一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法技术

一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，首先在获知雷达的主要技术参数的基础上，构建雷达抗干扰改善因子的计算方法，其中包括雷达对假目标识别率的合理设定；在仿真场景确定后，根据干扰机与雷达的位置信息，采用传统的雷达功率压制系数计算公式计算干扰功率在雷达天线口面上的干信比，以雷达的抗干扰措施总数为矩阵的行、以干扰机干扰样式总数为矩阵的列，构建零和博弈的效益矩阵，进而计算干扰机各干扰样式和雷达抗干扰措施所获效益，当干扰样式效益大于雷达抗干扰效益时，干扰有效，反之无效，本发明专利技术通过“1对1”和无人机蜂群对抗模型组网雷达进行了仿真实验，实验中考虑了无人机蜂群的任务分配及战损等因素，证明了本发明专利技术的先进性。明了本发明专利技术的先进性。明了本发明专利技术的先进性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法


[0001]本专利技术属于复杂电磁环境下雷达对抗建模与仿真
，特别涉及一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法。

技术介绍

[0002]复杂电磁环境下的雷达对抗建模与仿真是信息化条件作战研究的重点课题之一。随着雷达抗干扰技术的进步与雷达信号处理能力的不断提高，传统的以功率压制为主的对雷达压制系数的计算方法已不能真正反映干扰机对雷达的干扰效果。而且，在雷达对抗仿真过程中，干扰方因不能确知雷达的全部抗干扰措施和对主/被动欺骗干扰的识别能力，整个仿真过程处于“开环”状态，不能真正实现对抗双方的交互过程，无法准确评估干扰机不同干扰策略对雷达的干扰效能。为此，本领域的专家、学者提出了“认知电子战”的概念，它是指对抗双方均可通过各自的电子侦察设备实时地感知对方的状态并做出相应对抗策略的调整，以达到自身“利益”最大化的过程。在这一过程中双方获得的信息可能是不完整的，但只要能获得对方的主要信息，即可实现有效的反制，因此，这一过程实质上是一种基于博弈的电子对抗过程。其仿真架构参见附图1。在该仿真框架下，若要实现对干扰效果的定量计算，则需要知道雷达的信号处理能力，尤其是对多假目标的识别能力，然而，对抗双方均不可能完全获得对方的干扰/抗干扰样式和信号处理方法，不能真正实现对对方的感知。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，在获知雷达主要技术参数的基础上，构建雷达抗干扰改善因子D
i
的计算方法，i＝1,2
…
N
R
，N
R
为雷达的抗干扰措施总数；
[0007]步骤2，在仿真对抗场景确定后，根据干扰机与雷达的位置信息，计算干扰功率在雷达天线口面上的干信比JSR；
[0008]步骤3，以雷达的抗干扰措施总数N
R
为矩阵的行、以干扰机干扰样式总数N
J
为矩阵的列，构建零和博弈的效益矩阵E，矩阵中的元素e
ij
＝JSR
‑
D
i
，j＝1,2
…
N
J
；
[0009]步骤4，计算干扰机各干扰样式和雷达各抗干扰措施所获效益，当干扰样式效益大于雷达抗干扰效益时，干扰有效，反之无效。
[0010]其中，所述雷达主要技术参数包括：时域参数、频域参数、空域参数和雷达识别假目标概率P
d
，其中时域参数包括雷达脉冲宽度τ、重复周期PRI、波形捷变个数N
w
和雷达波束驻留时间T；频域参数包括中心频率f
c
、带宽W
r
、脉内调制方式M、雷达频率分集个数N
F
和雷达欺骗信号频率个数N
D
；空域参数包括雷达波束宽度θ
0.5
，在无旁瓣对消时，还包括第1旁瓣电平SLV(采用了旁瓣对消的雷达意味着没有旁瓣，若没有采取该措施，则雷达天线第一旁瓣
将是干扰信号进入雷达接收机的一个主要通道，在雷达对抗仿真过程中，应计算从旁瓣进入雷达的干扰信号强度，因此，需要第一旁瓣的电平)。
[0011]根据雷达的抗干扰措施，所述雷达抗干扰改善因子D
i
的计算方法包括：
[0012]1)，抗干扰措施为旁瓣对消技术，相应的干扰改善因子是：
[0013][0014]其中雷达天线由主通道和辅助通道构成，辅助通道指向为天线的旁瓣，当干扰机辐射的信号从天线旁瓣进入时，辅助通道输出信号为X，主通道输出信号为X0，W
opt
为实现旁瓣对消需要计算辅助通道的最佳加权系数，瓣对消需要计算辅助通道的最佳加权系数，W0为天线主阵的权系数，代表主瓣指向；R
x
＝E[X
*
X
T
]，b＝E[X
*
X0]，分别为辅助通道输出信号协方差矩阵、主/辅助通道信号协方差矩阵，式中，b
+
表示对矢量b求伪逆，E[]为数学期望表达式；
[0015]2)，抗干扰措施为匹配滤波和脉压技术，相应的干扰改善因子为：
[0016]D2＝脉压比或相位编码长度+L
[0017]其中L为脉冲压缩损耗，一般取
‑
1.3dB；脉压比公式为k＝W
r
τ，W
r
为带宽，τ为雷达脉冲宽度，相位编码为巴克码时，长度取值7～13，为M序列时，长度取值16～128，为4相码时，长度取值16。
[0018]3)，抗干扰措施为波形捷变技术，相应的干扰改善因子为波形捷变因子，公式为：
[0019]D3＝10log
10
N
w
[0020]式中，N
w
为雷达波形个数；
