种基于射频隐身的组网雷达驻留时间优化控制方法.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CN111090078A(43)申请公布日2020.05.01(21)申请号201911343282.4(22)申请日2019.12.24(71)申请人中国航天科工集团八五一一研究所地址210007江苏省南京市白下区后标营35号(72)发明人佘季姜磊吴明宇刘建洋王琦吕超峰(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人朱沉雁(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)权利要求书5页说明书9页附图4页(54)发明名称一种基于射频隐身的组网雷达驻留时间优化控制方法(57)摘要本发明公开了一种基于射频隐身的组网雷达驻留时间优化控制方法，包括如下步骤：（1）机载雷达组网包括N部空间、时间、频率同步的机载两坐标相控阵雷达，对二维平面内的Q个匀速运动目标进行跟踪，据此构造机载雷达组网的观测模型和目标的运动模型；（2）获取匀速运动目标跟踪时目标状态估计误差的BCRLB，并从中提取目标位置估计均方误差下界作为目标跟踪精度的衡量指标；（3）根据预测回波信噪比计算机载雷达组网对跟踪目标的预测检测概率；（4）构建机载雷达组网驻留时间最小化的优化控制模型，在所有目标的预测跟踪精度和预测检测概率均满足约束条件的前提下，最小化机载雷达组网的总驻留时间；（5）采用两步分解法对优化控制模型进行求解。CN111090078ACN111090078A权利要求书1/5页1.一种基于射频隐身的组网雷达驻留时间优化控制方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：机载雷达组网包括N部空间、时间、频率同步的机载两坐标相控阵雷达，对二维平面内的Q个匀速运动目标进行跟踪，据此构造机载雷达组网的观测模型和目标的运动模型；步骤二：获取匀速运动目标跟踪时目标状态估计误差的BCRLB，并从中提取目标位置估计均方误差下界作为目标跟踪精度的衡量指标；步骤三：根据预测回波信噪比计算机载雷达组网对跟踪目标的预测检测概率；步骤四：构建机载雷达组网驻留时间最小化的优化控制模型，在所有目标的预测跟踪精度和预测检测概率均满足约束条件的前提下，最小化机载雷达组网的总驻留时间；步骤五：采用两步分解法对优化控制模型进行求解。2.根据权利要求1所述的基于射频隐身的组网雷达驻留时间优化控制方法，其特征在于，步骤一中，机载雷达组网包括N部空间、时间、频率同步的机载两坐标相控阵雷达，对二维平面内的Q个匀速运动目标进行跟踪，据此构造机载雷达组网的观测模型和目标的运动模型，具体如下为：步骤1-1、构造机载雷达组网的观测模型：定义一个二元变量作为雷达分配指标，其中表示在k时刻雷达i对目标q进行照射，表示在k时刻雷达i不对目标q进行照射，机载相控阵雷达从回波信号中提取目标的距离和方位角信息，k时刻雷达i对目标q的量测方程，即机载雷达组网的观测模型为：其中，为k时刻雷达i对目标q的测量值，为非线性转移函数，描述为：其中，(xi,yi)为第i部雷达的位置坐标，为测量距离，为测量方位角，为量测噪声，其中为距离测量误差，为方位角测量误差，是均值为零、协方差为的高斯白噪声，量测噪声协方差在距离和方位角上相互独立，表示为：其中，和分别表示目标距离和方位角的估计均方误差，和与当前时刻的回波信噪比有关，计算为：2CN111090078A权利要求书2/5页其中，β是雷达发射信号的有效带宽，c＝3×108m/s表示光速，λ是雷达工作波长，γ是天线孔径，表示k时刻雷达i对目标q照射的回波信噪比，机载雷达组网中各部雷达的系统参数均相同，当目标q的真实方位角与雷达i波束指向之间存在角度差时，相干积累后的回波信噪比表示为：q其中，Pt是雷达的发射功率，Gt是雷达的发射天线增益，Gr是雷达的接收天线增益，σ是目标q的RCS，GRP为雷达接收机处理增益，ko为玻尔兹曼常数，To是雷达接收机的噪声温度，Br是雷达接收机匹配滤波器的带宽，Fr是雷达接收机的噪声系数，是从雷达i到目标q的距离，表示k时刻雷达i对目标q照射的驻留时间，Tr表示雷达的脉冲重复周期，θ3dB是3dB天线波束宽度；步骤1-2、构造目标的运动模型：在二维平面中有Q个分散分布的目标，其中第q个目标的初始位置和初始速度分别为和其中q＝1,2,...,Q，目标q的运动模型描述为：上式中，是目标q在k时刻的状态向量，其中[·]T表示求转置运算，和分别为目标q在k时刻的位置和速度，F为目标状态转移矩阵，表示为：其中，T为采样间隔，Wq为目标q的过程噪声，Wq是均值为零、方差为Qq的高斯白噪声，Qq表示为：3CN111090078A权利要求书3/5页其中，为目标q的过程噪声强度。3.根据权利要求1所述的基于射频隐身的组网雷达驻留时间优化控制方法，其特征在于，步骤二中，获取匀速运动目标跟踪时目标状态估计误差的BCR