相控阵雷达跟踪模式下波束和时间资源管理算法研究

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相控阵雷达具有很强的波束捷变能力,且其工作参数可控,因此在多目标跟踪中占据重要地位。运动中的目标其周围环境和自身特性实时在变,为维持对它的稳定跟踪,就要求雷达系统自适应地根据周围环境和目标运动特性为其分配系统资源。但是目前,在控制相控阵雷达波束指向、分配波束重返照射时间和波束驻留时间等问题上研究的不是很充分,为保证目标性能和进一步减轻系统资源负担,更多跟踪中的相控阵雷达波束和时间资源管理算法有待被挖掘。本文围绕跟踪中的相控阵雷达资源管理问题,研究了相控阵雷达资源管理方法及优化理论,提出了一些有效的波束和时间联合分配算法,主要工作内容如下:1.针对跟踪中的相控阵雷达资源优化问题,研究了资源与跟踪模型的关系,推导了带有要优化资源变量的后验克拉美罗界(Posterior Cramer-Rao Lower Bound,PCRLB),并通过仿真验证将PCRLB作为跟踪性能指标来实现资源分配的可行性。2.针对相控阵雷达多波束工作模式下的波束调度和驻留时间分配问题,推导了带有资源变量的回波信号信噪比及PCRLB,建立了在各目标跟踪精度满足一定要求的前提下,最小化波束总跟踪驻留时间的非凸优化数学问题,提出一种多目标跟踪情况下的波束和驻留时间联合优化算法,得到每个跟踪时刻的资源分配结果,仿真验证该方法在保证多目标跟踪性能和节约跟踪资源上具有优越性。3.针对跟踪过程中雷达波束重返时间和驻留时间分配不合理造成的资源负载过大和跟踪效果不佳问题,推导了带有重返时间和驻留时间变量的资源负载和跟踪性能指标模型,分析了资源负载与跟踪性能之间的关系,提出一种先确立波束重返时间再分配波束驻留时间的两步算法,平衡了资源负载与跟踪精度的关系,实现节约资源的同时保证了目标跟踪性能。以上所提算法均通过仿真验证,并对比固定资源分配算法,仿真结果证明本文提出的联合资源管理算法在节约跟踪资源和提高目标跟踪性能方面效果显著。
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