Dwell scheduling algorithm for multifunction phased array radars based on the scheduling gain

A real-time dwell scheduling model, which takes the time and energy constraints into account is founded from the viewpoint of scheduling gain. Scheduling design is turned into a nonlinear programming procedure. The real-time dwell scheduling algorithm based on the scheduling gain is presented with the help of two heuristic rules. The simulation results demonstrate that compared with the conventional adaptive scheduling method, the algorithm proposed not only increases the scheduling gain and the time utility but also decreases the task drop rate.

MIMO radar dwell scheduling based on novel pulse interleaving technique

According to the signal processing characteristic of MIMO radars,an adaptive dwell scheduling algorithm is proposed.It is based on a novel pulse interleaving technique,which makes full use of transmitting,waiting and receiving durations of radar dwells.The utilization of transmitting duration is unique for MIMO radars and is realized through transmitting duration overlapping.Simulation results show that,compared with the conventional scheduling algorithm,the scheduling performance of MIMO radars can be improved effectively by the proposed algorithm,and the scheduling rule can be chosen arbitrarily when using the proposed algorithm.

目标检测跟踪场景下组网雷达检测门限与驻留时间联合优化算法

在密集杂波环境中,将目标检测与跟踪视为两个独立的阶段的传统信号处理方式以及辐射资源优化算法难以适用。而利用检测跟踪一体化的闭环回路,合理优化检测门限和射频辐射资源,可以进一步提升组网雷达的射频隐身性能。于是,本文提出了目标检测跟踪场景下组网雷达检测门限与驻留时间联合优化算法。采用检测跟踪一体化结构,通过将跟踪器的信息反馈至贝叶斯检测器,自适应调整检测门限,进而提升对目标的跟踪精度。首先,推导了波门内平均检测概率作为衡量目标检测性能的衡量指标,并引入了信息衰减因子,推导了预测贝叶斯克拉美-罗下界作为目标跟踪性能的衡量指标。其次,以满足一定的目标检测性能和跟踪性能需求以及有限的组网雷达驻留时间资源为约束条件,建立目标检测跟踪场景下组网雷达检测门限与驻留时间联合优化模型,通过联合优化各部雷达的检测门限与驻留时间,最小化组网雷达的总驻留时间资源消耗,提升其射频隐身性能。在此基础上,结合序贯二次规划算法和改进的概率数据互联算法对上述问题进行求解。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法能够使组网雷达在满足一定的目标检测跟踪性能的情况下,消耗最少的驻留时间资源,具有最优越的射频隐身性能。

基于脉冲交错的分布式雷达组网系统波束驻留调度

该文针对分布式雷达组网系统提出了一种基于脉冲交错的实时波束驻留调度算法。该算法引入时间指针向量,用于指示何时选择具有最高综合优先级的波束驻留任务,该任务被分配至交错时间利用程度最低的雷达节点,有效减少了调度过程中引入的时间空隙;同时,脉冲交错分析方法决定对于被分配的波束驻留任务是否可以在相应的雷达节点成功调度执行,其中,引入时隙占用矩阵和能量消耗矩阵来表征各个雷达节点的时间与能量资源使用情况,简化了交错分析过程,并实现了具有不同脉冲重复周期与个数的波束驻留任务之间的交错。此外,为了提高波束驻留调度的效率,所提算法还引入交错时间利用率门限自适应选择时间指针的滑动步长。仿真结果表明,该文所提算法能实现分布式雷达组网系统实时的波束驻留调度,并能获得较现有波束驻留调度算法更好的调度性能。

非理想检测下基于多目标跟踪的多雷达网络功率时间管控算法

为了在非理想检测下提升多雷达网络多目标跟踪的射频隐身性能,提出了一种多雷达网络功率时间管控算法。首先,推导并计算了非理想检测下目标跟踪误差的贝叶斯克拉美-罗下界,将其作为目标跟踪精度的衡量指标。其次,将多雷达网络系统中分配的雷达节点对目标的总辐射功率与总驻留时间作为优化函数,以预先设定的目标跟踪精度阈值以及系统射频辐射资源作为约束条件,建立了非理想检测下基于多目标跟踪的多雷达网络功率时间优化模型。最后,提出了一种结合障碍函数法与循环最小法的多步分解算法进行求解。仿真结果表明,随着检测概率逐渐降低,为了满足目标跟踪精度要求,系统需要分配更多的辐射功率和驻留时间,导致系统射频隐身性能变差,而相较于其他对比算法,所提算法辐射功率消耗最大降低约52.6%,驻留时间消耗最大降低约33.1%,有效提升了系统射频隐身性能。

