组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法技术

本发明专利技术公开一种组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法，在每部雷达对目标进行特征认知的基础上，首先对目标进行三维信息融合；其次分析目标在每部雷达中的时间资源需求量，进而根据雷达选取的约束条件确定实现目标成像的雷达；最后建立目标成像目标资源调度模型，合理分配雷达时间资源，实现成像目标的资源调度，提高雷达的工作效率。

Adaptive scheduling method for inverse synthetic aperture radar imaging resources in Networking

The invention discloses an adaptive scheduling method for imaging resources of inverse synthetic aperture radar in networking. Firstly, three-dimensional information fusion of targets is carried out on the basis of recognizing the characteristics of targets by each radar; secondly, the time resource requirement of targets in each radar is analyzed, and then the reality is determined according to the constraints of radar selection. At last, the resource scheduling model of target imaging is established to allocate the radar time resources reasonably, realize the resource scheduling of imaging target, and improve the efficiency of radar.

【技术实现步骤摘要】
组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法
本专利技术涉及信息处理
，具体涉及一种组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法。
技术介绍
从当前雷达
的发展趋势来看，智能化是未来雷达技术发展的重点方向。加拿大McMaster大学认知系统实验室的S.Haykin教授最早于2003年在IEEEPhasedArraySystemsandTechnologySymposium上做了题为“Adaptiveradar:evolutiontocognitiveradar”的报告，提出了基于相控阵天线技术、自适应信号处理技术的认知雷达构想，并于2006年进一步在论文《Cognitiveradar:awayofthefuture》中较为系统地提出了“认知雷达”的概念及给出了认知雷达的基本框图，并指出：“现代技术的发展使得研制认知雷达已经完全可行。目前，大部分关于认知雷达系统的研究都是针对目标检测和跟踪任务的，即根据接收机对发射机的反馈信息，在能量、时宽、带宽等限定条件下，建立与目标检测和跟踪有关的性能准则函数并对其进行优化，以提高目标检测和跟踪性能。只有少量研究将认知雷达思想扩展到逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术中，提出了基于随机步进调频信号的认知ISAR成像算法，实现了信号子脉冲数的自适应调整。研究表明，通过采用认知成像技术，根据不同目标特征对雷达资源合理分配，可实现多功能相控阵雷达资源的自适应调度，从而提升雷达的工作效能。在单部雷达成像资源调度中，陈怡君等人将认知成像的思想引入到雷达资源自适应调度中，提出一种基于稀疏孔径认知ISAR成像的雷达资源自适应调度算法，并给出了具体的性能评估指标。孟迪等人针对多功能相控阵雷达成像任务的调度问题，提出了一种基于脉冲交错的成像雷达资源调度算法和针对数字阵列雷达搜索、跟踪和成像任务的资源调度问题，提出一种数字阵列雷达(DAR)任务的优化调度算法。而现阶段针对分布式组网雷达系统的研究主要集中在多目标的雷达资源调度与雷达功率分配，针对的是目标跟踪与搜索任务，并未将成像任务纳入组网资源分配中。因此，针对多目标成像任务在组网雷达中的分配问题展开研究，对组网雷达的资源利用率与成像具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是目标成像任务在组网中进行资源分配的问题，提供一种组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法。为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法，具体包括如下步骤：步骤1、组网雷达中每部雷达发射少量信号，对目标进行识别，并根据每部雷达接收到的回波信号，确定第i部雷达对第j个目标的方位向观测维度MIi,j、方位向相干积累时间TIi,j和优先级Pi,j；步骤2、根据选取上的约束条件确定雷达选取矩阵Xi,j；步骤3、在第i部雷达中，当设定的调度时间间隔内有N个目标申请成像调度时，将目标中小于调度时间间隔的起始时刻的m个目标舍弃，将剩余的N-m个目标按优先级Pi,j高低顺序进行排列并加入申请列表中；令当前目标j＝1；步骤4、把当前调度时间间隔中剩余空闲时刻中最靠前的那个观测时刻作为当前目标的初始观测时刻tik，并根据其方位向相干积累时间确定当前目标的终止观测时刻tik+Tci,j；步骤5、根据雷达选取矩阵Xi,j，若选取第i个雷达完成对第j个目标的成像且在调度时间间隔内满足时间和资源上的约束条件，则跳至步骤6；否则，令当前目标j＝j+1，跳至步骤7；步骤6、在获知目标三维尺寸信息的前提下，利用第j个目标约束后所选出的雷达，并通过投影的方法计算出第j个目标在被选出雷达中成像的实际所需观测维度，进而完成目标成像，并在初始观测时刻tik和终止观测时刻tik+TIi,j之间随机插入MIi,j-2个观测时刻后，令当前目标j＝j+1，并转至步骤7；步骤7、若j≤N-m，则返回步骤4，否则，调度结束。步骤2中所述选取上的约束条件是：(1)必须保证目标能被雷达探测到；(2)雷达获得目标方位向尺寸越大其被选取优先级越高；(3)被选取的雷达需要满足信号重构的最低要求且消耗资源少即方位向观测维度MIi,j的优先选取；(4)选取3部不共线的雷达对目标进行成像。步骤5中所述时间上的约束条件是：保证第j个目标在第i部雷达中的起始时刻处于该雷达的调度间隔内。步骤5中所述资源上的约束条件是：保证可调度目标的总资源小于雷达所给总资源。作为改进，所述组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法，还进一步包括如下步骤：每隔一段时间T′，重复步骤1，对第i部雷达对第j个目标的方位向观测维度MIi,j、方位向相干积累时间TIi,j和优先级Pi,j进行更新。与现有技术相比，本专利技术在每部雷达对目标进行特征认知的基础上，首先对目标进行三维信息融合；其次分析目标在每部雷达中的时间资源需求量，进而根据雷达选取的约束条件确定实现目标成像的雷达；最后建立目标成像任务资源调度模型，实现组网雷达面对多目标时的资源分配。本专利技术能够合理分配雷达时间资源，实现成像任务的资源调度，提高雷达的工作效率。附图说明图1为组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法流程图。图2为目标信息融合分析图，其中图(a)表示目标在雷达视角范围内运动的几何图，图(b)表示目标在x′轴上的投影和分析图。图3为每部雷达的资源调度流程图。图4为调度性能指标对比图，其中图(a)表示调度成功率折线图，图(b)表示资源消耗率折线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术的实施过程是：第一步：组网雷达中每部雷达发射少量信号，对目标特征进行识别；并根据每部雷达接受到的回波信号，计算出对各目标成像所需要的方位向相干积累时间及观测维度；第二步：根据认知结果对目标进行信息融合处理；第三步：在获知目标三维尺寸信息的前提下，利用投影的方法计算出每部雷达对目标成像实际所需观测维度；第四步：由相关参数及约束条件选取雷达，以实现对目标的成像的需求；第五步：在满足资源约束条件下，建立组网成像资源调度模型。参见图1。一、组网雷达中的每部雷达各自发射少量信号，并分别接收目标的回波信号。利用传统雷达常规算法进行测量，得到每部雷达到目标的距离，记做目标速度，记做每部雷达与目标飞行方向的夹角，记做同时根据回波反馈信息可计算出下列几个参数：(1)第j个目标在第i部雷达中的估计尺寸通过对目标的回波信号进行逆合成孔径雷达成像处理，可得到每部雷达对目标的初像，记做并对其归一化得到归一化像，记做由于每部雷达与目标飞行方向的夹角不同，根据式(λ为波长)可知，相应的方位向分辨率也不同。距离向分辨率由式确定，B表示信号带宽，c表示光速，因每部雷达发射信号均相同，所以确定的距离向分辨率亦相同。根据频率与目标距离的线性关系可以确定第j个目标在第i部雷达中的距离向尺寸，记做第j个目标在第i部雷达中的方位向尺寸，记做及第j个目标在第i部雷达中的估计尺寸，记做公式如下：其中fbigi,j、fsmalli,j表示中快时间方向上的最大频率与最小频率；表示中慢时间方向上的最大频率与最小频率；Tp表示信号脉宽；Tci,j表示第i部雷达对第j个目标的成像积累时间。(2)第j个目标在第i部雷达中的方位向稀疏度将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法，其特征是，具体包括如下步骤：步骤1、组网雷达中每部雷达发射少量信号，对目标进行识别，并根据每部雷达接收到的回波信号，确定第i部雷达对第j个目标的方位向观测维度MIi,j、方位向相干积累时间TIi,j和优先级Pi,j；步骤2、根据选取上的约束条件确定雷达选取矩阵Xi,j；步骤3、在第i部雷达中，当设定的调度时间间隔内有N个目标申请成像调度时，将目标中小于调度时间间隔的起始时刻的m个目标舍弃，将剩余的N‑m个目标按优先级Pi,j高低顺序进行排列并加入申请列表中；令当前目标j＝1；步骤4、把当前调度时间间隔中剩余空闲时刻中最靠前的那个观测时刻作为当前目标的初始观测时刻tik，并根据其方位向相干积累时间确定当前目标的终止观测时刻tik+Tci,j；步骤5、根据雷达选取矩阵Xi,j，若选取第i个雷达完成对第j个目标的成像且在调度时间间隔内满足时间和资源上的约束条件，则跳至步骤6；否则，令当前目标j＝j+1，跳至步骤7；步骤6、在获知目标三维尺寸信息的前提下，利用第j个目标约束后所选出的雷达，并通过投影的方法计算出第j个目标在被选出雷达中成像的实际所需观测维度，进而完成目标成像，并在初始观测时刻tik和终止观测时刻tik+TIi,j之间随机插入MIi,j‑2个观测时刻后，令当前目标j＝j+1，并转至步骤7；步骤7、若j≤N‑m，则返回步骤4，否则，调度结束。...

