[发明专利]集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法

摘要

本发明提供了一种集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法，属于通信雷达技术领域。假设截获接收机在其位置不确定区域内服从均匀分布，以截获接收机处接收到的雷达信号的平均信噪比最小化为目标建立目标函数，并将目标的位置建模为随机量，保证所有目标的回波信噪比均大于预设值的概率不小于某个值。通过本发明优化模型优化得到的参数，可以在保证雷达回波信噪比性能的情况下，使截获接收机处的雷达信号的平均信噪比最小化，从而尽可能地降低雷达被截获接收机检测到的概率。

主权项

一种集中式MIMO雷达射频隐身时多目标跟踪波束指向方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、假设集中式MIMO雷达保持对N个目标的跟踪，这些目标由同一个波束的单个脉冲同时观测，雷达通过单个脉冲得到第n个目标的信噪比为：SNRn=Cn′PtσnGt0(un-us)K---(1)]]>其中，Pt为雷达峰值发射功率，σn为第n个目标的雷达截面积，为归一化的第n个目标方向发射天线的增益因子，其中，un为目标方向、us为波束指向，K为子阵数，C′n如下：Cn′=τλ2M2(4π)3Rn4k0TsL---(2)]]>其中，τ为信号脉冲宽度，λ为跟踪脉冲载波的波长，M为接收阵列的阵元数，Rn为第n个目标与雷达的距离，k0为玻耳兹曼常数，Ts为雷达系统的噪声温度，L为环境和接收机的总损耗；步骤2、计算截获接收机接收到的雷达信号的信噪比：SNRi=Ci′PtGt0(ui-us)K---(3)]]>其中，为归一化雷达发射天线在截获接收机方向的增益因子，ui为截获接收机相对雷达天线的方向，C′i如下：Ci′=λ2GiM(4π)2Ri2k0TBiLi---(4)]]>其中，Gi为截获接收机接收天线的增益，Ri为雷达与截获接收机的距离，Bi为截获接收机的有效带宽，Li为截获接收机系统的总损耗，Ti为截获接收机的噪声温度；步骤3、构建优化模型的目标函数，目标函数为最小化截获接收机接收到的雷达信号的信噪比的平均值；假设截获接收机空域位置不确定性的下限和上限分别为ul和uu，截获接收机接收到的雷达信号的平均信噪比为：SNRi‾=1uu-ul∫uluuCi′PtGt0(ui-us)Kdu---(5)]]>步骤4、确定优化模型的约束条件：要求通过单个波束同时覆盖多个目标，所有被跟踪目标的目标方向的回波信噪比均大于门限值γ的概率不小于给定值Ρ0，即：P{SNR1＞γ,…,SNRN＞γ}≥P0           (6)步骤5、求解约束条件：a、假设目标方向un相互独立，则式(6)可写为Πn=1NP[Gt0(un-us)>γK/(σnPtCn′)]≥P0---(7)]]>令κn＝γK/(σnPtC′n)，则P{Gt0(un-us)>κn}=∫κn∞fG(gn)dgn---(8)]]>其中，fG(gn)为Gt0(un‑us)的概率密度函数；b、将雷达的增益方向图建模为：Gt0(u-us)=b[exp(c0(u-us)2u02)]2---(9)]]>其中，c0＝‑2ln2，u0为半功率波束宽度，b为雷达发射天线主瓣方向的增益；c、雷达天线增益的概率密度函数写为：fG(gn)=fU(u1)|Gt0′(u1-us)|+fU(u2)|Gt0′(u2-us)|---(10)]]>其中，u1和u2为天线增益等于gn时的两个目标的角度，即Gt0(u1-us)=Gt0(u2-us)=gn;]]>fU(un)为目标位置un的概率密度函数，为关于u的偏导函数，假设雷达对所有目标的跟踪残差是高斯和无偏的，可得到其中为目标n的跟踪残差的方差；推导可得到对应于第n个目标的天线增益概率密度函数为：fG(gn)=exp{-[u1(gn)-un]22σun2}+exp{-[u2(gn)-un]22σun2}-2δu(gn)c0gnu022πσun---(11)]]>其中，δu(gn)=u02ln(gn/b)2c0;]]>步骤6、得到优化模型：步骤7、采用遗传算法求解上述优化模型，得到最优雷达波束指向uopt，最优子阵划分Kopt，最优发射功率Pt,opt。