[发明专利]用于目标跟踪的组网雷达系统功率和带宽联合分配方法

说明书

本发明公开了一种用于目标跟踪的组网雷达系统功率和带宽联合分配方法，其主要思路为：建立组网雷达系统，所述组网雷达系统包含融合中心和N个雷达站，N个雷达站的探测区域中存在目标；初始化k，k∈{1,2,…,K}，计算k时刻组网雷达系统中N个雷达站的采样回波数据，并发送至融合中心；融合中心接收k时刻组网雷达系统中N个雷达站接收到目标反射回来的回波数据波形后计算到k时刻的目标状态向量估计值，进而计算k+1时刻组网雷达系统资源分配的关于P_k+1和β_k+1的代价函数，进而分别计算k+1时刻N个雷达站的发射信号功率输出值和k+1时刻组网雷达系统的发射信号带宽输出值；直到得到K时刻N个雷达站的发射信号功率输出值和K时刻组网雷达系统的发射信号带宽输出值时停止对目标的跟踪。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种用于目标跟踪的组网雷达系统功率和带宽联合分配方法，适用于有效提升舰载或车载网络化雷达平台有限发射资源的利用效率，并能够提升对目标的跟踪精度。

背景技术

近年来，随着科学技术和武器装备的发展，单个雷达站已难以应对越来越复杂的作战环境，使用传统的组网雷达系统可有效弥补单个雷达站对目标探测跟踪的不足，基于组网雷达系统的目标定位和跟踪精度与雷达站的数量和各个雷达站的发射信号功率等许多因素有关，当雷达站数量越多、发射信号功率越高，目标的定位和跟踪精度就越高。然而对于一些特定的应用场合(比如总能量有限的组网雷达系统网络进行目标跟踪，或者军事应用中低截获的需求等)，需要限制组网雷达系统的发射总功率。因此在资源有限的约束下，动态协调组网雷达系统中各个雷达站的发射信号功率，能够使得组网雷达系统具有更好的目标跟踪性能。

同时，对于集中式融合框架下的组网雷达系统，所有雷达站的测量数据都需要传送到中心处理器进行处理和融合；然而，中心处理器的实时处理能力是有限的，各个时刻传输到中心处理器的数据总量必须是有限的。在给定过采样系数的情况下，信号带宽越宽，采样频率越高，对应雷达站传输至中心处理器的数据量越大。因此，当中心处理器的实时处理能力有限时，需要控制各个雷达站传输的数据量，并动态分配组网雷达系统的带宽资源。

Alfred O.Hero和Douglas Cochran在发表的论文“Hero A O,Cochran D.Sensormanagement:Past,present,and future[J].IEEE Sensors Journal,2011,11(12):3064-3075.”中提出了一种基于雷达网络的认知跟踪方法，将目标定位误差的CRLB作为功率分配的代价函数，目的是合理分配系统固定的功率资源，使目标定位误差的CRLB最小。然而，该论文将功率分配看作一个非凸优化问题，并用贪婪算法进行了求解，而贪婪算法计算量较大，还可能得不到最优解。

西安电子科技大学在其申请的专利“用于雷达多目标跟踪的多波束发射功率动态分配方法”(专利申请号：201110260636.6，公布号：102426358A)中公开了一种用于雷达多目标跟踪的多波束发射功率动态分配方法,解决单个雷达站进行多目标跟踪时的跟踪性能差的问题，但是该方法无法在传统的组网雷达系统中应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种用于目标跟踪的组网雷达系统功率和带宽联合分配方法，该种用于目标跟踪的组网雷达系统功率和带宽联合分配方法在系统资源约束的条件下，能够增强组网雷达系统对目标的检测跟踪性能。

本发明的基本思路：首先建立目标的运动模型以及组网雷达系统，以最小化目标跟踪误差为代价，设计代价函数，建立资源分配的数学优化模型；结合数学优化工具，求解该模型，获取网络化雷达系统的优化发射参数，进而在组网雷达系统发射总功率和实时处理能力有限的条件下，提升对目标的跟踪性能。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种用于目标跟踪的组网雷达系统功率和带宽联合分配方法，包括以下步骤：