【技术特征摘要】
1.组网中逆合成孔径雷达成像资源自适应调度方法，其特征是，具体包括如下步骤：步骤1、组网雷达中每部雷达发射少量信号，对目标进行识别，并根据每部雷达接收到的回波信号，确定第i部雷达对第j个目标的方位向观测维度MIi,j、方位向相干积累时间TIi,j和优先级Pi,j；步骤2、根据选取上的约束条件确定雷达选取矩阵Xi,j；步骤3、在第i部雷达中，当设定的调度时间间隔内有N个目标申请成像调度时，将目标中小于调度时间间隔的起始时刻的m个目标舍弃，将剩余的N-m个目标按优先级Pi,j高低顺序进行排列并加入申请列表中；令当前目标j＝1；步骤4、把当前调度时间间隔中剩余空闲时刻中最靠前的那个观测时刻作为当前目标的初始观测时刻tik，并根据其方位向相干积累时间确定当前目标的终止观测时刻tik+Tci,j；步骤5、根据雷达选取矩阵Xi,j，若选取第i个雷达完成对第j个目标的成像且在调度时间间隔内满足时间和资源上的约束条件，则跳至步骤6；否则，令当前目标j＝j+1，跳至步骤7；步骤6、在获知目标三维尺寸信息的前提下，利用第j个目标约束后所选出的雷达，并通过投影的方法计算出第j个目标在被选出雷达中成像的实际所需观测维度，进而完成目标成像，并在初始观测时刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳缮，黎爱琼，廖可非，牛耀，冯伟业，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45