CN110261848B - 基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置 - Google Patents

基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置，其中方法包括：在雷达具有预设发射功率时，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积；确定各对雷达发射通信波束时的通信成功概率；基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积；从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。本发明实施例能够进一步提高雷达的探测效能。

Description

基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置。
背景技术
随着通信技术的快速发展，无线通信与组网得到了广泛的应用，基于无线通信的多雷达协同探测逐渐成为一体化领域的一个重要研究方向。作为影响雷达通信深度融合的一项关键技术，功率分配技术对于多雷达间实现数据级和信号级融合都有着极其重要的意义，例如，在某些具有限制要求的空域，协同多个小体积、可移动雷达站进行非法无人机监管等方面，具有提升探测半径、提高跟踪精度的显著优势。
现有的雷达通信一体化技术，可以基于雷达、通信共设计的一体化波束共享技术实现，即，将雷达探测波束与通信波束一体化，从而降低系统设备复杂度，提升系统响应时间，其中，多雷达协同组网技术便是上述一体化波束共享技术的一种实现方案，即，基于一体化波束共享技术将多个雷达协同组网。
但是，多雷达波束功率分配需要考虑雷达强发射功率对通信信号产生的干扰问题，而采用频率分隔的技术手段来物理隔离雷达信号和通信信号，又会大大降低频谱的利用效率。另外，由于发射机的总功率恒定，分配给雷达的功率越多，其探测效能越好，但是分配给通信的功率就会降低，进而会影响雷达间探测纤细的成功传输。相反，分配给通信的功率越多，接收端信噪比越高，节点间无线通信链路质量就越好，但是分配给雷达的功率就会降低，进而影响雷达的探测效能，因此如何合理分配雷达功率和通信波束功率，以保证通信质量的前提下实现多雷达协同探测效能的最大化成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置，以进一步提高雷达的探测效能。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法，应用于雷达通信一体化系统，所述雷达通信一体化系统中包括多对雷达，各对雷达具有协同发射探测波束和通信波束的能力，所述方法包括：
在所述雷达具有预设发射功率时，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离及探测体积；
确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率；
基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，所述功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值；
从不同的所述探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；
基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积。
可选的，所述在所述雷达具有预设发射功率时，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离及探测体积的步骤，包括：
利用第一预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离，所述第一预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000021
式中，PR表示探测波束功率；G表示天线增益；λw表示探测波束的波长；σ表示探测目标的雷达横截面积；k表示玻尔兹曼常数；T0表示标准温度；Bn表示雷达中接收机带宽；Fn表示噪声系数；SNRmin表示雷达最小可检测信噪比；
利用第二预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的探测体积，所述第二预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000031
式中，
Figure BDA0002143346700000032
PR表示探测波束功率；w表示雷达仰角。
可选的，所述确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率的步骤，包括：
利用第三预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述第三预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000033
式中，θ表示通信成功率阈值；x1表示一对雷达的间距；α表示无线信道大尺度衰落因子；
Figure BDA0002143346700000034
表示路径损耗，N表示噪声，PC表示通信波束功率；κ表示定向天线的方向因子；λ表示雷达的分布密度；U表示可积函数，
Figure BDA0002143346700000035
其中，r表示预设距离积分因子，
Figure BDA0002143346700000036
表示预设角度积分因子。
可选的，所述基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积的步骤，包括：
利用第四预设表达式，确定各对雷达的探测区域体积，所述第四预设表达式为：
Vc(D,β)＝P(SINR>θ)V重叠+[1-P(SINR>θ)]V
式中，Vc表示一对雷达的探测区域体积；Vc(D,β)表示一对雷达的协同探测体积，且该值受D和β两因素影响；D表示单个雷达在当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；P(SINR>θ)表示通信成功概率；V重叠表示一对雷达协同探测重叠区域的体积；V表示单个雷达的探测体积。
可选的，所述基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积的步骤，包括：
利用第五预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积，所述第五预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000041
式中，Vn表示总探测体积；Vn(D,β,xi)表示多雷达协同探测总体积，且该值受D,β,和xi三因素影响；D表示单个雷达在当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；i表示第i对雷达；xi表示第i 对雷达之间的距离；Vc(i)表示第i对雷达的融合探测体积；V表示单个雷达的探测体积。
可选的，所述基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积之后，所述方法还包括：
根据所述当前功率分配系数，分配所述雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率；
