CN107330036A - 一种频率扫描策略优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种频率扫描策略优化方法，选择需要频率扫描的辐射源对象；对于两个以上辐射源，根据各自的频率扫描策略参数，对辐射源对象进行频率扫描策略制定与优化；所述频率扫描策略参数包括最小扫描驻留时间MDT、最大扫描驻留时间EDT和重访时间RVT。与现有技术相比，根据不同的任务和辐射源对象，设计相对应的频率扫描优化策略，通过对侦察资源的灵活调动，实现了对多辐射源信号的宽频段高效侦察，提高资源的利用率，避免因为资源堆积带来的成本高等问题。

Description

一种频率扫描策略优化方法

技术领域

本发明涉及一种面向电子工程应用的信号处理与控制技术，特别是涉及一种适用于信号侦察系统的频率扫描策略优化与制定。

背景技术

信号侦察系统主要用于侦察感兴趣辐射源产生的信号。信号侦察系统在无线电探测领域、通信领域等都有应用，它们需要在很宽的频率范围内实现对信号的截获和监视，还需要同时侦察一个或者多个不同辐射源产生的信号。随着环境越来越复杂，侦察系统需要同时覆盖很宽的频率范围，并且需要侦察的辐射源信号数量大大增多，但是侦察系统的资源是有限的，受元器件水平和侦察性能等约束条件的制约，侦察系统瞬时工作处理的频率带宽通常远远小于需要监视的频谱带宽，在资源一定的情况下，难以同时对所有频段的辐射源信号进行侦察。在有限的资源条件下，如何高效的对所有频段感兴趣的辐射源信号进行侦察，是一个迫切需要解决的关键问题，确切的说，需要制定一种切实有效的频率扫描策略优化方法通过对侦察资源的灵活调度来实现对关注辐射源信号的宽频段高效侦察，这也是本发明重点解决的问题。

目前的侦察系统大多通过资源堆积或者均匀扫描的方式来实现宽频段侦察，主要存在以下问题：

(1)传统的侦察系统资源都是相对固定的，不能灵活调动，通过资源堆积提升能力，实现对多辐射源信号的宽频段同时截获，随着频率范围的不断增大和辐射源目标的不断增多，由于实际中对于侦察系统体积、重量、功耗等因素的制约，通过资源堆积的方式很难实现，而且成本太高。因而需要制定频率扫描优化策略，通过对侦察资源进行灵活的优化调度来提升能力，降低资源规模，控制成本。

(2)传统宽频段均匀扫描的方式虽然兼顾的频域范围广，但是会浪费很多资源在没有信号的频段上，资源利用率低，且截获概率低，耗时长，对于重点辐射源信号不能重点关注，这种方式对于未知的信号比较适合。然而，对于感兴趣的已有信息库或者先验信息的已知信号，可以合理利用信息库和先验信息针对性制定更高效的频率扫描策略优化方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够对侦察资源进行灵活的优化调度来提升能力，降低资源规模，控制成本的频率扫描策略优化方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种频率扫描策略优化方法，具体方法为：选择需要频率扫描的辐射源对象；对于两个以上辐射源，根据各自的频率扫描策略参数，对辐射源对象进行频率扫描策略优化与制定；所述频率扫描策略参数包括最小扫描驻留时间MDT、最大扫描驻留时间EDT和重访时间RVT；

扫描策略优化的方法包括，对于重访时间相同的辐射源，作为一组频率扫描对象；其中，将最小扫描驻留时间值最大的辐射源对应的最小扫描驻留时间值、最大扫描驻留时间值和重访时间值，作为本组组频率扫描对象的最小扫描驻留时间值、最大扫描驻留时间值和重访时间值；将重要程度值最大的值作为本组频率扫描对象的重要程度值；

对优化后的扫描策略进行制定的方法包括，对于没有信号的频段用较少资源或者不进行扫描，对于辐射源多的组和/或指定的重要的辐射源分配较多的资源进行扫描，对于重要程度高的辐射源信号优先进行扫描。

