一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法。首先，对重要搜索参数进行了讨论，根据先验知识，确定各个分区优先级，将第i分区内机载机会阵雷达的平均功率p

A target search algorithm of airborne opportunity array radar based on search resource management

【技术实现步骤摘要】
一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法
本专利技术属于机载机会阵雷达资源管理的
，具体涉及一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法。
技术介绍
随着信息战、联合作战、网络中心战、精确作战、体系对抗战等作战理论和作战形态的出现，信息感知能力成为决定战争胜负的关键因素之一；同时各个装备的武器系统在不断地改进和升级，先进的高空弹道导弹、中低空的隐身飞机、低空的巡航导弹已经成为现代信息化战争的最大杀手。当前的雷达系统作为重要的感知手段已经受到了巨大的挑战。以当前最重要的雷达体制相控阵雷达为例，它的出现极大地推动了雷达探测技术的发展，有效解决了采用大功率孔径的远距离多目标的探测和高数据率搜索、跟踪问题。然而，由于体制上的约束，主要体现在作用距离受功率孔径积的限制，布阵受到半个波长的限制等，愈来愈难以满足现代化战争对探测系统的要求。最初的机会阵雷达是美国海军研究生学院针对新一代海军隐身驱逐舰提出的一种新概念雷达。该平台以平台隐身特性为设计核心，以数字阵列雷达为基础，阵元与数字收发组件可被任意布置于舰船的各个开放空间，“机会性”地选择工作阵元、工作方式及战术功能等；同时实现搜索、跟踪、被动探测与电子侦察、敌我识别、通信与协同探测等多任务。机会阵雷达概念的提出突破了传统相控阵雷达孔径尺寸的限制，可以最大限度地利用平台空间。其阵元是分布式地排布在平台的整个表面，能实现360度的全空域辐射覆盖和接收。理论上只要平台上哪里有电磁开放的空间，哪里就可以布置天线阵元。基于机会阵雷达灵活的工作方式，雷达阵元可以随意组合，同时产生多个波束对不同的目标进行照射。那么机会阵雷达系统就要根据目标的不同，优化分配雷达系统的功率、时间、孔径等资源。基于射频隐身理论，目前可采用的低被截获优化策略主要有两大类：最小辐射能量策略和最大信号不确定性策略。最小辐射能量策略要求在任何时间都应以系统所需的最小能量向外辐射，该策略通过主动辐射源的辐射功率管理、辐射时间优化和低旁瓣天线设计，降低系统的辐射能量和旁瓣功率，提高其抗截获性能。最大信号不确定性策略则要求系统的辐射信号参数不确定性最大，使敌方侦察设备无法预估，该策略利用信号时域、频域和空间域的特殊设计，使信号的发射时刻、工作频率、信号波形及辐射方向具有最大不确定性，以提高其抗分选识别能力。因此，对机载机会阵雷达搜索资源管理的研究具有重要意义。雷达在搜索模式下的辐射能量控制主要围绕搜索时间、发射功率、波位编排、驻留时间等参数进行设计。有相控阵雷达的自适应搜索算法，基于波位编排的雷达搜索算法，相控阵雷达的最优搜索随机规划算法以及基于最大检测概率的雷达最优搜索随机规划模型等。其中，基于最大检测概率的雷达搜索技术，认为最优搜索是确定每个子空域的重照次数，使得雷达第一次检测到目标的时间最短，或者使得目标的检测概率最大。上述方法，虽然在具有良好检测概率，有利于提高雷达的搜索检测能力，但是由于目标多样性，以及各种伪装目标、欺骗辐射源的存在，难以描述目标威胁程度的不确定性，对适应复杂战场由局限性，并且没有考虑辐射能量的优化，射频隐身性能不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：在基于射频隐身的雷达搜索技术背景下，引入可信度描述目标威胁程度的不确定性，在指定波位编排类型的基础上根据机载机会阵雷达的阵列资源，同时以最小辐射能量和最大检测概率为优化目标，并使用改进的遗传算法，设计能够优化射频隐身性能的方法。本专利技术为解决上述问题采用以下技术方案：一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法，包括如下步骤：(1)根据先验知识或者威胁程度，将机载机会阵雷达搜索区域进行分区，并确定各个分区的优先级；(2)为了满足最小化搜索过程中辐射能量的需求，对不同分区采用不同的波位编排方式，计算不同分区内的扫描波位数，同时引入可信度来描述目标威胁程度的不确定性；(3)根据搜索优先级和搜索资源，计算分区的搜索帧周期；(4)在雷达目标搜索的过程中，将第i分区内雷达的平均发射功率pavi、波束宽度θi和驻留时间tdi作为优化参数，根据雷达方程可建立这三个参数和信噪比Snri之间的约束关系为：Snri∝f(pavi，tdi，θi)；(5)根据求得的信噪比，第i分区的回波检测概率pdi可以描述为信噪比Snri、虚警概率pfai和积累次数ni的关系，为pdi∝g(pfai，ni，Snri)；(6)通过各个参数之间的关系，以辐射能量作为评价射频隐身性能的指标，建立目标威胁环境不确定条件下的射频隐身约束规划模型。