根据所分配的功率发射探测波束和通信波束。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置，应用于雷达通信一体化系统，所述雷达通信一体化系统中包括多对雷达，各对雷达具有协同发射探测波束和通信波束的能力，所述装置包括：
第一确定模块，用于在所述雷达具有预设发射功率时，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离及探测体积；
第二确定模块，用于确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率；
第三确定模块，用于基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，所述功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值；
第四确定模块，用于从不同的所述探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；
第五确定模块，用于基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积。
可选的，所述第一确定模块具体用于：
利用第一预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离，所述第一预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000051
式中，PR表示探测波束功率；G表示天线增益；λw表示探测波束的波长；σ表示探测目标的雷达横截面积；k表示玻尔兹曼常数；T0表示标准温度；Bn表示雷达中接收机带宽；Fn表示噪声系数；SNRmin表示雷达最小可检测信噪比；
利用第二预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的探测体积，所述第二预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000052
式中，
Figure BDA0002143346700000053
PR表示探测波束功率；w表示雷达仰角。
可选的，所述第二确定模块具体用于：
利用第三预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述第三预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000061
式中，θ表示通信成功率阈值；x1表示一对雷达的间距；α表示无线信道大尺度衰落因子；
Figure BDA0002143346700000062
表示路径损耗，N表示噪声，PC表示通信波束功率；κ表示定向天线的方向因子；λ表示雷达的分布密度；U表示可积函数，
Figure BDA0002143346700000063
其中，r表示预设距离积分因子，
Figure BDA0002143346700000064
表示预设角度积分因子。
可选的，所述第三确定模块具体用于：
利用第四预设表达式，确定各对雷达的探测区域体积，所述第四预设表达式为：
Vc(D,β)＝P(SINR>θ)V重叠+[1-P(SINR>θ)]V
式中，Vc表示一对雷达的探测区域体积；Vc(D,β)表示一对雷达的协同探测体积，且该值受D和β两因素影响；D表示当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；P(SINR>θ)表示通信成功概率； V重叠表示一对雷达协同探测重叠区域的体积；V表示单个雷达的探测体积。
可选的，所述第五确定模块具体用于：
利用第五预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积，所述第五预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000065
式中，Vn表示总探测体积；Vn(D,β,xi)表示多雷达协同探测总体积，且该值受D,β和xi三因素影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探
测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；i表示第i对雷达；xi表示第i对雷达之间的距离；Vc(i)表示第i对雷达的融合探测体积；V表示单个雷达的探测体积。
可选的，所述装置还包括：
分配模块，用于根据所述当前功率分配系数，分配所述雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率；
发射模块，用于根据所分配的功率发射探测波束和通信波束。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器被所述机器可执行指令促使：实现本发明实施例第一方面提供的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法的方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行本发明实施例第一方面提供的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法的方法步骤。
本发明实施例提供的一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法及装置，在所述雷达具有预设发射功率时，能够确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积，以及确定各对雷达发射通信波束时的通信成功概率；然后基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，再从不同的所述探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数，基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积。由于当前功率分配系数使得探测区域体积最大，因此能够进一步提高雷达的探测效能。当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法的一种流程示意图；
图2为一对雷达的协同发射探测波束和通信波束的示意图；
图3为基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测分析的原理框图；
图4为本发明实施例提供的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法的另一种流程示意图；
图5为本发明实施例提供的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置的一种结构示意图；
图6为本发明实施例提供的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置的另一种结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电子设备的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法，该过程可以包括以下步骤：
S101，在雷达具有预设发射功率时，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积。