所述扫描策略优化的方法还包括，对频率扫描对象组之间，进行两两对比，对于重访时间长的一组，比较其最小扫描驻留时间值和最大扫描驻留时间值是否均比重访时间短的一组的最小扫描驻留时间值和最大扫描驻留时间值短，如果是，则将重访时间长的一组辐射源合并到重访时间短的一组作为一组频率扫描对象，并将合并后的组中的重要程度值修改为合并前两组中重要程度值最大的值，其他值不变；直到把所有的频率扫描对象组对比完；所述所有的频率扫描对象组包括新合并后的频率扫描对象组。

所述扫描策略优化的方法还包括，将某一组频率扫描对象跟其他各组频率扫描对象，进行两两对比，如果所述某一组频率扫描对象满足则将对比的两组频率扫描对象进行合并为一组；合并后的组中，MDT值取所述两组频率扫描对象中MDT值最小的那个值，EDT值取两组组频率扫描对象中的最大值，RVT值取两组频率扫描对象中的最小值，重要程度值取两组频率扫描对象中的最大值；直到把所有的频率扫描对象组对比完；所述所有的频率扫描对象组包括新合并后的频率扫描对象组；其中，MDT_N为当前最小扫描驻留时间，RVT_N为当前重访时间，MDT_MIN和RVT_MIN分别为选择对比的两组频率扫描对象组中最大扫描驻留时间的最小值和重访时间的最小值。

对优化后的扫描策略进行制定的方法还包括，根据公式制定选择的所有辐射源对象所需要的总的频率扫描资源；其中，Cost为扫描代价，MDT_MAX指选择的所有辐射源对象中所有最小扫描驻留时间MDT的最大值，RVT_MIN指选择的所有辐射源对象中所有重访时间RVT的最小值；Cost的值越大，则需要分配的总的频率扫描资源越多，Cost的值越小，则需要分配的总的频率扫描资源越少。

所述方法还包括，基于需要频率扫描的辐射源对象的辐射源特征参数选取需要频率扫描的辐射源对象；所述辐射源特征参数包括辐射源类型、频段、脉冲重复间隔和重要程度。

所述方法还包括，根据已知的辐射源信息，建立信号数据库；所述信号数据库包括所述辐射源特征参数和频率扫描策略参数；所述需要频率扫描的辐射源对象的辐射源特征参数和频率扫描策略参数，从建立的信号数据中提取。

所述辐射源对象的选择，通过设定规则来自动选取或手动选取感兴趣的具体辐射源信号。

所述方法还包括，在侦察到新信号后需要将新信号的相关参数加入信号数据库中，实时对数据库进行更新。

所述信号数据库以信息矩阵的形式存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)根据不同的任务和辐射源对象，设计相对应的频率扫描优化策略，通过对侦察资源的灵活调动，实现了对多辐射源信号的宽频段高效侦察，提高资源的利用率，避免因为资源堆积带来的成本高等问题。

(2)通过对已知辐射源信号数据库的合理利用，根据选择辐射源对象的数据库参数信息(如：频段、脉冲重复间隔、重要程度等)，针对性制定频率扫描优化策略，对于对象多的频段用较多的资源进行扫描，对于没有信号的频段用较少资源或者不进行扫描，对于重要程度高的辐射源信号优先进行扫描。将主要资源用在重点关注的频段和辐射源，提高了信号截获概率，减小扫描时间和资源消耗。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的侦察系统结构示意图。

图2为本发明其中一实施例的辐射源信息数据库参数图。

图3为本发明其中一实施例的频率扫描策略优化与制定的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

具体实施例1

一种频率扫描策略优化方法，具体方法为：选择需要频率扫描的辐射源对象；对于两个以上辐射源，根据各自的频率扫描策略参数，对辐射源对象进行频率扫描策略制定与优化；所述频率扫描策略参数包括最小扫描驻留时间MDT、最大扫描驻留时间EDT和重访时间RVT等；

