[發(fā)明專利]基于聚類分析的組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力計算方法

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• 申請日: 2022-01-13
• 公開（公告）號: CN114594436A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李明星;欒偉;閆雙平;郭玉福;吳志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十五研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G06K9/62
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠

本發(fā)明公開了一種基于聚類分析的組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力計算方法，主要通過K?Means聚類模型對組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中的部署雷達(dá)進(jìn)行聚類分析，將組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)分成k個組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)。先并行計算各組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力，再各組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力計算組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的總探測威力。本發(fā)明主要面向低空組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)所在的城市密集建筑環(huán)境條件，對低空組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)融合威力覆蓋的快速并行仿真計算，為高效快速評估組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的威力覆蓋能力、組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)部署方案優(yōu)化、預(yù)警探測仿真等提供了有力保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及組網(wǎng)雷達(dá)低空監(jiān)視技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚類分析的組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力計算方法。

背景技術(shù)

隨著我國城市化和全球化進(jìn)程的推進(jìn)，發(fā)展涌現(xiàn)了一批特大城市、及城市集群，城市的建筑集群規(guī)模也隨之不斷壯大。同時伴隨著科技進(jìn)步，低空空域的逐步開放，低慢小目標(biāo)(指具有飛行在低空或超低空、飛行速度較慢且相對于探測雷達(dá)的有效散射截面積較小等特征的一類目標(biāo))如小型無人機(jī)得以迅猛發(fā)展應(yīng)用。同時，低慢小目標(biāo)逐漸暴露出一些安全威脅及隱患，其飛行的低空域、高動態(tài)、目標(biāo)小等特性，對我國城市尤其是城市建筑密集區(qū)域的低空預(yù)警監(jiān)視能力形成一定的挑戰(zhàn)。

城市建筑環(huán)境下，基于民用基礎(chǔ)設(shè)施的低空預(yù)警組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)提供了城市低空預(yù)警探測能力。隨著城市規(guī)模的不斷發(fā)展，組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中需要部署幾十甚至上百部低空雷達(dá)才能有效覆蓋城市密集建筑區(qū)域，如何對快速高效的評估組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的實際威力覆蓋范圍是亟待解決的問題。

現(xiàn)有的評估組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力的方法中，循環(huán)遍歷的方法是采用逐一計算，逐一融合的方式，其計算時間較長、效率低下；基于分治法的方法采用了逐一計算，分治融合的方式，其單雷達(dá)威力計算效率低，且分治融合過程中存在雷達(dá)之間部署位置距離較遠(yuǎn)導(dǎo)致無效融合的情況，效率相對較低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于聚類分析的組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力計算方法，通過先聚類分析，再將并行計算與分治計算相結(jié)合的方式，實現(xiàn)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力快速高效的仿真計算，為高效精準(zhǔn)評估組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的威力覆蓋能力、組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)部署方案優(yōu)化、預(yù)警探測仿真等提供了有力保障。

本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種基于聚類分析的組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)探測威力計算方法，包括：

步驟一、基于組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中各雷達(dá)的部署位置進(jìn)行聚類，將組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)分成k個組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)；

步驟二、并行計算各組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力；

步驟三、根據(jù)各組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力，計算組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的總探測威力。

進(jìn)一步地，計算各組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力為：

并行計算組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)中單個雷達(dá)的探測威力，采用分治算法將各個雷達(dá)的探測威力進(jìn)行兩兩融合，得到組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力；

所述單個雷達(dá)的探測威力的計算方式為：并行計算單個雷達(dá)中各方位角下的實際垂直波瓣數(shù)據(jù)，綜合實際垂直波瓣數(shù)據(jù)，得到單個雷達(dá)的探測威力。

進(jìn)一步地，所述步驟三中，計算組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的總探測威力為：采用分治算法將各組網(wǎng)雷達(dá)子系統(tǒng)的探測威力兩兩融合，得到組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的總探測威力。

進(jìn)一步地，所述單個雷達(dá)的探測威力的計算，具體包括：

步驟a1、根據(jù)雷達(dá)部署位置與建筑物數(shù)據(jù)，通過射線相交法獲取單個雷達(dá)的遮蔽數(shù)據(jù)；

步驟a2、比較雷達(dá)的理論探測距離和遮蔽數(shù)據(jù)中包括的遮蔽距離，取最小值得到實際探測距離；對每個仰角下雷達(dá)的實際探測距離取并集，得到當(dāng)前方位角下的實際垂直波瓣數(shù)據(jù)；

步驟a3、對所有方位角下的實際垂直波瓣數(shù)據(jù)取并集，得到雷達(dá)的探測威力。