本发明实施例可以应用于雷达通信一体化系统，雷达通信一体化系统中包括多对雷达，各对雷达具有协同发射探测波束和通信波束的能力，如图2所示，以一对雷达，即雷达A和雷达B为例说明。其中雷达A和雷达B的主波束(即探测波束)用于探测空中无人机目标，通信子波束(即通信波束)在二维水平面上进行无线通信链路的构建，为了避免雷达对通信产生严重直射干扰，可以在探测波束和通信波束之间设置w＝π/6的雷达仰角。假设发射机总功率为P，探测波束与通信波束的功率分配比例系数为β，则易知探测波束功率为 PR＝(1-β)P；通信波束功率为PC＝βP。
针对基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测分析，其分析原理框图如图3所示，雷达中用于发射雷达波束和用于发射通信波束的两个互相独立的模块可以通过收发机天线的波束分配，实现功率的有效调配，进而实现多雷达协同探测，虚线表示操作员可以通过调节功率分配比例系数，并根据反馈的探测效能，为所需要覆盖的区域来制定雷达部署策略。
本发明实施例中，可以在雷达具有预设发射功率时，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积。
可选的，可以利用第一预设表达式，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离，第一预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000091
式中，PR表示探测波束功率；G表示天线增益；λw表示探测波束的波长；σ表示探测目标的雷达横截面积；k表示玻尔兹曼常数；T0表示标准温度；Bn表示雷达中接收机带宽；Fn表示噪声系数；SNRmin表示雷达最小可检测信噪比。
可选的，利用第二预设表达式，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的探测体积，第二预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000092
式中，
Figure BDA0002143346700000101
PR表示探测波束功率；w表示雷达仰角，两日，可以设置为w＝π/6。
S102，确定雷达通信一体化系统中各对雷达发射通信波束时的通信成功概率。
本发明实施例中，通信成功概率是指当通信接收机所接收到的信噪比大于预设阈值时，通信链路能够成功建立连接的概率，表示为P成功＝P(SINR>θ)。
假设雷达在二维水平面随机分布，通信信道为瑞丽衰落模型，根据随机几何相关原理，可以求出雷达A和雷达B之间的通信成功概率，利用第三预设表达式表达为：
Figure BDA0002143346700000102
式中，θ表示通信成功率阈值；x1表示一对雷达的间距；α表示无线信道大尺度衰落因子；
Figure BDA0002143346700000103
表示路径损耗，N表示噪声，PC表示通信波束功率；κ表示定向天线的方向因子；λ表示雷达的分布密度；U表示可积函数，
Figure BDA0002143346700000104
其中，r表示预设距离积分因子，
Figure BDA0002143346700000105
表示预设角度积分因子。
S103，基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积。
根据上述步骤得到单个雷达的最远探测距离、探测体积，以及各对雷达的通信成功概率后，可以利用预设的不同的功率分配系数，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，其中，功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值。
以一对雷达A和雷达B为例，对该对雷达的探测波束和通信波束进行功率分配时，可以具有以下三种情形：
情形1，β＝0，PR＝P。
即发射机功率全部分配给雷达探测，此时单一雷达的探测距离达到极限，探测区域体积表示为：
Figure BDA0002143346700000111
式中，
Figure BDA0002143346700000112
P表示发射功率，w表示雷达仰角。
情形2，0<β<1，PR＝(1-β)P。
发射机功率按照比例系数β，分别分配给雷达波束和通信波束。此时雷达 A和雷达B之间建立通信传输通道，雷达B探测信息可以传输给雷达A进行融合，总的探测区域体积可以利用第四预设表达式表示为：
Vc(D,β)＝P(SINR>θ)V重叠+[1-P(SINR>θ)]V
式中，Vc表示一对雷达的探测区域体积；Vc(D,β)表示一对雷达的协同探测体积，且该值受D和β两因素影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；P(SINR>θ)表示通信成功概率；V重叠表示一对雷达协同探测重叠区域的体积；V表示单个雷达的探测体积。
情形3，β＝1，PR＝0。
发射机功率全部分配给通信，雷达失去探测能力，探测区域体积为0。
S104，从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数。
本发明实施例在确定不同的功率分配系数下的探测区域体积后，即可从这些探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数，可以理解，当使用该当前功率分配系数进行功率分配时，可以使得探测区域体积最大，从而使探测效能尽可能最大化。
S105，基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。
在确定各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数后，即可确定雷达通信一体化系统的总探测体积。
可选的，可以利用第五预设表达式，确定雷达通信一体化系统的总探测体积，第五预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000121
式中，Vn表示总探测体积；Vn(D,β,xi)表示多雷达协同探测总体积，且该值受D,β和xi三因素影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探测
到的距离上限；β表示预设功率分配系数；i表示第i对雷达；xi表示第i对雷达之间的距离；Vc(i)表示第i对雷达的融合探测体积；V表示单个雷达的探测体积。
表1为在不同功率分配系数下，以及不同预设阈值条件下，多雷达协同探测体积。
表2波束功率分配下的多雷达协同探测体积(n＝10)(单位：1×109m3)
Figure BDA0002143346700000122
根据表1可知，当功率分配系数β＝0.2时，存在最大的协同探测体积，即总探测体积，因此本发明实施例可以将β＝0.2作为当前功率分配系数。
作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图4所示，在步骤S105之后，本发明实施例的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法还可以包括：
S201，根据当前功率分配系数，分配雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率。
在得到当前功率分配系数后，即可按照当前功率分配系数，分配雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率。
S202，根据所分配的功率发射探测波束和通信波束。
在为探测波束及通信波束分配功率后，雷达即可根据所分配的功率，发射探测波束和通信波束。
