[发明专利]非理想检测下多雷达网络功率与带宽联合优化分配方法及系统

权利要求书

1.非理想检测下多雷达网络功率与带宽联合优化分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建由M部独立分布的雷达网络组成的多雷达网络对多目标跟踪的场景，每部雷达网络中包含N个雷达节点，其中第m部雷达网络中的第n个雷达节点的坐标为(x_n,m,y_n,m)，在多雷达网络系统的监视区域中存在Q个做匀速直线运动的独立目标，其中第q个目标的初始位置和初始速度分别设为和建立目标运动模型以及雷达量测模型；目标运动模型中目标的运动状态表示为：

其中，表示第q个目标在k时刻的状态，F是目标的状态转移矩阵，表示第q个目标在k-1时刻的状态，是零均值白色高斯过程噪声；

雷达量测模型中的量测方程为：

其中，表示k时刻第m部雷达网络中的第n个雷达节点对目标q的量测矢量，表示目标q在k时刻状态的非线性量测函数，是零均值白色高斯量测噪声，为二元变量，用来表征雷达节点与目标的配对指标；表达式为：

S2、以雷达节点选择方式、雷达辐射功率、雷达信号有效带宽为自变量，构造非理想检测下目标状态估计误差的预测BCRLB矩阵，取其对角线上的第1个和第2个元素之和作为目标跟踪精度的衡量指标；非理想检测下目标状态估计误差的预测BCRLB矩阵为：

其中，表示非理想检测环境下的贝叶斯信息矩阵BIM的逆矩阵，表示第q个目标在k时刻的状态，为二元变量，用来表征雷达节点与目标的配对指标，表示k时刻第n个雷达节点照射目标q的平均辐射功率，表示k时刻第n个雷达节点对目标q发射信号的有效带宽，表示在多雷达网络中一共有I个雷达节点同时对第q个目标进行照射时，得到的第i种检测到或者未检测到的情况，i＝1,2,…,2^I；表示情况发生的概率；

目标跟踪精度的衡量指标为：

其中，分别表示非理想检测下目标状态估计误差的预测BCRLB矩阵中对角线第1个元素与第2个元素；

S3、以系统的射频辐射资源以及给定的目标跟踪精度门限为约束条件，以最小化各雷达节点照射目标的辐射功率总和为优化目标，建立非理想检测下多雷达网络功率与带宽联合优化模型；表达式为：

其中，为二元变量，用来表征雷达节点与目标的配对指标，表示k时刻第n个雷达节点照射目标q的平均辐射功率，表示k时刻第n个雷达节点对目标q发射信号的有效带宽；N表示第m部雷达网络中的雷达节点的个数；η表示设定的目标跟踪精度门限，P_min和P_max分别是雷达辐射功率的下限和上限，β_min和β_max分别是发射信号带宽的下限和上限，β_total表示照射单个目标的所有雷达发射信号带宽之和，表示k时刻每个雷达节点最多只跟踪1个目标，表示k时刻在多雷达网络中每个目标固定由L个雷达节点进行跟踪；

S4、采用两步分解算法求解非理想检测下多雷达网络功率与带宽联合优化模型，先求解雷达节点的选择问题，接着再求解辐射功率和带宽的优化分配问题；具体包括以下步骤：

S41、分别定义两个初始的辐射功率矩阵和发射带宽矩阵多雷达网络根据矩阵和分配给每个雷达节点相应的初始辐射功率和发射带宽对目标q进行照射，将二元变量松弛为非理想检测下多雷达网络功率与带宽联合优化模型公式简化为仅含有雷达节点选择约束条件的函数，如下式所示：

其中，表示k时刻第n个雷达节点照射目标q的初始辐射功率，表示分配初始功率和初始带宽之后的目标跟踪精度衡量指标，为二元变量，用来表征雷达节点与目标的配对指标，η表示设定的目标跟踪精度门限，N表示第m部雷达网络中的雷达节点的个数；表示k时刻每个雷达节点最多只跟踪1个目标，表示k时刻在多雷达网络中每个目标固定由L个雷达节点进行跟踪；

采用内点法求解出将降序排列，从高到低依次选取相对应的雷达节点直到满足约束条件最后，将已选取的雷达节点与目标的配对指标设成将所有未选取的雷达节点与目标的配对指标设成

S42、通过步骤S41中对雷达节点的求解，非理想检测下多雷达网络功率与带宽联合优化模型公式进一步简化为：

其中，表示步骤S41中求解出的k时刻第n个雷达节点与目标q的配对指标，表示求解步骤41之后得到的目标跟踪精度衡量指标，表示k时刻第n个雷达节点照射目标q的平均辐射功率，表示k时刻第n个雷达节点对目标q发射信号的有效带宽；P_min和P_max分别是雷达辐射功率的下限和上限，β_min和β_max分别是发射信号带宽的下限和上限，β_total表示照射单个目标的所有雷达发射信号带宽之和；

S43、跳转步骤S41，将步骤S42得到的功率和带宽优化分配结果替代步骤S41中的和进行雷达节点选择的迭代求解；重复步骤S41～S43，直到连续两次迭代的目标函数值之差小于一个固定值，停止迭代，得到最终的优化分配结果。