基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，涉及雷达技术领域，包括：确定组网雷达系统的组网雷达模型，并对组网雷达模型进行初始化；确定各目标在当前融合时刻的扩展状态向量及扩展状态转移方程；确定每个目标在第一融合时刻的扩展状态预测值；在当前融合时间间隔内，预设数量个雷达对各目标进行观测，并得到每个目标在当前融合时间间隔内的异步量测值；将异步量测值发送至融合中心，以使融合中心计算每个目标在第一融合时刻的目标跟踪信息度量函数后，确定每个目标在第一融合时刻的资源分配向量的最优解。本发明专利技术克服了目标函数运算量较大的缺点，在解决异构组网雷达系统资源分配问题的同时，满足实时性要求。满足实时性要求。满足实时性要求。

【技术实现步骤摘要】
基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法


[0001]本专利技术属于雷达
，具体涉及一种基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法。

技术介绍

[0002]组网雷达系统通常由不同类型的雷达组成，与只能获得有限的目标信息的单站雷达不同，组网雷达系统可以从不同的角度获得不同目标的信息，具有更高的跟踪精度及抗干扰能力。
[0003]但是，组网雷达系统在实际应用时，其探测资源非常有限，跟踪所有目标所需的资源可能超过每个雷达的可用资源，这意味着必须考虑到每个节点和雷达站的资源约束。相关技术中提供了一些处理组网雷达系统多目标跟踪的资源分配问题的方法，以利用组网雷达有限的发射资源提升信息量。
[0004]然而，上述方法只能应用于同构组网雷达系统，并且资源分配时，不同类型的资源变量一般在跟踪信息度量函数中耦合，相关技术中按每个目标量测值的到达时刻顺序地计算踪信息度量函数，所产生的资源分配问题是非凸的，难以获得最优解；另外，相关技术中采用贝叶斯克拉美罗下界作为跟踪信息度量函数，其计算复杂度往往较高，难以适应实时性要求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供一种基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，应用于组网雷达系统，所述组网雷达系统包括融合中心和预设数量个雷达，所述雷达的探测区域中包括至少一个目标；
[0007]所述基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法包括：
[0008]确定所述组网雷达系统的组网雷达模型，并对所述组网雷达模型进行初始化；
[0009]针对每个预设的融合时刻，确定各目标在当前融合时刻的扩展状态向量及扩展状态转移方程；
[0010]根据所述扩展状态转移方程，确定每个目标在第一融合时刻的扩展状态预测值；
[0011]在当前融合时间间隔内，所述预设数量个雷达对各目标进行观测，并根据所述扩展状态向量、所述扩展状态转移方程以及预设量测函数，得到每个目标在所述当前融合时间间隔内的异步量测值；
[0012]将所述异步量测值发送至所述融合中心，以使所述融合中心根据所述异步量测值、所述扩展状态预测值，计算每个目标在第一融合时刻的目标跟踪信息度量函数后，确定每个目标在第一融合时刻的资源分配向量的最优解；
[0013]其中，所述第一融合时刻为所述当前融合时刻的下一融合时刻，所述当前融合时
间间隔为所述当前融合时刻与所述第一融合时刻之间的间隔。
[0014]与相关技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015]本专利技术提供的基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法通过引入融合时间间隔，将来自组网雷达系统中不同雷达对目标的异步量测值融合到一段规定长度的时间段(即融合时间间隔)内形成互信息，并设定待优化资源变量在每个融合时刻可调、在融合时间间隔内固定，利用异构雷达组网系统在该融合时间间隔内的异步量测值计算目标跟踪信息度量函数，由于构建的目标跟踪信息度量函数基于贝叶斯信息矩阵，因而克服了目标函数运算量较大的缺点，在解决异构组网雷达系统资源分配问题的同时，满足实时性要求。
[0016]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例提供的基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法的一种流程示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例提供的组网雷达系统中目标运动场景的示意图；
[0019]图3是本专利技术实施例提供的任一融合时间间隔内目标异步采样的示意图；
[0020]图4是本专利技术实施例提供的目标跟踪精度曲线图对比图；
[0021]图5是本专利技术实施例提供的组网雷达资源分配方法的一种示意图；
[0022]图6是本专利技术实施例提供的组网雷达资源分配方法的另一种示意图；
[0023]图7是本专利技术实施例提供的组网雷达资源分配方法的另一种示意图；
[0024]图8是本专利技术实施例提供的组网雷达资源分配方法的另一种示意图；
