[發(fā)明專利]一種機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110290317.3
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113093175A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 時晨光;王奕杰;唐志誠;周建江
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72;G01S7/40;G01S7/41
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法，首先考慮單部機載雷達對單目標(biāo)跟蹤的場景，采用無源截獲接收機對機載雷達發(fā)射信號的截獲概率作為表征機載雷達射頻隱身性能的衡量指標(biāo)，采用下一時刻目標(biāo)狀態(tài)估計誤差的BCRLB預(yù)測值作為表征雷達目標(biāo)跟蹤性能的衡量指標(biāo)；然后，以滿足飛行器運動速度閾值、最大轉(zhuǎn)彎角和機載雷達發(fā)射波形庫為約束條件，建立機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化模型；最后，利用基于精英策略的多目標(biāo)粒子群算法，優(yōu)化設(shè)計下一時刻飛行器運動速度、運動角度以及機載雷達發(fā)射波形參數(shù)，從而確定該時刻的飛行路徑。本發(fā)明提高了機載雷達目標(biāo)跟蹤精度，降低了敵方無源探測系統(tǒng)對機載雷達發(fā)射信號的截獲概率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達信號處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體提出一種機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代雷達戰(zhàn)場對抗技術(shù)的不斷發(fā)展，無源探測系統(tǒng)對飛行器及其所搭載有源電子設(shè)備的探測能力得到了顯著提高，飛行器在現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境中的生存能力和突防能力受到了嚴(yán)重威脅。飛行器射頻隱身技術(shù)作為一種重要的有源隱身技術(shù)，是對抗敵方無源探測系統(tǒng)，保障雷達探測系統(tǒng)及其搭載平臺先敵發(fā)現(xiàn)、先敵打擊、先敵摧毀的重要技術(shù)手段，在現(xiàn)代戰(zhàn)場中起著重要作用。

目前，已有的研究成果雖然涉及面向射頻隱身的雷達發(fā)射參數(shù)優(yōu)化問題，在滿足雷達發(fā)射參數(shù)資源為約束條件下，優(yōu)化雷達發(fā)射參數(shù)，在一定程度上提升了系統(tǒng)的射頻隱身性能。但是，未能考慮機載雷達飛行路徑對系統(tǒng)的射頻隱身性能和目標(biāo)跟蹤性能的影響，忽視了飛行器機動性帶來的優(yōu)勢。

由于現(xiàn)有技術(shù)中尚未有同時考慮射頻隱身性能和目標(biāo)跟蹤性能的機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法，具有一定的局限性。基于此，本專利提出機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法，通過優(yōu)化飛行路徑與發(fā)射波形選擇，以達到同時優(yōu)化機載雷達射頻隱身性能和目標(biāo)跟蹤性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法，能同時優(yōu)化機載雷達目標(biāo)跟蹤過程中的射頻隱身性能和目標(biāo)跟蹤性能。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化方法，包括以下步驟：

(1)構(gòu)建單部機載雷達對單目標(biāo)跟蹤場景，機載雷達發(fā)射高斯線性調(diào)頻信號對目標(biāo)進行探測，對接收到的雷達信號進行處理，通過擴展卡爾曼濾波算法對目標(biāo)進行跟蹤；

(2)構(gòu)建表征機載雷達射頻隱身的性能指標(biāo)；

(3)采用下一時刻目標(biāo)狀態(tài)估計誤差的BCRLB預(yù)測值作為表征雷達目標(biāo)跟蹤性能的衡量指標(biāo)；

(4)以同時最小化下一時刻目標(biāo)狀態(tài)估計誤差的BCRLB預(yù)測值和無源截獲接收機對機載雷達發(fā)射信號的截獲概率為優(yōu)化目標(biāo)，以滿足飛行器運動速度閾值、最大轉(zhuǎn)彎角和機載雷達發(fā)射波形庫為約束條件，建立機載雷達飛行路徑與發(fā)射波形選擇聯(lián)合優(yōu)化模型；

(5)基于精英策略的多目標(biāo)粒子群算法，優(yōu)化設(shè)計下一時刻飛行器運動速度、運動角度以及機載雷達發(fā)射波形參數(shù)，確定該時刻的飛行路徑。

進一步地，步驟(1)所述的單部機載雷達對單目標(biāo)跟蹤的實現(xiàn)過程如下：

k時刻的飛行器位置[x_k,y_k]可得k+1時刻的飛行器位置[x_k+1,y_k+1]為：

式中，v_k和θ_k為k時刻的飛行器運動速度和朝向角。

進一步地，所述步驟(2)實現(xiàn)過程如下：

采用k+1時刻敵方無源探測系統(tǒng)對機載雷達的截獲概率p_I,k+1作為表征機載雷達射頻隱身性能的衡量指標(biāo)：