CN108490430A - 一种基于目标分类的相控阵跟踪资源自适应调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于目标分类的相控阵跟踪资源自适应调度方法，实时接收目标的航迹信息，干扰源信息，接收杂波图和快门限信息等，根据收到的信息进行目标分类。将目标基于速度和高度分为四种目标类型，针对这四种目标类型的运动特征，建立跟踪模式库。对于不同目标的跟踪波束驻留申请，从模式库中选择相应的跟踪模式，确定数据率、脉冲数、脉宽、重复周期等跟踪参数，实现跟踪资源的自适应配置。

Description

一种基于目标分类的相控阵跟踪资源自适应调度方法

技术领域

本发明属于相控阵雷达目标跟踪技术领域。

背景技术

针对传统雷达发射波形与环境无关，在发射过程中没有利用任何接收到的信息反馈到发射端，每次发射都是重复同样的波形，没有根据获取的信息改变发射波形，以实现和环境的最优匹配等问题。Simon Haykin教授于2006年，提出了认知雷达的概念。

传统雷达通常采用固定的发射信号，在接收端的对收到的回波进行自适应处理，以及通过滤波算法的设计来提高性能。由于雷达对目标的跟踪性能在很大程度上取决于发射的波形，对于日益复杂的战场环境及密集杂波、多目标背景等挑战，发射波形固定，当环境发生变化时，紧靠接收端的自适应已难以获得理想的效果。

认知雷达通过对当前环境的电磁态势的收集和分析，利用相应目标的运动信息，周围的态势，杂波情况自适应调整系统的接收和发射，使用最适合的系统配置(包括频率、信号形式、发射功率、信号处理方式等)，匹配外部的环境和目标状态，提升探测性能。

基于相控阵体制的雷达，能够在微秒至百微秒级进行波束指向改变和波形捷变，支持波束的实时控制，具有高度的自适应能力和灵活性。当前的硬件技术水平已为实现雷达系统发射端的自适应提供了良好的基础。此外，认知雷达对电磁环境的认知、推理能力，使得其能更有效的应对复杂的电磁环境以及各种电子对抗。

传统雷达的目标跟踪采用相同的跟踪模式，对资源造成了浪费，还容易跟踪不稳定性。本发明设计了一种基于目标分类的多模式跟踪方法。对相控阵雷达目标跟踪的国内外的研究主要集中在波形优化设计上，对于目标的多模式跟踪，目前在国内外尚未见相关报道。本发明根据目标的航迹的特征信息，对目标进行分类判决，实时选择最匹配的模式进行跟踪，采用跟踪资源的自适应分配，能够节省雷达资源，提高跟踪的稳定性，在雷达、侦测、电子战等领域具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于目标分类的相控阵跟踪资源自适应调度方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

首先：对空中目标的速度进行分类，统计国内外民用涡喷飞机、民用螺旋桨飞机、直升机等空中目标的速度。

其次：在目标速度分类的基础上，利用高度特征对目标进行初判。初判类型可以为固定翼、固定翼/直升机、民用海目标、不明海目标/直升机等目标类型，识别正确率为100％。

最后：针对上述目标分类，建立跟踪模式库。根据目标的类型实时的调整跟踪策略，灵活地改变跟踪的数据率，并自适应地选择信号编码形式、脉宽和重复周期等跟踪调度参数。

本发明与现有技术相比，其显著优点为，基于特定的速度和高度门限，将跟踪目标进行分类，针对不同类型目标的运动特征，建立跟踪模式库，资源调度时自适应地选取匹配的模式进行跟踪，增加了资源的有效利用率的同时提高了目标的跟踪稳定性。且本发明工程实现简单，便于在装备上推广应用。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明基于目标的航路特征参数的分类图。