本发明实施例提供的一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法，在雷达具有预设发射功率时，能够确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积，以及确定各对雷达发射通信波束时的通信成功概率；然后基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，再从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数，基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。由于当前功率分配系数使得探测区域体积最大，因此能够进一步提高雷达的探测效能。
本发明实施例提供的一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置的一种具体实施例，与图1所示流程相对应，参考图5，图5为本发明实施例的一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置的一种结构示意图，应用于雷达通信一体化系统，雷达通信一体化系统中包括多对雷达，各对雷达具有协同发射探测波束和通信波束的能力，包括：
第一确定模块301，用于在雷达具有预设发射功率时，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积。
第二确定模块302，用于确定雷达通信一体化系统中各对雷达发射通信波束时的通信成功概率，通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率。
第三确定模块303，用于基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值。
第四确定模块304，用于从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数。
第五确定模块305，用于基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。
其中，第一确定模块具体用于：
利用第一预设表达式，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离，第一预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000141
式中，PR表示探测波束功率；G表示天线增益；λw表示探测波束的波长；σ表示探测目标的雷达横截面积；k表示玻尔兹曼常数；T0表示标准温度；Bn表示雷达中接收机带宽；Fn表示噪声系数；SNRmin表示雷达最小可检测信噪比；
利用第二预设表达式，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的探测体积，第二预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000142
式中，
Figure BDA0002143346700000143
PR表示探测波束功率；w表示雷达仰角。
其中，第二确定模块具体用于：
利用第三预设表达式，确定雷达通信一体化系统中各对雷达发射通信波束时的通信成功概率，第三预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000151
式中，θ表示通信成功率阈值；x1表示一对雷达的间距；α表示无线信道大尺度衰落因子；
Figure BDA0002143346700000152
表示路径损耗，N表示噪声，PC表示通信波束功率；κ表示定向天线的方向因子；λ表示雷达的分布密度；U表示可积函数，
Figure BDA0002143346700000153
其中，r表示预设距离积分因子，
Figure BDA0002143346700000154
表示预设角度积分因子。
其中，第三确定模块具体用于：
利用第四预设表达式，确定各对雷达的探测区域体积，第四预设表达式为：
Vc(D,β)＝P(SINR>θ)V重叠+[1-P(SINR>θ)]V
式中，Vc表示一对雷达的探测区域体积；Vc(D,β)表示一对雷达的协同探测体积，且该值受D和β两因素影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；P(SINR>θ)表示通信成功概率；V重叠表示一对雷达协同探测重叠区域的体积；V表示单个雷达的探测体积。
其中，第五确定模块具体用于：
利用第五预设表达式，确定雷达通信一体化系统的总探测体积，第五预设表达式为：
Figure BDA0002143346700000155
式中，Vn表示总探测体积；Vn(D,β,xi)表示多雷达协同探测总体积，且该值受D,β和xi三因素影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；i表示第i对雷达；xi表示第i对雷达之间的距离；Vc(i)表示第i对雷达的融合探测体积；V表示单个雷达的探测体积。
其中，在图5所示装置结构的基础上，如图6所示，本发明实施例的基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置还可以包括：
分配模块401，用于根据当前功率分配系数，分配雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率。
发射模块402，用于根据所分配的功率发射探测波束和通信波束。
本发明实施例提供的一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置，在雷达具有预设发射功率时，能够确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积，以及确定各对雷达发射通信波束时的通信成功概率；然后基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，再从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数，基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。由于当前功率分配系数使得探测区域体积最大，因此能够进一步提高雷达的探测效能。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信，
存储器503，用于存放计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存放的程序时，实现如下步骤：
在雷达具有预设发射功率时，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积；
确定雷达通信一体化系统中各对雷达发射通信波束时的通信成功概率，通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率；
基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值；
从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；
基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。
本发明实施例提供的一种电子设备，在雷达具有预设发射功率时，能够确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积，以及确定各对雷达发射通信波束时的通信成功概率；然后基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，再从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数，基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。由于当前功率分配系数使得探测区域体积最大，因此能够进一步提高雷达的探测效能。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，用以执行如下步骤：