扫描策略优化的方法包括，对于重访时间相同的辐射源，作为一组频率扫描对象；其中，将最小扫描驻留时间值最大的辐射源对应的最小扫描驻留时间值、最大扫描驻留时间值和重访时间值，作为本组组频率扫描对象的最小扫描驻留时间值、最大扫描驻留时间值和重访时间值；将重要程度值最大的值作为本组频率扫描对象的重要程度值；

对优化后的扫描策略进行制定的方法包括，对于没有信号的频段用较少资源或者不进行扫描，对于辐射源多的组和/或指定的重要的辐射源分配较多的资源进行扫描，对于重要程度高的辐射源信号优先进行扫描。

在扫描策略制定过程中，依据制定的方法，也就是制定原则对扫描策略进行制定，本领域技术人员可以在考虑每组辐射源的多少以及重要程度基础上进行考虑如何灵活分配资源，例如在某一组辐射源多，而另一组虽然少但是更重要的情况下，两者所分配的资源可能是相同的，也可能是不同的，具体根据实际需求来进行分配。而对于没有选取的辐射源，则分配较少的资源或不进行分配。另外，需要在保证侦察性能的前提下，尽量减小资源消耗，最终得出优化的频率扫描策略。

对于频率扫描策略的优化，通过冗余扫描策略的排除、扫描策略的合并判断等实现优化。可以按照所选取的每个辐射源中的扫描重访时间RVT参数从小到大的顺序进行重新排序，当A和B重访时间RVT相同并且A的MDT大于等于B的MDT，那么B为冗余的扫描策略将B排除，与A合并为一组；因为A的策略已经能满足B的扫描需求，并将A的重要程度值变更为A和B中的最大值。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，所述扫描策略优化的方法还包括，对频率扫描对象组之间，进行两两对比，对于重访时间长的一组，比较其最小扫描驻留时间值和最大扫描驻留时间值是否均比重访时间短的一组的最小扫描驻留时间值和最大扫描驻留时间值短，如果是，则将重访时间长的一组辐射源合并到重访时间短的一组作为一组频率扫描对象，并将合并后的组中的重要程度值修改为合并前两组中重要程度值最大的值，其他值不变；直到把所有的频率扫描对象组对比完；所述所有的频率扫描对象组包括新合并后的频率扫描对象组。如果有一组C比另外一组D重访时间长，并且MDT和EDT要短，则C也为冗余扫描策略将C排除，与D合并为一组；因为D已经能满足C的扫描需求，将D的重要程度值变更为C和D中的最大值。

具体实施例3

在具体实施例1或2的基础上，所述扫描策略优化的方法还包括，将某一组频率扫描对象跟其他各组频率扫描对象，进行两两对比，如果所述某一组频率扫描对象满足则这个信号的扫描驻留时间MDT_N可以排除，与另外一组合并，两者可以进行合并MDT取MDT_MIN，在保证期望截获概率不变的前提下，通过减少最大扫描时间MDT_MAX来减小资源消耗；则将对比的两组频率扫描对象进行合并为一组；合并后的组中，MDT值取所述两组频率扫描对象中MDT值最小的那个值，EDT值取两组组频率扫描对象中的最大值，RVT值取两组频率扫描对象中的最小值，重要程度值取两组频率扫描对象中的最大值；直到把所有的频率扫描对象组对比完；所述所有的频率扫描对象组包括新合并后的频率扫描对象组；其中，MDT_N为当前最小扫描驻留时间，RVT_N为当前重访时间，MDT_MIN和RVT_MIN分别为选择对比的两组频率扫描对象组中最大扫描驻留时间的最小值和重访时间的最小值。原来矩阵中如果还剩余策略行，且剩余行数大于1，则重复进行。