图2是本发明建立目标跟踪模式库的原理图。

具体实施方式

本发明提出的一种基于目标分类的相控阵跟踪资源自适应调度方法，基于特定的速度和高度门限，将跟踪目标大致分为固定翼、固定翼/直升机、民用海目标、不明海目标/直升机这四种类型。针对这四种目标类型的运动特征，建立跟踪模式库。相控阵体系中目标的自适应跟踪主要由雷达任务调度模块完成。任务调度模块实时接收目标的航迹信息，干扰源信息，接收杂波图和快门限信息等，计算出目标的速度与高度信息，根据计算结果判决本次对目标的跟踪照射采用跟踪模式库中的哪种跟踪模式，确定数据率、信号编码形式、脉宽和重复周期等跟踪调度参数，实现相控阵雷达多目标跟踪时跟踪资源的自适应配置。

结合附图对本发明做进一步举例说明。本发明实施例如下：

参见图1，在目标航迹中提取并记录参数，包括目标的高度最大值，高度最小值，速度最大值，速度最小值，加速度最大值，加速度最小值等。对空中目标首先是速度进行分类。本实施例中统计了国内外数百种型民用涡喷飞机、民用螺旋桨飞机、直升机，其速度分布为：涡喷类飞机速度最快，一般速度集中在1000km/h-3500km/h，螺旋桨飞机在200km/h-700km/h，直升机速度集中在200km/h以下。以速度450km/h和50km/h为界，将目标分为固定翼、直升机/固定翼目标和海面目标/直升机三类。

在目标速度分类的基础上，利用高度特征对目标进行初判。对直升机/固定翼目标，若目标高度在3000米以上，则可判定为固定翼飞机；若目标高度在3000米以下，则为直升机/固定翼。对于海面目标/直升机，如果目标可关联AIS目标，则为民用海目标，否则判定为不明海面目标/直升机。建立典型目标的航迹特征库，通过将航迹实时的与航迹特征库进行比对，实时更新目标的类型。在对目标进行分类的基础上，建立跟踪模式库，每种跟踪目标均有对应的精跟参数扫描表。

参见图2，针对不同的跟踪目标类型，自适应地选择跟踪参数，建立跟踪模式库。由于本实施例采用的是双波段相控阵体制，跟踪模式库中跟踪参数自适应确定的原则包括：

1)针对速度高于450km/h的固定翼目标，可以提高数据率，采用双波段融合跟踪。并采用脉冲重复周期参差设计，供后端作动目标处理。速度不高于450km/h的固定翼目标，根据不同面阵的不同威力范围，选择相应的波段进行跟踪；

2)针对高度不高于3000m的固定翼/直升机目标类型，由于多径影响，可以在跟踪仰角的正负角度范围内各打一个或几个波束，采用比幅测角。

3)针对不明海面目标/直升机目标类型，由于海面杂波较多，可增加波束驻留脉冲数，供后端作FFT处理以达到抗杂波的效果；

4)针对民用海面目标，可降低数据率，用粗跟数据来代替精跟，节约跟踪资源。

5)跟踪模式库中设计每种类型的跟踪参数表时，都可根据目标距离远近，自适应地确定脉冲重复周期和脉宽。

对于不同目标的跟踪波束驻留申请，从跟踪模式库中选择相应的跟踪模式。确定相关的跟踪参数，实现跟踪资源的自适应配置。

Claims (1)

1.一种基于目标分类的相控阵跟踪资源自适应调度方法，其特征在于：接收目标的航迹信息，干扰源信息，接收杂波图和快门限信息，计算出目标的速度与高度信息，基于特定的速度和高度门限，将跟踪目标大致分为固定翼、固定翼/直升机、民用海目标、不明海目标/直升机这四种类型；针对这四种目标类型的运动特征，建立跟踪模式库，对于不同目标的跟踪波束驻留申请，从模式库中选取对应的跟踪模式；通过自适应地选择参数，包括数据率、信号编码形式、脉宽和重复周期跟踪调度，实现目标的最优跟踪。