[发明专利]旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法

说明书

本发明涉及一种旋转相控阵雷达基于目标先验参数的变数据率跟踪方法，转相控阵雷达由于天线面阵旋转和电子波束偏移限制，当目标位于天线面阵的背面时，雷达的波束无法照射到目标，每个天线周期存在目标跟踪的窗口期，因此可连续取值的基于残差的自适应跟踪资源分配算法不适用于旋转相控阵雷达。在Cohen研究基础上，提出一种基于目标先验参数的变数据率跟踪方法法应用于旋转相控阵雷达目标跟踪，本发明基于目标的先验参数，包括该目标的最大机动加速度和最大航速，实时计算目标在当前距离上目标机动产生的最大跟踪残差，确保雷达的跟踪波束宽度对目标的覆盖，计算出最大的跟踪数据率，兼顾目标跟踪稳定性前提下，跟踪资源使用最少。

技术领域

本发明涉及旋转相控阵雷达跟踪任务资源优化分配方法。

背景技术

相控阵雷达采用具有波束捷变能力阵列天线，可执行搜索、目标跟踪、制导等多种任务，为充分发挥相控阵雷达作战效能，需要根据当前态势和任务负载情形，基于自适应的策略对资源使用进行优化调度。对相控阵雷达资源调度优化主要涉及三个方向：

1.任务冲突消解：若多个异类任务竞争同一时间片资源，基于任务时间窗和优先级在调度策略约束下通过各种自适应波束编排算法，使系统在有限时间内执行尽可能多的任务。基于优先级调度方法主要有截止期最早最优先(earliest deadline first，简称EDF)、空闲时间最短最优先(least slack first，简称LSF)、最早放行最优先、可达截止期最早最优先、价值最高最优先、价值密度最大最优先等策略。

2.搜索资源优化：包括最优波位编排、搜索空域划分和搜索周期设计，在保证空域覆盖和对目标发现概率基础上，使搜索消耗时间最少。

3.跟踪资源优化：包括目标跟踪周期和每次跟踪驻留时间，通常跟踪周期高目标跟踪精度高，跟踪成功率高，但消耗时间资源多，跟踪周期低时间资源消耗少，目标机动时会跑出波门，对目标重新捕获需要更多时间资源。需要研究一种优化策略，在保证跟踪精度和跟踪成功率基础上，自适应调整目标跟踪周期。

国内外研究在固定面阵相控阵雷达上取得了很好效果，固定面阵相控阵雷达由3个或4个面阵覆盖360度探测空域，电子波束可以实时无惯性照射到威力范围内任一目标，跟踪周期可依据某种准则连续取值，范围覆盖0.1秒到十几秒之间。相比于固定面阵相控阵雷达旋转相控阵雷达有其自身特点：

Cohen在中利用残差与归一化的噪声方差比值，确定下一时刻跟踪周期，跟踪周期随目标机动自适应减小，为防止无限制增加和减小跟踪周期限制在0.25-4秒范围内。该方法没有考虑目标的先验参数和当前态势，当目标匀速直线运动飞向雷达时，按照传统的算法会跟踪4秒的跟踪数据率，在距离雷达较近的距离段上，目标作强机动，此时4秒的数据率会导致目标飞出关联波门，造成目标的失跟，而当目标距离雷达较远时，采用4秒数据率又会造成资源的浪费。

在旋转相控阵雷达的自适应数据率跟踪中，当目标处于匀速直线运动时，为了防止目标突然机动造成失跟，需要根据目标的最大加速度和目标的距离对跟踪数据率的最大值实时计算，而国内外文献未见相关的研究和报道。

发明内容

为了解决传统的自适应资源优化分配方法中，根据残差计算跟踪数据率，没有考虑目标的先验参数和当前态势，目标匀速直线运动时在所有距离段采用相同的跟踪周期，对近距离的目标会造成失跟，对远处的目标会造成时间资源的浪费的问题，本发明提出一种基于目标先验参数的资源优化分配算法应用于旋转相控阵雷达目标跟踪。本发明基于目标的先验参数，包括该目标的最大机动加速度和最大航速，实时计算目标在当前距离上目标机动产生的最大跟踪残差，确保雷达的跟踪波束宽度对目标的覆盖，计算出最大的跟踪数据率，兼顾目标跟踪稳定性和精度的前提下，使目标跟踪花费的时间资源最少。

本发明技术方案包含以下步骤：

S1.计算下一跟踪周期的最大值T_max：

T_max＝(tan(φ)*r*β/u)^0.5