基于信号特征谱的地面运动目标分类

研究低分辨、短驻留时间下地面运动车辆目标分类问题。根据微多普勒效应,使用多散射中心模型描述轮式和履带式车辆的微动部件雷达回波。指出目标回波中的谐波数是区分轮式和履带式车辆的一个稳定特征,由此提出一种基于目标回波信号特征谱的特征提取方法。该方法能够描述目标回波中的谐波信息,同时对于平动速度变化所带来的影响具有稳健性。使用仿真数据的实验结果验证了该方法的有效性,使用实测数据的实验结果表明:该方法在分类性能上优于基于主分量分析的分类方法。

一种数字阵列雷达自适应波束驻留调度算法

根据数字阵列雷达的信号处理特征,提出了一种应用于数字阵雷达的波束驻留调度算法.该调度算法以一种在线脉冲交错技术为基础,它使得不同的驻留任务能在满足系统时间和能量资源约束的条件下交错执行,其中,驻留等待期可用来执行其它驻留的发射或接收子任务且不同驻留任务的等待期可在时间上相互重叠.仿真结果表明,由于驻留任务等待期和接收期的充分利用,与传统波束驻留调度算法相比,此算法能有效地降低各类任务丢失率,从而获得更高的系统实现价值率.

基于IMM的电扫描雷达参数控制算法研究

针对电控扫描雷达目标跟踪中的资源分配问题,基于交互多模型算法(interacting multiplemodel,IMM),提出了一种对采样间隔和驻留时间两个参数进行联合控制的方法.在满足一定跟踪精度的情况下,相对只优化采样间隔的跟踪算法,更能节约雷达资源.该方法不固定检测概率,只限制其最小值,更加接近实际.仿真结果表明了算法的可行性和有效性.

基于MDL-ADT的雷达对抗空域优化搜索方法

针对雷达对抗侦察中传统空域搜索方法效率不高的问题,提出一种基于最小描述长度准则的调整驻留时间(MDL-ADT)搜索方法。该方法将数字波束形成(DBF)技术引入空域搜索中,重点分析了截获概率与波束驻留时间的关系,通过两个步骤对空域完成搜索:首先进行预搜索,利用MDL准则对各波束内信源数目进行估计;然后根据信源在空域的分布情况对驻留时间进行分配,并完成空域搜索。该方法通过合理分配驻留时间,使侦察系统的时间资源得到了高效利用。仿真实验表明,该方法可以使空域搜索效率提高约20%。

天波雷达短驻留时间下海杂波抑制的改进算法

在高频天波雷达的舰船目标检测中,为消除电离层变化带来的谱展宽效应,采用了短驻留时间下基于奇异值分解(SVD)的海杂波抑制算法.该算法对构造出的Hankel矩阵进行奇异值分解,将对应于海杂波分量的奇异值置零,再重新构造出数据序列,达到海杂波抑制的目的.相对于原有的迭代杂波对消算法,该算法无需估计众多参数及设置对消截止门限,并且可以获得更好的抑制效果.为了有效地识别分解后的海杂波与目标所对应的奇异值以避免错误对消,还提出了一种改进方案,可以在抑制前分辨出海杂波分量和目标所对应的奇异值,当回波目标的能量与海波处于相近量级以及多目标情况下,能够避免错误对消现象的出现.仿真结果验证了所提算法的有效性.

面向微动特性获取的雷达波形设计

雷达发射波形的信号形式及其参数决定着目标微动特性获取的稳定性和可靠性。然而,当前的波形设计理论并不能满足目标微动特性获取对雷达信号的要求。针对该问题,本文建立了飞机目标桨叶回波调制特性的实用参数模型,并深入分析了桨叶调制信号的时域及频域特征,在此基础上,提出了面向微动特性获取的雷达波形设计方法,最后,根据所设计的一组“最优波形”参数,对直升机、螺旋桨飞机及喷气式飞机三类飞机目标微动特性获取可行性进行了详细的仿真、分析及验证,实验结果证明了本文方法的有效性。

数字阵列雷达波束驻留调度间隔分析算法

针对数字阵列雷达波束驻留调度问题,研究了基于调度间隔分析的调度算法。该算法综合分析了1个调度间隔内申请执行的波束驻留任务,且调度过程中进行了脉冲交错。调度准则充分考虑了任务的工作方式优先级和截止期,并以任务丢失率、实现价值率、系统时间利用率作为评估指标。仿真结果表明修正截止期准则主要强调任务的紧迫性,修正工作方式优先级主要强调任务的重要性,而截止期—工作方式优先级和工作方式—截止期调度准则可以在二者间更好地折中,在总体性能上要优于其他调度准则。

