相控陣雷達自適應資源管理技術研究.pdf

1、相控陣天線波束指向可在微秒到百微秒級進行變化，使得相控陣雷達具有極大的靈活性，能同時完成多部雷達的戰(zhàn)術功能。同時，在主控計算機的控制下，相控陣雷達可自適應地改變工作方式和工作參數(shù)，以適應外界變化的環(huán)境。為充分發(fā)揮系統(tǒng)性能，必需對相控陣雷達實施有效的資源管理，以使得系統(tǒng)有限的資源在多任務之間進行合理的動態(tài)分配。 論文圍繞相控陣雷達時間資源管理、波形管理、時間能量資源聯(lián)合管理以及波束駐留調度方法進行研究。首先，從機動目標跟蹤算法出發(fā)

2、，介紹了交互多模型(InteractingMultipleModel，IMM)跟蹤算法。為進一步提高跟蹤精度，在傳統(tǒng)IMM算法中引入多分辨思想，采用多速率模型構成模型集合實現(xiàn)交互濾波，并提出了一種采用多速率交互多模型實現(xiàn)目標全速率跟蹤的方法。 相控陣雷達時間資源管理是通過自適應雷達任務的采樣周期來實現(xiàn)的，論文重點討論了基于IMM算法的自適應采樣周期方法。在對幾種基于固定結構IMM的自適應采樣周期算法介紹的基礎上，針對傳統(tǒng)遞推法的

3、不足提出了改進算法。變結構IMM算法有效解決了固定結構算法的模型選擇問題，由變結構算法的基本原理出發(fā)，提出了一種基于自適應網格IMM的自適應采樣周期算法。上述兩種算法中均引入了可控參數(shù)，通過對它的調整能實現(xiàn)目標跟蹤精度與系統(tǒng)負載之間的平衡，體現(xiàn)了相應算法的靈活性。此外，為實現(xiàn)多目標環(huán)境下的時間資源管理，借鑒用于解決集中式多傳感器系統(tǒng)中傳感器組合問題的協(xié)方差控制思想，給出了基于IMM的多目標時間資源管理算法。 對于相控陣雷達波形管

4、理，研究了兩種基于IMM的自適應波形策略：協(xié)方差矩陣“正交”法和互信息量法。通過采用IMM濾波器輸出的目標預測協(xié)方差矩陣作為跟蹤協(xié)方差，對傳統(tǒng)協(xié)方差矩陣“正交”法進行了改進。改進的協(xié)方差矩陣“正交”法與互信息量自適應波形算法相比，兩者的速度跟蹤效果相當，但是，前者能獲得更小的位置跟蹤誤差。在此基礎上，將自適應波形與自適應采樣周期方法相結合，實現(xiàn)了時間資源及發(fā)射波形的聯(lián)合管理。為實現(xiàn)時間能量資源聯(lián)合管理，采用基于服務質量的資源分配(Qua

5、lity—of—servicebasedResourceAllocationModel，Q—RAM)方法對雷達發(fā)射脈沖寬度、發(fā)射功率以及任務采樣周期同時進行自適應控制。為了避免系統(tǒng)資源隨著任務狀態(tài)的變化而頻繁重新配置，結合服務級思想，得到了基于服務級的Q—RAM資源分配算法，此算法能在減少資源重新配置次數(shù)的同時，獲得與基本Q—RAM算法相當?shù)南到y(tǒng)總效益。 在相控陣雷達波束駐留調度中，重點研究波束駐留自適應調度算法?，F(xiàn)有的波束駐留

6、自適應調度算法僅考慮了系統(tǒng)的時間資源約束，而忽略了能量約束。針對這一問題，分別提出基于調度收益和基于在線脈沖交錯的波束駐留自適應調度算法。前者從調度收益角度出發(fā)建立了調度問題的最優(yōu)化模型，該模型中同時考慮了時間能量約束以及脈沖交錯技術；后者則在脈沖交錯的過程中實現(xiàn)時間能量資源約束。與現(xiàn)有調度算法相比，這兩種算法均能有效地降低任務丟失率，提高系統(tǒng)實現(xiàn)價值率和時間利用率。此外，根據(jù)數(shù)字陣列雷達(DigtalArrayRadar，DAR)信號