[發明專利]一種基于聯合估計CRLB的分布式雷達最優構型構建方法

有效

• 申請號: 201710234933.0
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107144827B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 劉飛峰;曾濤;陸韜宇;陳新亮;龍騰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;G06F17/50
• 代理公司: 11120 北京理工大學專利中心
• 代理人: 郭德忠;李愛英

本發明公開了一種基于聯合CRLB的分布式雷達最優構型構建方法，將分布式雷達網絡等效為一個大孔徑雷達進行雷達探測性能分析，通過對等效單基地距離和等效單基地目標角度估計的CRLB進行推導，構建以聯合CRLB最小為目標函數的最優化模型，并考慮實際應用中雷達位置的限制，在模型中增加各個雷達節點觀測角度的約束條件。在此之上，經過嚴密的數學推導，得出實際可行的最優網絡構型及其解析表達式，因此，本發明的方法具有較高的實際可行性和可靠性。

技術領域

本發明屬于分布式雷達技術領域，尤其涉及一種基于聯合估計CRLB的分布式雷達網絡最優構型構建方法。

背景技術

低頻段(如P波段)雷達系統因其在高速弱散射目標探測方面的獨特優勢而受到廣泛關注。但由于低頻段信號的波長較長，在天線規模一定的情況下，信號的波束寬度較大，將導致單部雷達的測角精度較差。為解決上述問題，其中一種方法是將分布式雷達的概念引入低頻段雷達系統中，利用分布式雷達在空間的廣域分布拓撲來實現高精度測角。目前，美國、德國、英國以及中國的南京電子技術研究所、北京理工大學和電子科技大學等都對分布式雷達系統設計及相關信號處理技術進行了研究并有諸多研究成果公開發表。

分布式雷達的布站結構優化理論是當前分布式雷達系統理論研究的熱點之一。目前國內外關于布站優化理論的研究方法主要有以下兩類：1)針對特殊布站構型(如星形、Y形等)，根據系統需求，對比不同構型下系統參數的優劣從而決定系統的布站構型；2)根據系統需求，建立最優化數學模型，通過對模型的求解從而獲得最優系統構型。美國的H.Godrich等人提出了一種基于目標橫縱坐標聯合定位精度的布站優化方法，求解出了雷達網絡最優構型的解析表達式，但在其最優構型中，雷達網絡各個發射節點和接收節點各自均勻分布在以目標為圓心的圓上，然而在大多數雷達探測場景中，來襲目標一般位于雷達網絡的一側，不會出現在H.Godrich等人提出的雷達網絡所在的圓的圓心，同時目標又一直處于運動狀態，因此，這種網絡布站拓撲結構在大多數雷達探測場景中缺乏實際可行性。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種一種基于分布式雷達等效單基地目標觀測角度和等效單基地距離的聯合估計CRLB的最優構型分析方法，在綜合考慮分布式雷達實際應用中雷達位置限制的情況下，推導出實際可行的最優網絡構型，同時獲得較高的等效單基地目標角度估計精度，對實際應用中分布式雷達的布站結構優化具有重要意義。

一種基于聯合CRLB的分布式雷達最優構型構建方法，包括以下步驟：

步驟1：將分布式雷達網絡等效為一個大孔徑的單基地雷達；其中，分布式雷達網絡包括M部發射機、N部接收機，且M、N至少為2；

步驟2：構造分布式雷達網絡對目標的觀測量，其中觀測量包括等效的單基地雷達對目標的觀測角度φ_e以及等效的單基地雷達到目標的距離R_e；

步驟3：根據Fisher信息矩陣對觀測角度φ_e和距離R_e聯合估計的CRLB進行推導，得到兩個下界和其中表示觀測角度φ_e的估計精度，表示距離R_e的估計精度；

步驟4：根據下界和構建以觀測角度φ_e和距離R_e聯合估計的CRLB最小為目標函數的最優化模型，具體為：

其中，為雷達網絡中各個發射機的信號發射角度φ_m與觀測角度φ_e差值的集合，為雷達網絡中各個接收機φ_n的目標觀測角度與觀測角度φ_e差值的集合，其中m＝1,2,...,M，n＝1,2,...,N；分布式雷達網絡中各個發射機和各個接收機的位置具體滿足如下約束條件：