多波束雷達(dá)時間功率資源聯(lián)合分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，涉及多波束雷達(dá)駐留時間與功率分配，以在保證跟蹤 精度的前提下節(jié)約雷達(dá)資源，可用于對需要面對大量目標(biāo)的多波束火控相控陣?yán)走_(dá)。 技術(shù)背景
[0002] 近年來，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)已經(jīng)取得了廣泛的應(yīng)用。這種雷達(dá)可以同時生成多個波 束并對多個目標(biāo)進(jìn)行照射，并可以靈活地調(diào)整每個波束的指向與其發(fā)射功率的大小。由于 多波束相控陣?yán)走_(dá)的這些靈活的特性，提供了對雷達(dá)資源進(jìn)行分配的可能性。通過對多個 目標(biāo)進(jìn)行組合，調(diào)整發(fā)射功率，調(diào)整照射某個目標(biāo)的駐留時間，可達(dá)到不同的跟蹤效果。根 據(jù)目標(biāo)場景與不同雷達(dá)的需求，通過設(shè)定不同的優(yōu)化目標(biāo)，達(dá)到諸如節(jié)約時間資源、節(jié)約功 率資源、增加跟蹤目標(biāo)的個數(shù)等優(yōu)化效果。
[0003]目前已有的關(guān)于雷達(dá)資源分配的研究工作主要是對雷達(dá)照射目標(biāo)的發(fā)射功率或 駐留時間進(jìn)行自適應(yīng)的管理，而對于雷達(dá)發(fā)射功率資源的分配則集中在采用跟蹤濾波的協(xié) 方差作為評價(jià)函數(shù)，利用最優(yōu)化方程的方法對雷達(dá)的功率資源進(jìn)行優(yōu)化與分配，且對于時 間資源的管理則是集中在調(diào)節(jié)雷達(dá)照射目標(biāo)的駐留時間方面。例如在雷達(dá)時間資源有限的 條件下，按照目標(biāo)的優(yōu)先級與威脅程度，對時間資源進(jìn)行調(diào)整，或者以雷達(dá)對目標(biāo)的跟蹤精 度作為評價(jià)函數(shù)，進(jìn)而調(diào)整駐留時間，或者根據(jù)信噪比的變化與多個目標(biāo)之間的信噪比比 例，綜合調(diào)整駐留時間、發(fā)射功率等參數(shù)，保證回波的信噪比情況。
[0004] 上述現(xiàn)有的研究工作，通常沒有考慮到速度量測對最終跟蹤誤差的影響。在雷達(dá) 測距誤差方差的克拉美羅界或跟蹤的協(xié)方差公式中，大多僅僅考慮測距精度與重訪時間間 隔的影響，而沒有考慮雷達(dá)照射目標(biāo)的駐留時間長度對測速精度的影響，沒能準(zhǔn)確、完善 地對跟蹤誤差進(jìn)行描述，進(jìn)而限制了雷達(dá)的跟蹤目標(biāo)數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于動態(tài)規(guī)劃的多波束雷達(dá) 時間功率資源聯(lián)合分配方法，以在不改變雷達(dá)硬件設(shè)施，不改變雷達(dá)消耗時間、功率資源的 情況下，通過學(xué)習(xí)場景，獲取目標(biāo)信息，調(diào)節(jié)、管理雷達(dá)資源，提高多波束雷達(dá)的跟蹤目標(biāo)數(shù) 量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0007] (1)對目標(biāo)進(jìn)行分組：
[0008] (Ia)對N個目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，獲取每個目標(biāo)的位置估計(jì)值毛，速度估計(jì)值美以及目 標(biāo)回波的信噪比，按照目標(biāo)回波信噪比從大到小給目標(biāo)進(jìn)行排序和編號；
[0009] (Ib)根據(jù)雷達(dá)一次可跟蹤的目標(biāo)數(shù)B，將N個目標(biāo)分成M組，M = N/B，并按照目標(biāo) 的編號將可跟蹤的目標(biāo)依次加入到1到M組中，每組容量為B ;
[0010] ⑵設(shè)置目標(biāo)的跟蹤誤差方差門限值0彡Thr彡15,按照各組中目標(biāo)信噪比的 大小比例，給組內(nèi)目標(biāo)分配相應(yīng)的發(fā)射功率Pn和駐留時間τ n，計(jì)算目標(biāo)的跟蹤誤差方差 f(pn，τη)，η 為目標(biāo)編號，n e {l，2，...，N}Wif(Pn，〇<Thr;
[0011] ⑶采用交換策略，將第i組的目標(biāo)叫和第j組的目標(biāo)112進(jìn)行交換，重新給 兩個組內(nèi)目標(biāo)分配相應(yīng)的發(fā)射功率廣n與駐留時間τ' n，其中i e {1，2，...，M}， j G {1，2，···，Μ}且 i 乒 j，叫、n2為目標(biāo)編號，Ii1G {1，2，···，Ν}，n2e {1，2，···，Ν}且nI 辛 η 2;