[0021]4)，抗干扰措施为频率捷变技术，相应的干扰改善因子为频率分集因子，公式为：
[0022]D4＝10log
10
N
F
[0023]式中，N
F
为雷达频率分集个数；
[0024]5)，抗干扰措施为射频掩护技术，相应的干扰改善因子为欺骗性发射因子，公式为：
[0025]D5＝10log
10
(N
D
+1)
[0026]式中，N
D
为雷达欺骗信号频率个数；
[0027]6)，抗干扰措施为脉冲积累技术，相应的干扰改善因子为脉冲积累改善因子，雷达脉冲积累分为相干积累和非相干积累，对相干积累，D6＝n
0.8
，对非相干积累，D6＝n
V
，V∈[0.7,0.9]，n为积累脉冲数，式中，θ
0.5
为雷达主瓣半功率宽度，T为雷达波束驻留时间，f
PRF
为脉冲重复频率；
[0028]7)，抗干扰措施为宽限窄技术，相应的干扰改善因子为宽限窄抗干扰改善因子，公式为：D7＝3～5dB；
[0029]8)，抗干扰措施为假目标识别技术，相应的干扰改善因子公式为：
[0030][0031]式中，N
r
为识别的假目标回波个数，N
totle
为总回波数。即，本专利技术包括了雷达对假目标识别率的合理设定。
[0032]所述干扰功率在雷达天线口面上的干信比JSR计算公式如下：
[0033][0034]式中，P
j
为干扰机发射功率，G
j
为干扰机天线增益，γ
j
为干扰机天线相对雷达天线极化失配系数，P
t
为雷达发射功率，G
t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在获知雷达主要技术参数的基础上，构建雷达抗干扰改善因子D
i
的计算方法，i＝1,2
…
N
R
，N
R
为雷达的抗干扰措施总数；步骤2，在仿真对抗场景确定后，根据干扰机与雷达的位置信息，计算干扰功率在雷达天线口面上的干信比JSR；步骤3，以雷达的抗干扰措施总数N
R
为矩阵的行、以干扰机干扰样式总数N
J
为矩阵的列，构建零和博弈的效益矩阵E，矩阵中的元素e
ij
＝JSR
‑
D
i
，j＝1,2
…
N
J
；步骤4，计算干扰机各干扰样式和雷达各抗干扰措施所获效益，当干扰样式效益大于雷达抗干扰效益时，干扰有效，反之无效。2.根据权利要求1所述基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，其特征在于，所述雷达主要技术参数包括：时域参数、频域参数、空域参数和雷达识别假目标概率P
d
，其中时域参数包括雷达脉冲宽度τ、重复周期PRI、波形捷变个数N
w
和雷达波束驻留时间T；频域参数包括中心频率f
c
、带宽W
r
、脉内调制方式M、雷达频率分集个数N
F
和雷达欺骗信号频率个数N
D
；空域参数包括雷达波束宽度θ
0.5
，在无旁瓣对消时，还包括第1旁瓣电平SLV。3.根据权利要求1所述基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，其特征在于，根据雷达的抗干扰措施，所述雷达抗干扰改善因子D
i
的计算方法包括：1)，抗干扰措施为旁瓣对消技术，相应的干扰改善因子是：其中雷达天线由主通道和辅助通道构成，辅助通道指向为天线的旁瓣，当干扰机辐射的信号从天线旁瓣进入时，辅助通道输出信号为X，主通道输出信号为X0，W
opt
为实现旁瓣对消需要计算辅助通道的最佳加权系数，消需要计算辅助通道的最佳加权系数，W0为天线主阵的权系数，代表主瓣指向；R
x
＝E[X
*
X
T
]，b＝E[X
*
X0]，分别为辅助通道输出信号协方差矩阵、主/辅助通道信号协方差矩阵，式中，b
+
表示对矢量b求伪逆，E[]为数学期望表达式；2)，抗干扰措施为匹配滤波和脉压技术，相应的干扰改善因子为：D2＝脉压比或相位编码长度+L其中L为脉冲压缩损耗；3)，抗干扰措施为波形捷变技术，相应的干扰改善因子为波形捷变因子，公式为：D3＝10log
10
N
w
式中，N
w
为雷达波形个数；4)，抗干扰措施为频率捷变技术，相应的干扰改善因子为频率分集因子，公式为：D4＝10log
10
N
F
式中，N
F
为雷达频率分集个数；5)，抗干扰措施为射频掩护技术，相应的干扰改善因子为欺骗性发射因子，公式为：D5＝10log
10
(N
D
+1)式中，N
D
为雷达欺骗信号频率个数；6)，抗干扰措施为脉冲积累技术，相应的干扰改善因子为脉冲积累改善因子，雷达脉冲积累分为相干积累和非相干积累，对相干积累，D6＝n
0.8
，对非相干积累，D6＝n
V
，V∈[0.7,
0.9]，n为积累脉冲数，式中，θ
0.5
为雷达主瓣半功率宽度，T为雷达波束驻留时间，f
PRF
为脉冲重复频率；7)，抗干扰措施为宽限窄技术，相应的干扰改善因子为宽限窄抗干扰改善因子，公式为：D7＝3～5dB；8)，抗干扰措施为假目标识别技术，相应的干扰改善因子公式为：式中，N
r
为识别的假目标回波个数，N
totle
为总回波数。4.根据权利要求3所述基于零和博弈的雷达对抗策略建模与仿真方法，其特征在于，所述脉压比公式为k＝W
r
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马红光，郭金库，姜勤波，刘志强，
申请(专利权)人：西安大衡天成信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：