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反导预警相控阵雷达网目标分配方法

杨善超 田康生 吴卫华 刘文俭 周广涛

杨善超, 田康生, 吴卫华, 等 . 反导预警相控阵雷达网目标分配方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(7): 1325-1334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0473
引用本文: 杨善超, 田康生, 吴卫华, 等 . 反导预警相控阵雷达网目标分配方法[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(7): 1325-1334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0473
YANG Shanchao, TIAN Kangsheng, WU Weihua, et al. Target assignment method for phased array radar network in anti-missile early warning[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(7): 1325-1334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0473(in Chinese)
Citation: YANG Shanchao, TIAN Kangsheng, WU Weihua, et al. Target assignment method for phased array radar network in anti-missile early warning[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(7): 1325-1334. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0473(in Chinese)

反导预警相控阵雷达网目标分配方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0473
基金项目: 

国家“863”计划 2015AA7056045

国家自然科学金 61601510

详细信息
    作者简介:

    杨善超  男, 博士研究生。主要研究方向:相控阵雷达组网资源管理

    田康生  男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:相控阵雷达组网资源管理

    通讯作者:

    田康生, E-mail: Tiankangsheng@sohu.com

  • 中图分类号: TN958.92

Target assignment method for phased array radar network in anti-missile early warning

Funds: 

National High-tech Research and Development Program of China 2015AA7056045

National Natural Science Foundation of China 61601510

More Information
  • 摘要:

    针对相控阵雷达网跟踪弹道导弹目标时的资源管理问题,分析阐述反导预警作战场景,提出综合目标跟踪精度和雷达切换频率的目标分配效益函数,从雷达能量、时间及雷达与目标可见性三方面建立约束条件,以准确反映目标分配过程中的实际限制,在此基础上构建反导预警相控阵雷达网目标分配模型。根据反导预警任务特点,设置目标分配的自适应间隔,以提高模型设计合理性。就稀疏弹道导弹目标跟踪、密集弹道导弹目标跟踪2种场景进行仿真实验,结果表明:运用所提方法能够有效实现目标分配,提升相控阵雷达网资源利用效率,并能够减少雷达切换次数。

     

  • 图 1  雷达布局

    Figure 1.  Layout of radars

    图 2  雷达驻留模型

    Figure 2.  Radar dwell model

    图 3  目标跟踪完整度(实验1)

    Figure 3.  Tracking completeness of targets (Experiment 1)

    图 4  雷达帧周期(实验1)

    Figure 4.  Frame time of radars (Experiment 1)

    图 5  雷达跟踪占有率(实验1)

    Figure 5.  Tracking occupancy of radars (Experiment 1)

    图 6  目标跟踪完整度(实验2)

    Figure 6.  Tracking completeness of targets (Experiment 2)

    图 7  雷达帧周期(实验2)

    Figure 7.  Frame time of radars (Experiment 2)

    图 8  雷达跟踪占有率(实验2)

    Figure 8.  Tracking occupancy of radars (Experiment 2)

    图 9  目标跟踪完整度(实验3)

    Figure 9.  Tracking completeness of targets (Experiment 3)

    图 10  平均目标跟踪位置误差

    Figure 10.  Average of targets tracking position error

    表  1  导弹射程及发射点坐标

    Table  1.   Missile range and launch point coordinates

    导弹 射程/km 发射点坐标/(°)
    M1 1 500 (128.175, 37.600)
    M2 (127.175, 36.600)
    M3 2 000 (131.528, 33.720)
    M4 (131.156, 31.864)
    M5 (131.156, 31.864)
    M6 (130.508, 29.043)
    M7 (130.175, 17.489)
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    表  2  雷达相关参数

    Table  2.   Radar related parameters

    相关参数 数值
    信号重复周期/ms 50
    发射器长度/ms 5
    最大搜索间隔时间/s 30
    最大时间资源利用率/% 90
    最大平均功率/kW 60
    峰值发射功率/kW 250
    最大能量资源利用率/% 90
    脉冲重复次数 2
    半功率波束宽度/(°) 2
    基准信噪比/dB 17.6
    对导弹目标的量测噪声 diag[500, 500, 500]
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    表  3  目标相关参数

    Table  3.   Target related parameters

    目标 优先级 采样间隔/s 过程噪声
    M1 3 0.25 diag[1, 1, 1]
    M2 3 0.25
    M3 2 0.5
    M4 2 0.5
    M5 1 1
    M6 1 1
    M7 1 1
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    表  4  遗传算法参数设置

    Table  4.   Parameter setting of genetic algorithm

    参数 数值
    种群规模 20
    交叉概率 0.8
    变异概率 0.2
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    表  5  目标分配方案(实验1)

    Table  5.   Target assignment scheme (Experiment 1)

    分配时刻/s R1 R2
    0 M1, M2, M3 M4, M5, M7
    12 M1, M2, M3 M4, M5, M6, M7
    74 M1, M2, M3, M4 M5, M6, M7
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    表  6  目标簇编号及优先级

    Table  6.   Target cluster number and priorities

    目标簇 优先级
    {M1}:M1~M5 3
    {M2}:M6~M10 3
    {M3}:M11~M15 2
    {M4}:M16~M20 2
    {M5}:M21~M25 1
    {M6}:M26~M30 1
    {M7}:M31~M35 1
    注:{M1}表示实验1中M1在关机点后产生的目标集合,其他类似。
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    表  7  目标分配方案(实验2)

    Table  7.   Target assignment scheme (Experiment 2)

    分配时刻/s R1 R2
    0 {M1}, {M2}, {M3} {M4}, {M5}, {M7}
    12 {M1}, {M2}, {M3} {M4}, {M5}{M6}, {M7}
    74 {M1}, {M2},{M3}, {M4} {M5}, {M6}, {M7}
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    表  8  两次实验结果对比

    Table  8.   Comparison of two experimental results

    指标 实验1 实验2
    FT1/s 1.62 6.41
    FT2/s 0.47 6.08
    TO1 0.11 0.18
    TO2 0.10 0.13
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    表  9  雷达平均切换次数对比

    Table  9.   Comparison of average switching times of radar

    指标 本文方法 协方差控制分配方法
    雷达平均切换次数 1.8 10.7
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-02
  • 录用日期:  2019-12-01
  • 刊出日期:  2020-07-20

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