基于价值密度的相控阵雷达事件调度算法

针对相控阵雷达事件调度问题中求解目标综合优先级时未考虑事件驻留时间的问题,提出一种基于"价值密度"的相控阵雷达事件调度算法。通过引入作业车间调度领域"价值密度"概念,根据目标属性、运动状态、雷达硬件条件、事件截止期等参数,共同计算雷达完成该事件时单位时间内所能具有的价值,即该事件的价值密度;并基于价值密度进行调度。仿真实验表明,基于价值密度的调度算法与传统基于综合优先级排序调度算法相比,能有效提高调度成功率和实现价值率。

反导任务下一种相控阵雷达搜索参数优化方法

搜索参数优化设计是相控阵雷达探测性能提升的重要途径。在相控阵雷达反导任务背景下,针对导弹类目标建立了以最大期望发现距离为目标函数的搜索参数优化模型,在目标匀速运动和加速运动的条件下分别给出了雷达搜索波束最佳驻留时间以及相应目标期望发现距离的优化表达式,仿真证明了算法的有效性。

机载机会阵雷达目标跟踪的最小驻留时间优化

机载机会阵雷达的孔径多变性使其射频辐射功率控制区间可以进行空间任意指向。首先,给出了飞行器机会阵雷达的多孔径特性,说明其多个孔径值的连续变化可以用三角函数近似建模;然后,为了松弛目标跟踪过程中预测误差协方差的强约束,改善目标跟踪性能,设计了布莱克曼窗与汉明窗之比作为预测误差协方差的松弛因子;最后,基于射频隐身分析并建立了机载机会阵雷达的驻留时间优化模型。仿真结果表明,利用交互式多模型、基于后验克拉美罗下界约束的驻留时间优化设计,不仅具有较好的射频隐身性能,而且能节约机载机会阵雷达资源,改善机载机会阵雷达目标跟踪性能。

一种舰载相控阵制导雷达驻留时间动态调度算法

为了解决舰载相控阵雷达的实时驻留问题,提出了一种新的相控阵雷达驻留时间调度算法。依据工作方式优先级和目标信噪比来设计调度准则。首先分析了构建舰载相控阵雷达模型所需要的各种理论模型,包括自由空间目标回波功率、干扰模型、目标检测模型。在此基础上,提出了雷达时间动态调度算法机制。最后根据建立的舰载多功能相控阵雷达模型分析驻留时间分配,目标信噪比检测的效能,仿真结果表明了该算法的合理性和有效性。

基于无模型强化学习的雷达波束多阶段管理方法

火控雷达(FCR)工作时常常面临转发式干扰的挑战,考虑二者间多阶段对抗场景,针对未知环境模型下雷达波束多阶段管理问题,提出了一种基于无模型强化学习的波束驻留时间优化方法。首先,建立了未知环境模型下的马尔可夫决策过程,用于多阶段波束驻留时间优化,为了评价雷达探测的性能,以FCR对目标锁定时间的期望为评价标准;然后,为克服未知环境模型的挑战,提出了一种面向多阶段波束驻留时间优化的强化学习框架,并在此基础上提出了一种基于Q学习的驻留时间优化方法;最后,通过数值仿真验证了该方法的有效性。

多目标跟踪中自适应时间资源调度

为了提高雷达的工作效率,在改进交互多模型-概率数据关联(IMMPDA)跟踪算法的基础上,提出了基于灰色关联度和粒子群优化理论的自适应多目标跟踪的时间资源调度(ATRS)算法。首先对每个跟踪目标设置不同的期望跟踪精度;然后以灰色关联度作为资源管理模型中的度量函数和粒子群算法中的适应度函数,来衡量各种情况下预测跟踪精度与期望跟踪精度的差异性,并利用粒子群算法优化设计采样间隔和驻留时间。最后选取跟踪紧迫性最强的目标作为下一时刻跟踪的对象。仿真表明,所提算法在具有较好跟踪精度的前提下,有效节省了相控阵雷达的时间资源。

非理想检测环境下面向射频隐身的多雷达网络多目标跟踪驻留时间优化分配算法

针对非理想检测环境下多雷达网络对多目标跟踪场景,提出了一种面向射频隐身的驻留时间优化分配算法。首先,推导了非理想检测环境下目标跟踪误差的贝叶斯克拉美-罗下界解析表达式,并将其作为目标跟踪性能的衡量指标。其次,将各雷达节点照射目标的驻留时间总和作为优化目标函数,将系统射频辐射资源以及给定的目标跟踪精度门限作为约束条件,建立了非理想检测环境下面向射频隐身的多雷达网络多目标跟踪驻留时间优化分配模型。在此基础上,采用基于内点法与循环最小法的两步分解算法对上述优化模型进行求解。仿真结果表明,相较于驻留时间均匀分配算法,所提算法可以有效降低多雷达网络的驻留时间消耗,提升系统的射频隐身性能;另外,随着检测概率逐渐减小,系统需要更多的驻留时间,使得射频隐身性能逐渐变差。