本发明专利技术公开一种机载相控阵雷达低空目标最优搜索方法，应用于雷达信号处理技术领域，针对现有技术存在的对于复杂的低空环境，难以实现目标的有效检测的问题，本发明专利技术首先根据机载平台运动规律和搜索探测空间构型导出空域搜索模型；然后利用地面高程先验信息实时解算各搜索波束位置的最优距离门；再根据机场位置和规模信息导出各搜索波束位置的实时目标出现概率分布，以获取搜索空域内目标分布权重；最后，将最优搜索问题被转化为最小平均发现时间和最大平均检测概率约束下的多目标优化问题，通过遗传算法求解各波束位置的最优搜索数据率。据率。据率。
【技术实现步骤摘要】
一种机载相控阵雷达低空目标最优搜索方法
[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，特别涉及一种机载相控阵雷达低空目标搜索技术。
技术介绍
[0002]相比传统机械扫描雷达，相控阵雷达利用的电控阵列天线提供了极强的波束捷变能力和波束控制能力在空域搜索、监视及预警系统中发挥着极为重要的作用。然而，在现有相控阵雷达的常规搜索模式时间消耗过长，导致重访效率低，不利于及时发现目标。此外，对于低空目标的搜索探测，还需解决强地杂波下的低检测概率难题。
[0003]为实现有限搜索资源下实现雷达搜索性能的最优化，文献“Xu B,Yang C,Mao S,et al.Adaptive search strategy in phased array radars[C],International Conference on Radar,IEEE Xplore,2001.”提出了一种基于空域划分的搜索算法，通过手动设定不同空域的权重，降低了空域目标的发现时间，但是该方法依赖于用户参数，无法实现自适应搜索探测。文献“Lu J,Hu W,Xiao H,et al.Novel cued search strategy based on information gain for phased array radar[J],Journal of Systems Engineering and Electronics,2008,pp.292
‑
297.”基于引导信息，提出了一种基于最大信息增益原理的搜索策略，该方法在雷达检测前预测每个波束位置的信息增益，并依照最大信息增益大小顺序搜索各波束位置，提高了搜索效率。但是，该方法是基于目标的指示引导信息从而对小范围空域进行的优化搜索，对于大范围搜索的低空目标，往往难以得到有效的指示引导信息。文献“Wu Q,Jin L,Feng Z,et al.Optimal guided search based on average discovering time for phased array radar[C].2016 CIE International Conference on Radar(RADAR).2016.”利用目标威胁度信息进行空域划分，建立了目标平均发现时间模型，得到了单目标和多目标条件下的最优搜索参数。然而，该方法没有考虑平均目标检测概率，对于复杂的低空环境，难以实现目标的有效检测。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种记载相控阵雷达低空目标最优搜索方法，充分利用DEM与起降区位置等先验知识，结合机载雷达搜索模型，消除了低空目标的地杂波影响。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：一种机载相控阵雷达低空目标最优搜索方法，包括：
[0006]A1、根据利用地面高程先验信息实时解算各搜索波束位置的最优距离门；
[0007]A2、根据最优距离门得到目标检测概率；
[0008]A3、根据利用地面高程先验信息、机场位置信息以及机场规模信息，得到搜索空域内目标分布权重；
[0009]A4、根据搜索空域内目标分布权重与目标检测概率，得到平均目标检测概率；
[0010]A5、以最大平均目标检测概率和最短目标发现时间为目标优化函数，将最优搜索
问题转化为搜索资源有限条件下的约束多目标优化问题；
[0011]A6、通过求解步骤A5中的多目标优化问题，得到最优搜索结果。
[0012]步骤A1所述最优距离门计算式为：
[0013][0014]R
i
是第i个波束脚印内雷达平台到地面距离的集合，其计算式为：