[0025]图9是本专利技术实施例提供的跟踪信息度量函数的求解速度对比图。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0027]如图1所示，本专利技术实施例提供的基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，应用于组网雷达系统，组网雷达系统包括融合中心和预设数量个雷达，雷达的探测区域中包括至少一个目标；
[0028]上述基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法包括：
[0029]S101、确定组网雷达系统的组网雷达模型，并对组网雷达模型进行初始化；
[0030]S102、针对每个预设的融合时刻，确定各目标在当前融合时刻的扩展状态向量及扩展状态转移方程；
[0031]S103、根据预设扩展状态转移方程，确定每个目标在第一融合时刻的扩展状态预测值；
[0032]S104、在当前融合时间间隔内，预设数量个雷达对各目标进行观测，并根据扩展状态向量、扩展状态转移方程以及预设量测函数，得到每个目标在当前融合时间间隔内的异步量测值；
[0033]S105、将异步量测值发送至融合中心，以使融合中心根据异步量测值、扩展状态预测值，计算每个目标在第一融合时刻的目标跟踪信息度量函数后，确定每个目标在第一融
合时刻的资源分配向量的最优解；
[0034]其中，第一融合时刻为当前融合时刻的下一融合时刻，当前融合时间间隔为当前融合时刻与第一融合时刻之间的间隔。
[0035]本实施例中，组网雷达系统包括融合中心和预设数量个雷达，示例性地，雷达包括集中式MIMO雷达、相控阵雷达和机械扫描雷达。
[0036]具体地，初始化组网雷达模型时，设置各部雷达的发射参数只在预设融合时刻是可调的、而在各融合时间间隔是恒定的，其中，融合时间间隔是指任意相邻的两个预设的融合时刻之间的间隔。例如，令t
k
表示第k个预设的融合时刻，k∈{1,2,
…
,K}，K∈N
*
，t
K
表示预设的最大融合时刻，而(t
k
,t
k+1
)表示第k个融合时间间隔，显然，t
k+1
＝t
k
+T0，T0即为融合时间间隔。
[0037]可选地，本实例中K＝19，T
K
＝77s，T0＝4s。
[0038]图2是本专利技术实施例提供的组网雷达系统中目标运动场景的示意图。如图2所示，以(0,0)km为坐标原点、以第一方向为X轴、以第二方向为Y轴建立平面直角坐标系，组网雷达系统包括3个雷达，其中，雷达1为集中式MIMO雷达、雷达2和雷达3为相控阵雷达，设置雷达1的位置为(
‑
40,6)km、雷达2的位置为(0,0)km、雷达3的位置为(40,6)km。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，其特征在于，应用于组网雷达系统，所述组网雷达系统包括融合中心和预设数量个雷达，所述雷达的探测区域中包括至少一个目标；所述基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法包括：确定所述组网雷达系统的组网雷达模型，并对所述组网雷达模型进行初始化；针对每个预设的融合时刻，确定各目标在当前融合时刻的扩展状态向量及扩展状态转移方程；根据所述扩展状态转移方程，确定每个目标在第一融合时刻的扩展状态预测值；在当前融合时间间隔内，所述预设数量个雷达对各目标进行观测，并根据所述扩展状态向量、所述扩展状态转移方程以及预设量测函数，得到每个目标在所述当前融合时间间隔内的异步量测值；将所述异步量测值发送至所述融合中心，以使所述融合中心根据所述异步量测值、所述扩展状态预测值，计算每个目标在第一融合时刻的目标跟踪信息度量函数后，确定每个目标在第一融合时刻的资源分配向量的最优解；其中，所述第一融合时刻为所述当前融合时刻的下一融合时刻，所述当前融合时间间隔为所述当前融合时刻与所述第一融合时刻之间的间隔。2.根据权利要求1所述的基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，其特征在于，所述目标为匀速直线运动；所述确定各目标在当前融合时刻的扩展状态向量及扩展状态转移方程的步骤，包括：确定每个目标在当前融合时刻关于匀速直线运动的状态转移矩阵；根据所述状态转移矩阵以及目标在第二融合时刻的运动状态，确定每个目标在当前融合时刻的运动状态；所述第二融合时刻为所述当前融合时刻的上一融合时刻；确定每个目标在当前融合时刻的雷达散射截面积；根据每个目标在当前融合时刻的运动状态及雷达散射截面积，确定各目标在当前融合时刻的扩展状态向量和扩展状态转移矩阵；根据所述扩展状态转移矩阵及所述扩展状态向量，计算各目标在当前融合时刻的扩展状态转移方程。3.根据权利要求2所述的基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，其特征在于，所述各目标在当前融合时刻的扩展状态转移方程为：式中，表示目标q在当前融合时刻的扩展状态转移矩阵，表示在当前融合时刻目标q对应的高斯白噪声，表示目标q在当前融合时刻的扩展状态向量，(
·
)
T
表示转置操作，表示目标q在当前融合时刻的运动状态，表示目标q在当前融合时刻关于雷达散射截面积的通道状态向量。4.根据权利要求3所述的基于互信息最大化的组网雷达资源分配方法，其特征在于，按照如下公式确定每个目标在第一融合时刻的扩展状态预测值：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：严俊坤，张聪睿，李春霄，戴金辉，纠博，刘宏伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：