認(rèn)知雷達(dá)中的資源分配算法研究.pdf

1、認(rèn)知雷達(dá)作為下一代新型智能雷達(dá)，是未來雷達(dá)的發(fā)展方向。它的主要特點是增加了從接收端到發(fā)射端的反饋，使雷達(dá)成為一個閉環(huán)的信號處理系統(tǒng)。通過跟蹤器反饋的環(huán)境及目標(biāo)信息，認(rèn)知雷達(dá)能夠自適應(yīng)地選擇接收端的處理方式，以及設(shè)計發(fā)射端的工作參數(shù)。在實際中，雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)射資源在某些特定的應(yīng)用背景下是有限的，如發(fā)射功率、信號帶寬等。因此，把認(rèn)知思想運用于雷達(dá)系統(tǒng)，對其有限的資源進(jìn)行分配具有重要意義。在此研究背景下，本文主要討論如何根據(jù)系統(tǒng)反饋的目標(biāo)信息合

2、理地設(shè)計接收端的檢測門限和發(fā)射端的工作參數(shù)，進(jìn)而在雷達(dá)資源有限的條件下提升目標(biāo)的檢測和跟蹤性能。本文將目標(biāo)跟蹤過程按工作平臺和目標(biāo)數(shù)量分為：單雷達(dá)單目標(biāo)跟蹤、單雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤、多雷達(dá)單目標(biāo)跟蹤和多雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤。在充分了解國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對認(rèn)知雷達(dá)中的資源分配算法進(jìn)行了深入的研究，主要工作如下：
　　1.研究了密集雜波環(huán)境下的單雷達(dá)單目標(biāo)認(rèn)知跟蹤算法，其中主要討論了如何利用系統(tǒng)已經(jīng)獲得的目標(biāo)信息，根據(jù)恒虛警準(zhǔn)則設(shè)置跟蹤

3、波門內(nèi)的檢測門限，以提升目標(biāo)的檢測和跟蹤性能。
　　2.在理想和非理想檢測條件下，研究了基于單部集中式多輸入多輸出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)雷達(dá)的多目標(biāo)認(rèn)知跟蹤算法。首先，本文建立了理想和非理想檢測條件下目標(biāo)的檢測及觀測模型，并據(jù)此推導(dǎo)了多目標(biāo)跟蹤誤差的貝葉斯克拉美羅界(BCRLB，Bayesian Cramér-Rao Lower Bound)。而后，以最小化最差目標(biāo)的BCRLB為

4、目標(biāo)函數(shù)（本文中‘最差目標(biāo)’指跟蹤誤差BCRLB最大的目標(biāo)），建立了資源分配的數(shù)學(xué)模型。最后，在理想檢測條件下，本文考慮了功率和波束聯(lián)合分配的優(yōu)化問題，并證明該優(yōu)化問題等效于求解多個凸問題，同時針對非理想檢測條件的情況，本文利用系統(tǒng)反饋的目標(biāo)信息對接收端的檢測門限和發(fā)射端多波束的發(fā)射功率進(jìn)行了聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計。
　　3.針對不同種類、不同融合框架、不同狀態(tài)向量維數(shù)以及異步等情況下的多雷達(dá)系統(tǒng)(MRS，Multiple Radar Sy

5、stem)，進(jìn)行了如下研究：(1)本文針對單頻連續(xù)波(UCW，Unmodulated Continuous Wave)雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)，在建立不同信號模型的基礎(chǔ)上提出了一種功率分配算法，并證明功率分配是一個凸優(yōu)化問題；(2)本文針對集中式融合框架下MRS融合中心實時處理能力有限的問題，提出了一種功率和帶寬聯(lián)合分配的思想；(3)本文針對異步情況下的 MRS，提出了一種功率分配思想，目的是在給定的一段時間內(nèi)，優(yōu)化各部雷達(dá)的發(fā)射功率；(4)為了使資源

6、分配算法具有穩(wěn)健性，本文針對目標(biāo)跟蹤時雷達(dá)散射截面積(RCS，Radar Cross Section)這個隨機(jī)因素，提出了一種基于非線性機(jī)會約束規(guī)劃(NCCP，Nonlinear Chance Constraint Programming)的 MRS穩(wěn)健功率分配算法；(5)本文針對三維目標(biāo)，首先提出了一種基于分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)的次優(yōu)跟蹤算法，而后提出了一種面向三維目標(biāo)的功率分配算法。
　　4.針對多雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤的應(yīng)用背景，提出了一種