[0012] (4)計(jì)算交換前目標(biāo)的時間總消耗Tall和交換后的目標(biāo)的時間總消耗τ' all，并 將交換后目標(biāo)的駐留時間的總消耗i'all與交換前目標(biāo)的駐留時間的總消耗τ all進(jìn)行比 較，若τ'3?1< τ all，則按交換后的分組結(jié)果，重新給目標(biāo)分配相應(yīng)的發(fā)射功率與駐留時間， 執(zhí)行步驟（6)，否則，執(zhí)行步驟（5);
[0013] (5)對一個目標(biāo)進(jìn)行L次交換，其中B彡L彡B2-B,若連續(xù)L次交換均沒有獲得更 短的總消耗時間，則交換多個目標(biāo)，并計(jì)算多次交換后的目標(biāo)的時間總消耗結(jié)果，返回步驟 ⑷；
[0014] (6)對交換次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，若當(dāng)前交換次數(shù)達(dá)到L次或目標(biāo)消耗完總的雷達(dá)時間 資源，則結(jié)束交換，否則，返回步驟（3)。
[0015] 本發(fā)明由于先對目標(biāo)進(jìn)行分組，給目標(biāo)分配相應(yīng)的發(fā)射功率與駐留時間，再將不 同組的目標(biāo)進(jìn)行交換，重新給目標(biāo)分配相應(yīng)的發(fā)射功率與駐留時間，不僅能在保證雷達(dá)對 目標(biāo)跟蹤精度的前提下節(jié)約雷達(dá)資源，而且在對雷達(dá)有限的時間、功率資源進(jìn)行管理后，能 有效提高雷達(dá)的跟蹤性能，增加可跟蹤目標(biāo)的數(shù)量，使雷達(dá)能夠跟蹤更多的目標(biāo)。
[0016] 以下結(jié)合附圖對發(fā)明實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述：
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0018] 圖2是仿真場景中的目標(biāo)軌跡圖；
[0019] 圖3是仿真場景中每個目標(biāo)的平均信噪比圖；
[0020] 圖4是采用現(xiàn)有單波束自適應(yīng)分配方法對圖2中每個目標(biāo)的最大跟蹤誤差圖；
[0021] 圖5是采用現(xiàn)有多波束自適應(yīng)分配方法對圖2中每個目標(biāo)的最大跟蹤誤差圖；
[0022] 圖6是采用本發(fā)明對圖2中每個目標(biāo)的最大跟蹤誤差圖；
[0023] 圖7分別采用本發(fā)明和現(xiàn)有兩種三種方法得到的跟蹤目標(biāo)數(shù)量比較圖；
【具體實(shí)施方式】
[0024] 參照圖1，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0025] 步驟1，對目標(biāo)進(jìn)行分組。
[0026] (Ia)有N個待跟蹤目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，獲取每個待跟蹤目標(biāo)的位置估計(jì)值％，速度估 計(jì)值&以及回波的信噪比，按照回波信噪比從大到小給待跟蹤目標(biāo)進(jìn)行排序和編號；
[0027] (Ib)根據(jù)雷達(dá)一次可跟蹤的目標(biāo)數(shù)B，將N個目標(biāo)分成M組，M = N/B，并按照目標(biāo) 的編號將可跟蹤的目標(biāo)依次加入到1到M組中，且一個目標(biāo)只能被分到一組，每組的目標(biāo)數(shù) 為B0
[0028] 步驟2,設(shè)置目標(biāo)的跟蹤誤差方差門限值0 < Thr < 15,計(jì)算各個目標(biāo)的跟蹤誤差 方差 f(pn，T n)。
[0029] (2a)按照各組中目標(biāo)信噪比的大小比例，給組內(nèi)各個目標(biāo)按如下比例分配發(fā)射功 率？"和駐留時間τ
η為目標(biāo)編 號，n e {1，2，···，Ν};
[0031] (2b)根據(jù)給各個目標(biāo)分配的發(fā)射功率Pn和駐留時間τ η，計(jì)算各個目標(biāo)的跟蹤誤 差方差/(4 ? = D(足），其中13(息)為跟蹤后得到的位置的估計(jì)值毛的方差，且保證各個 目標(biāo)的跟蹤誤差方差f(Pn，τη)彡Thr。
[0032] 步驟3,采用交換策略，將第i組的目標(biāo)Ii1和第j組的目標(biāo)η 2進(jìn)行交換，重新給兩 個組內(nèi)目標(biāo)分配發(fā)射功率P η與駐留時間τ' η，其中i e {l，2，...，M}，j e {l，2，...，M} 且 i 辛 j，η!、η2為目標(biāo)編號，n {1，2, · · ·，Ν}，n 2e {1，2, · · ·，Ν}且 η η 2。
[0033] 步驟4,根據(jù)雷達(dá)發(fā)射功率之和Pall，計(jì)算交換前目標(biāo)的時間總消耗τ all和交換后 的目標(biāo)的時間總消耗τ'3?1:
[0036] 步驟5,將交換后目標(biāo)的駐留時間的總消耗τ ' all與交換前目標(biāo)的駐留時間的總 消耗Tall進(jìn)行比較，若τ' all< τ all，則按交換后的分組結(jié)果，重新給目標(biāo)分配相應(yīng)的發(fā)射 功率與駐留時間，執(zhí)行步驟7,否則，執(zhí)行步驟6。
[0037] 步驟6,對一個目標(biāo)進(jìn)行L次交換，其中B <