(7)以平均功率、波束宽度和驻留时间作为优化参数，以最低辐射能量和最高检测概率为目标函数，采用改进的遗传算法解得模型的最优解。(8)建立目标威胁环境不确定条件下的射频隐身约束规划模型，具体模型如下：(9)以平均功率、波束宽度和驻留时间作为优化参数，辐射能量为目标函数，采用改进的遗传算法解得满足约束条件的模型的最优解。与现有的技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术提出了一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法，引入了可信度描述目标威胁程度的不确定性，更能适应复杂战场的变化。2、与目前常用的最大检测概率等搜索方法相比，本专利技术提出的基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法，不仅保证了良好的检测概率，而且辐射能量小于最大检测概率方法，有效提高了机载机会阵雷达的射频隐身能力，提高了雷达的突防能力、生存能力和作战效能。附图说明图1为基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法的设计流程图；图2为三种对应不同威胁等级的波位编排方式图；图3为归一化目标函数值随三种优化参数归一化的变化图；图4为改进遗传算法100次迭代后每一代种群中个体最大适应度值图；图5为改进遗传算法100次迭代后基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法消耗的总能量仿真图；图6为基于搜索资源管理和基于最大检测概率两种方法不同分区下的检测概率仿真图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构及工作过程作进一步说明。1、基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法，首先，从目标探测性能和隐身约束性能下的目标探测最优化问题出发，分析计算搜索扫描的主要参数之间的约束关系。(1)雷达完成整个搜索过程所需的波位数和搜索区域的范围大小以及波束编排方式有关。将待搜索空域的不同威胁等级对应于不同的波位编排方式，典型的波位编排方式有纵列波位编排、交错波位编排和低损耗点波位编排，其中，纵列波位编排需要的波位数少，适合威胁度较低的区域；交错波位编排需要的波位数较多，适合威胁程度较高的区域；低损耗点波位编排需要的波位数多，适合高威胁度区域。各波位编排方式的增益损耗、空域覆盖率和所需波位数如表1所示：表1典型波位编排方式比较纵列波位编排方式所需的波位数N可以表示为式中，p＝1和p＝2分别表示纵列波位编排和交错本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术提出了一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)根据先验知识或者威胁程度，将机载机会阵雷达搜索区域进行分区，并确定各个分区的优先级；/n(2)为了满足最小化搜索过程中辐射能量的需求，对不同分区采用不同的波位编排方式，计算不同分区内的扫描波位数；并引入可信度来描述目标威胁程度的不确定性；/n(3)根据搜索优先级和搜索资源，计算分区的搜索帧周期；/n(4)在雷达目标搜索的过程中，将第i分区内雷达的平均发射功率p

【技术特征摘要】
1.本发明提出了一种基于搜索资源管理的机载机会阵雷达目标搜索算法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)根据先验知识或者威胁程度，将机载机会阵雷达搜索区域进行分区，并确定各个分区的优先级；
(2)为了满足最小化搜索过程中辐射能量的需求，对不同分区采用不同的波位编排方式，计算不同分区内的扫描波位数；并引入可信度来描述目标威胁程度的不确定性；
(3)根据搜索优先级和搜索资源，计算分区的搜索帧周期；
(4)在雷达目标搜索的过程中，将第i分区内雷达的平均发射功率pavi、波束宽度θi和驻留时间tdi作为优化参数，根据雷达方程可建立这三个参数和信噪比Snri之间的约束关系为：
Snri∝f(pavi，tdi，θi)；
(5)根据求得的信噪比，第i分区的回波检测概率pdi可以描述为信噪比Snri、虚警概率pfai和积累次数ni的关系，为pd...

【专利技术属性】
技术研发人员：张阳泉，卢文峰，丛鑫波，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32