[0015][0016]本专利技术的有益效果：本专利技术充分利用DEM与起降区位置等先验知识，结合机载雷达搜索模型，消除了低空目标的地杂波影响，并通过利用智能优化算法优化各波束位置的搜索数据率，实现了对空中目标快速且准确地搜索，提高了检测概率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术前视低空目标最优搜索方法的流程示意图。
[0018]图2是本专利技术前视低空目标最优搜索几何模型结构图。
[0019]图3是本专利技术具体实施例中采用地面高程DEM场景图。
[0020]图4是对感兴趣搜索区域内地面高程DEM的投影变换结果。
[0021]图5是各波束位置的最优搜索距离门计算结果。
[0022]图6是各波束位置的目标先验概率分布计算结果。
[0023]图7是具体实施例中各种方法的平均目标检测概率对比结果。
[0024]图8是具体实施例中各种方法的平均目标检测概率对比结果。
[0025]图9是具体实施例中各种方法的搜索性能随SNR0变化的对比结果。
具体实施方式
[0026]为便于本领域技术人员理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合附图对本
技术实现思路
进一步阐释。
[0027]本专利技术最优搜索方法的流程示意图如图1所示，具体过程如下：
[0028]步骤一：空域搜索模型。
[0029]机载雷达平台和搜索区域的几何模型如图2所示，选取如表1所示的雷达仿真系统参数。在Oxyz直角坐标系下，假定雷达平台以速度v沿y轴匀速飞行，设初始位置为(0,0,H)。H为平台飞行高度，本实施例中H＝9000m。设速度方向为俯仰参考方向，x轴方向为方位参考方向。感兴趣的搜索空域的方位范围和俯仰范围可以分别表示为[θ
min
,θ
max
]和将感兴趣的空域离散分为等大小的N
Ω
个单元，记为本实施例中N
Ω
＝617。其中每个单元表示雷达半功率波束覆盖范围，发射天线波束宽度的立体角为
△
Ω，本实施例中
[0030]表1 搜索雷达系统参数表
[0031][0032]假定单次照射第i个波束位置的驻留时间为T
d
，本实施例中T
d
＝5ms，根据搜索雷达方程，第i个波束位置的信噪比可以表示为
[0033][0034]其中，P
av
为平均发射功率，A
e
为有效天线面积，σ为目标有效反射面积，k
B
为玻尔兹曼常数，T
e
为雷达系统温度，L
s
为总的系统损耗，R
i
为第i个波束位置的目标探测距离；本实施例中P
av
＝10KW，A
e
＝Gλ2/4π＝7.96m2，σ＝1m2，k
B
＝1.38
×
10
‑
23
J/K，雷达系统温度T
e
＝627.1K，总的系统损耗L
s
＝7dB。
[0035]对于Swerling
‑
I型目标，在虚警概率为P
fa
时，第i个波束位置的单次目标检测概率可以记为计算式如下：
[0036][003本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机载相控阵雷达低空目标最优搜索方法，其特征在于，包括：A1、根据利用地面高程先验信息实时解算各搜索波束位置的最优距离门；A2、根据最优距离门得到目标检测概率；A3、根据利用地面高程先验信息、机场位置信息以及机场规模信息，得到搜索空域内目标分布权重；A4、根据搜索空域内目标分布权重与目标检测概率，得到平均目标检测概率；A5、以最大平均目标检测概率和最短目标发现时间为目标优化函数，将最优搜索问题转化为搜索资源有限条件下的约束多目标优化问题；A6、通过求解步骤A5中的多目标优化问题，得到最优搜索结果。2.根据权利要求1所述的一种机载相控阵雷达低空目标最优搜索方法，其特征在于，步骤A1所述最优距离门计算式为：其中，θ表示方位，表示俯仰角，R
i
是第i个波束脚印内雷达平台到地面距离的集合。3.根据权利要求2所述的一种机载相控阵雷达低空目标最优搜索方法，其特征在于，R
i
计算式为：计算式为：为经过投影变换后的极坐标下的高程矩阵，H为平台飞行高度，k＝1,2,
…
,K
i
，l＝1,2,<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建宇，黄钰林，罗嘉伟，张永超，张寅，杨海光，张永伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。