具体实施例4

在具体实施例1到3之一的基础上，对优化后的扫描策略进行制定的方法还包括，根据公式制定选择的所有辐射源对象所需要的总的频率扫描资源；其中，Cost为扫描代价，MDT_MAX指选择的所有辐射源对象中所有最小扫描驻留时间MDT的最大值，RVT_MIN指选择的所有辐射源对象中所有重访时间RVT的最小值；Cost的值越大，则需要分配的总的频率扫描资源越多，Cost的值越小，则需要分配的总的频率扫描资源越少。在本具体实施例中，根据Cost，对扫描驻留时间的最大值MDT_MAX减小判定，很显然驻留时间越长资源消耗越大，重访时间越长扫描频率越慢资源消耗越小。

具体实施例5

在具体实施例1到4之一的基础上，所述方法还包括，基于需要频率扫描的辐射源对象的辐射源特征参数选取需要频率扫描的辐射源对象；所述辐射源特征参数包括辐射源类型、频段、脉冲重复间隔和重要程度等。

具体实施例6

在具体实施例5的基础上，所述方法还包括，根据已知的辐射源信息，建立信号数据库；所述信号数据库包括所述辐射源特征参数和频率扫描策略参数，是已知的辐射源信号的参数数据集合；所述需要频率扫描的辐射源对象的辐射源特征参数和频率扫描策略参数，从建立的信号数据中提取。信号数据库通过先验信息离线获取，当然在侦察到新信号后需要将新信号的相关参数加入信号数据库中。并且信号数据库可以是侦察系统中的一部分，也可以和侦察系统分离，例如在飞机执行任务时，飞机上的信号数据库可以布置在地面指挥中心。

在本具体实施例中，先通过已知的辐射源信息，建立信号数据库；该信号数据库可以通过离线的方式获取。然后，根据任务需求，选择需要侦察的辐射源对象，并将选择的对象对应的信号数据库信息提取出来。在本具体实施例中，对象的选取通过操作人员在人机交互界面完成，也可以设置其他的对象选择交互方式。最后，系统针对选择的对象，并根据对应的信号数据库信息，对这些对象进行频率扫描策略优化与制定。

具体实施例7

在具体实施例1到6之一的基础上，所述辐射源对象的选择，通过设定规则来自动选取(例如：选取某一频段的辐射源对象)或手动选取感兴趣的具体辐射源信号。

在本具体实施例中，在有了完整的信号数据库的前提下，操作员根据任务需求，选择需要侦察的辐射源对象。对象的选择可以通过设定规则来自动选取，例如：选取某一频段的辐射源对象，也可以手动选取感兴趣的具体辐射源信号。根据选择的辐射源对象，将其对应的信息数据库信息提取出来。

具体实施例8

在具体实施例6到7之一的基础上，所述方法还包括，在侦察到新信号后需要将新信号的相关参数加入信号数据库中，实时对数据库进行更新。并且信号数据库可以是侦察系统中的一部分，也可以和侦察系统分离，例如在飞机执行任务时，飞机上的信号数据库可以布置在地面指挥中心。

具体实施例9

在具体实施例6到8之一的基础上，所述信号数据库以信息矩阵的形式存储。

具体实施例10

信号侦察系统的结构示意图如图1所示，通过设计频率扫描策略优化方法，侦察系统可以同时侦察一个或者多个辐射源信号，侦察系统可能包含一个或者多个天线和接收机资源，用于接收和处理辐射源信号信息。辐射源信号可能处在不同的频段，类型包括雷达信号、通信信号、或者其他类型的信号。本发明主要在系统中，基于离线建立的辐射源信息库，设计一种用于信号侦察系统的频率扫描策略优化方法，然后接收机根据系统制定的频率扫描策略设定扫描频段和扫描时间参数，实现对辐射源目标的侦察。

本发明工作的基本过程包括如下三个部分：

(1)信号数据库生成

信号数据库是已知的辐射源信号的参数数据集合。信号数据库参数如图2所示，主要包括：辐射源特征参数和频率扫描策略参数，辐射源特征参数主要包括辐射源类型、频段、脉冲重复间隔PRI、重要程度等，扫描策略参数主要包括最小扫描驻留时间MDT、最大扫描驻留时间EDT和重访时间RVT等，以信息矩阵的形式存储，当然参数可能不仅仅局限于这些，还有别的参数也可以添加。为了详细说明本发明的工作流程，这里建立如表1所示的信息数据库。

