相控陣?yán)走_(dá)自適應(yīng)資源管理技術(shù)研究.pdf

1、相控陣天線波束指向可在微秒到百微秒級(jí)進(jìn)行變化，使得相控陣?yán)走_(dá)具有極大的靈活性，能同時(shí)完成多部雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)功能。同時(shí)，在主控計(jì)算機(jī)的控制下，相控陣?yán)走_(dá)可自適應(yīng)地改變工作方式和工作參數(shù)，以適應(yīng)外界變化的環(huán)境。為充分發(fā)揮系統(tǒng)性能，必需對(duì)相控陣?yán)走_(dá)實(shí)施有效的資源管理，以使得系統(tǒng)有限的資源在多任務(wù)之間進(jìn)行合理的動(dòng)態(tài)分配。 論文圍繞相控陣?yán)走_(dá)時(shí)間資源管理、波形管理、時(shí)間能量資源聯(lián)合管理以及波束駐留調(diào)度方法進(jìn)行研究。首先，從機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤算法出發(fā)

2、，介紹了交互多模型(InteractingMultipleModel，IMM)跟蹤算法。為進(jìn)一步提高跟蹤精度，在傳統(tǒng)IMM算法中引入多分辨思想，采用多速率模型構(gòu)成模型集合實(shí)現(xiàn)交互濾波，并提出了一種采用多速率交互多模型實(shí)現(xiàn)目標(biāo)全速率跟蹤的方法。 相控陣?yán)走_(dá)時(shí)間資源管理是通過自適應(yīng)雷達(dá)任務(wù)的采樣周期來實(shí)現(xiàn)的，論文重點(diǎn)討論了基于IMM算法的自適應(yīng)采樣周期方法。在對(duì)幾種基于固定結(jié)構(gòu)IMM的自適應(yīng)采樣周期算法介紹的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)遞推法的

3、不足提出了改進(jìn)算法。變結(jié)構(gòu)IMM算法有效解決了固定結(jié)構(gòu)算法的模型選擇問題，由變結(jié)構(gòu)算法的基本原理出發(fā)，提出了一種基于自適應(yīng)網(wǎng)格IMM的自適應(yīng)采樣周期算法。上述兩種算法中均引入了可控參數(shù)，通過對(duì)它的調(diào)整能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤精度與系統(tǒng)負(fù)載之間的平衡，體現(xiàn)了相應(yīng)算法的靈活性。此外，為實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)環(huán)境下的時(shí)間資源管理，借鑒用于解決集中式多傳感器系統(tǒng)中傳感器組合問題的協(xié)方差控制思想，給出了基于IMM的多目標(biāo)時(shí)間資源管理算法。 對(duì)于相控陣?yán)走_(dá)波形管

4、理，研究了兩種基于IMM的自適應(yīng)波形策略：協(xié)方差矩陣“正交”法和互信息量法。通過采用IMM濾波器輸出的目標(biāo)預(yù)測(cè)協(xié)方差矩陣作為跟蹤協(xié)方差，對(duì)傳統(tǒng)協(xié)方差矩陣“正交”法進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)的協(xié)方差矩陣“正交”法與互信息量自適應(yīng)波形算法相比，兩者的速度跟蹤效果相當(dāng)，但是，前者能獲得更小的位置跟蹤誤差。在此基礎(chǔ)上，將自適應(yīng)波形與自適應(yīng)采樣周期方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間資源及發(fā)射波形的聯(lián)合管理。為實(shí)現(xiàn)時(shí)間能量資源聯(lián)合管理，采用基于服務(wù)質(zhì)量的資源分配(Qua

5、lity—of—servicebasedResourceAllocationModel，Q—RAM)方法對(duì)雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度、發(fā)射功率以及任務(wù)采樣周期同時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)控制。為了避免系統(tǒng)資源隨著任務(wù)狀態(tài)的變化而頻繁重新配置，結(jié)合服務(wù)級(jí)思想，得到了基于服務(wù)級(jí)的Q—RAM資源分配算法，此算法能在減少資源重新配置次數(shù)的同時(shí)，獲得與基本Q—RAM算法相當(dāng)?shù)南到y(tǒng)總效益。 在相控陣?yán)走_(dá)波束駐留調(diào)度中，重點(diǎn)研究波束駐留自適應(yīng)調(diào)度算法?，F(xiàn)有的波束駐留

6、自適應(yīng)調(diào)度算法僅考慮了系統(tǒng)的時(shí)間資源約束，而忽略了能量約束。針對(duì)這一問題，分別提出基于調(diào)度收益和基于在線脈沖交錯(cuò)的波束駐留自適應(yīng)調(diào)度算法。前者從調(diào)度收益角度出發(fā)建立了調(diào)度問題的最優(yōu)化模型，該模型中同時(shí)考慮了時(shí)間能量約束以及脈沖交錯(cuò)技術(shù)；后者則在脈沖交錯(cuò)的過程中實(shí)現(xiàn)時(shí)間能量資源約束。與現(xiàn)有調(diào)度算法相比，這兩種算法均能有效地降低任務(wù)丟失率，提高系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)價(jià)值率和時(shí)間利用率。此外，根據(jù)數(shù)字陣列雷達(dá)(DigtalArrayRadar，DAR)信號(hào)