表1信息数据库

(2)辐射源对象选择

根据任务需求，选择需要侦察的辐射源对象，可以选取某一频段的对象，也可以选择具体的某些对象，并将选择的对象对应的信息数据库信息提取出来。这里需要设计人机交互界面，用于操作员选取对象。这里将这些辐射源对象全部选取，共计12个辐射源对象。

(3)频率扫描策略制定与优化

针对选择的对象，并根据对应的信息数据库信息，对这些对象进行频率扫描策略制定与优化，对于对象多的频段用较多的资源进行扫描，对于没有信号的频段用较少资源或者不进行扫描，对于重要程度高的辐射源信号优先进行扫描。在保证侦察性能前提下，尽量减小资源消耗，最终得出优化的频率扫描策略。

频率扫描策略优化与制定的流程图如图3所示，首先对已选定的对象数量进行判定，如果数量等于1，那么直接将信息数据库中的扫描策略加入最终解决方案Solution中然后结束。当对象数量大于1时，首先根据选择的对象信息进行扫描频段设定，对于对象多的频段用较多的资源进行扫描，对于没有信号的频段用较少资源或者不进行扫描，示例中扫描频段设定为：[1000,5500]，[7500,10800]，[13000,17000]，单位MHz。

然后将信息矩阵按照每个辐射源中的扫描重访时间RVT参数从小到大的顺序进行重新排列。示例表1变为表2，为了方面查看优化过程，信息矩阵里只提取扫描策略参数MDT、EDT、RVT和重要程度。

表2重新排序后的信息矩阵

并排除掉冗余的扫描策略，当A和B重访时间RVT相同并且A的MDT大于等于B的MDT，那么将B排除与A合并，因为A的策略已经能满足B的扫描需求，A的重要程度变更为A，B中的最大值。另外，如果有一行C比另外一行D重访时间长，并且MDT和EDT要短，则将C排除与D合并，因为D已经能满足C的扫描需求，D的重要程度变更为C，D中的最大值。经过冗余排除处理后形成新的信息矩阵如表3所示。

表3排除冗余后的信息矩阵

在本实例中，通过将表3中的每一行与第一行比较，利用公式 判定在确定扫描驻留时间的最大值MDT_MAX时是否将该行的MDT排除。当有符合判定要求的情况发生时，将第一行和符合判定要求的行都从原来的列表中删除合并，并形成一个新的策略，该策略MDT取值为第一行的MDT，EDT是被排除的行中最长值，RVT取值为第一行的值，即最小值，重要程度取其中的最大值，将这个方案加入Solution中。原来矩阵中如果还剩余策略行，且剩余行数大于1，则重复进行。

最后生成的频率扫描优化策略信息矩阵如表4所示。原来对12个辐射源信号的侦察，最终优化后变成了以下三个不同的扫描策略，这三个策略可以将侦察资源分成三份，每一份执行一个，也可以集中所有资源同时执行这三个策略。如果资源只够一次执行一个策略，那么按照重要程度从高到低的顺序依次执行。

表4 Solution矩阵

利用扫描代价计算公式最终得出优化的频率扫描策略信息矩阵。侦察系统按照最终得到的频率扫描参数控制接收机等资源执行频率扫描，通过对资源的灵活调度来实现对关注辐射源信号的宽频段高效侦察。

本发明的方法能极大简化多目标同时侦察的操作任务，同时也节省了资源，提高了资源利用率，对于重要程度高的辐射源信号，也能重点考虑，基于已知信息数据库，策略生成速度快，占用计算资源少，并且能提高关注辐射源信号的截获概率。同时本发明操作简单，易于实现，能有效节约成本，控制侦察系统规模。

Claims (9)

1.一种频率扫描策略优化方法，具体方法为：选择需要频率扫描的辐射源对象；对于两个以上辐射源，根据各自的频率扫描策略参数，对辐射源对象进行频率扫描策略制定与优化；所述频率扫描策略参数包括最小扫描驻留时间MDT、最大扫描驻留时间EDT和重访时间RVT；

扫描策略优化的方法包括，对于重访时间相同的辐射源，作为一组频率扫描对象；其中，将最小扫描驻留时间值最大的辐射源对应的最小扫描驻留时间值、最大扫描驻留时间值和重访时间值，作为本组组频率扫描对象的最小扫描驻留时间值、最大扫描驻留时间值和重访时间值；将重要程度值最大的值作为本组频率扫描对象的重要程度值；

对优化后的扫描策略进行制定的方法包括，对于没有信号的频段用较少资源或者不进行扫描，对于辐射源多的组和/或指定的重要的辐射源分配较多的资源进行扫描，对于重要程度高的辐射源信号优先进行扫描。

2.根据权利要求1所述的频率扫描策略优化方法，所述扫描策略优化的方法还包括，对频率扫描对象组之间，进行两两对比，对于重访时间长的一组，比较其最小扫描驻留时间值和最大扫描驻留时间值是否均比重访时间短的一组的最小扫描驻留时间值和最大扫描驻留时间值短，如果是，则将重访时间长的一组辐射源合并到重访时间短的一组作为一组频率扫描对象，并将合并后的组中的重要程度值修改为合并前两组中重要程度值最大的值，其他值不变；直到把所有的频率扫描对象组对比完；所述所有的频率扫描对象组包括新合并后的频率扫描对象组。

3.根据权利要求2所述的频率扫描策略优化方法，所述扫描策略优化的方法还包括，将某一组频率扫描对象跟其他各组频率扫描对象，进行两两对比，如果所述某一组频率扫描对象满足则将对比的两组频率扫描对象进行合并为一组；合并后的组中，MDT值取所述两组频率扫描对象中MDT值最小的那个值，EDT值取两组组频率扫描对象中的最大值，RVT值取两组频率扫描对象中的最小值，重要程度值取两组频率扫描对象中的最大值；直到把所有的频率扫描对象组对比完；所述所有的频率扫描对象组包括新合并后的频率扫描对象组；其中，MDT_N为当前最小扫描驻留时间，RVT_N为当前重访时间，MDT_MIN和RVT_MIN分别为选择对比的两组频率扫描对象组中最大扫描驻留时间的最小值和重访时间的最小值。

4.根据权利要求1到3之一所述的频率扫描策略优化方法，对优化后的扫描策略进行制定的方法还包括，根据公式制定选择的所有辐射源对象所需要的总的频率扫描资源；其中，Cost为扫描代价，MDT_MAX指选择的所有辐射源对象中所有最小扫描驻留时间MDT的最大值，RVT_MIN指选择的所有辐射源对象中所有重访时间RVT的最小值；Cost的值越大，则需要分配的总的频率扫描资源越多，Cost的值越小，则需要分配的总的频率扫描资源越少。

5.根据权利要求1所述的频率扫描策略优化方法，所述方法还包括，基于需要频率扫描的辐射源对象的辐射源特征参数选取需要频率扫描的辐射源对象；所述辐射源特征参数包括辐射源类型、频段、脉冲重复间隔和重要程度。

6.根据权利要求5所述的频率扫描策略优化方法，根据权利要求1所述的频率扫描策略优化方法，所述方法还包括，根据已知的辐射源信息，建立信号数据库；所述信号数据库包括所述辐射源特征参数和频率扫描策略参数；所述需要频率扫描的辐射源对象的辐射源特征参数和频率扫描策略参数，从建立的信号数据中提取。

7.根据权利要求5或6所述的频率扫描策略优化方法，所述辐射源对象的选择，通过设定规则来自动选取或手动选取感兴趣的具体辐射源信号。

8.根据权利要求5或6所述的频率扫描策略优化方法，所述方法还包括，在侦察到新信号后需要将新信号的相关参数加入信号数据库中，实时对数据库进行更新。

9.根据权利要求6所述的频率扫描策略优化方法，所述信号数据库以信息矩阵的形式存储。