在雷达具有预设发射功率时，确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积；
确定雷达通信一体化系统中各对雷达发射通信波束时的通信成功概率，通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率；
基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值；
从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；
基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。
本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，在雷达具有预设发射功率时，能够确定雷达通信一体化系统中单个雷达发射探测波束时的最远探测距离及探测体积，以及确定各对雷达发射通信波束时的通信成功概率；然后基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，再从不同的探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数，基于各对雷达的探测区域体积及当前功率分配系数，确定雷达通信一体化系统的总探测体积。由于当前功率分配系数使得探测区域体积最大，因此能够进一步提高雷达的探测效能。
对于装置/电子设备/存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，本发明实施例的装置、电子设备及存储介质分别是应用上述基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法的装置、电子设备及存储介质，则上述基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法的所有实施例均适用于该装置、电子设备及存储介质，且均能达到相同或相似的有益效果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测方法，其特征在于，应用于雷达通信一体化系统，所述雷达通信一体化系统中包括多对雷达，各对雷达具有协同发射探测波束和通信波束的能力，所述方法包括：
在所述雷达具有预设发射功率时，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离及探测体积；
确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率；
基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，所述功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值；
从不同的所述探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；
基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述雷达具有预设发射功率时，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离及探测体积的步骤，包括：
利用第一预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离，所述第一预设表达式为：
Figure FDA0002818697600000011
式中，PR表示探测波束功率；G表示天线增益；λw表示探测波束的波长；σ表示探测目标的雷达横截面积；k表示玻尔兹曼常数；T0表示标准温度；Bn表示雷达中接收机带宽；Fn表示噪声系数；SNRmin表示雷达最小可检测信噪比；
利用第二预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的探测体积，所述第二预设表达式为：
Figure FDA0002818697600000021
式中，
Figure FDA0002818697600000022
PR表示探测波束功率；w表示雷达仰角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率的步骤，包括：
利用第三预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述第三预设表达式为：
Figure FDA0002818697600000023
式中，θ表示通信成功率阈值；x1表示一对雷达的间距；α表示无线信道大尺度衰落因子；
Figure FDA0002818697600000024
表示路径损耗，N表示噪声，PC表示通信波束功率；κ表示定向天线的方向因子；λ表示雷达的分布密度；U表示可积函数，
Figure FDA0002818697600000025
其中，r表示预设距离积分因子，
Figure FDA0002818697600000026
表示预设角度积分因子；P(SINR>θ)表示通信成功概率，SINR表示信干噪比。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积的步骤，包括：
利用第四预设表达式，确定各对雷达的探测区域体积，所述第四预设表达式为：
Vc(D,β)＝P(SINR>θ)V重叠+[1-P(SINR>θ)]V
式中，Vc表示一对雷达的探测区域体积；Vc(D,β)表示一对雷达的协同探测体积，且该值受D和β影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；P(SINR>θ)表示通信成功概率；V重叠表示一对雷达协同探测重叠区域的体积；V表示单个雷达的探测体积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积的步骤，包括：
利用第五预设表达式，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积，所述第五预设表达式为：
Figure FDA0002818697600000031
式中，Vn表示总探测体积；Vn(D,β,xi)表示多雷达协同探测总体积，且该值受D,β，和xi影响；D表示单个雷达当给定功率系数时，单个雷达能探测到的距离上限；β表示预设功率分配系数；i表示第i对雷达；xi表示第i对雷达之间的距离；Vc(i)表示第i对雷达的融合探测体积；V表示单个雷达的探测体积；n表示雷达总数量，n≥2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积之后，所述方法还包括：
根据所述当前功率分配系数，分配所述雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率；
根据所分配的功率发射探测波束和通信波束。
7.一种基于波束功率分配的雷达通信一体化协同探测装置，其特征在于，应用于雷达通信一体化系统，所述雷达通信一体化系统中包括多对雷达，各对雷达具有协同发射探测波束和通信波束的能力，所述装置包括：
第一确定模块，用于在所述雷达具有预设发射功率时，确定所述雷达通信一体化系统中单个雷达发射所述探测波束时的最远探测距离及探测体积；
第二确定模块，用于确定所述雷达通信一体化系统中各对雷达发射所述通信波束时的通信成功概率，所述通信成功概率表示一对雷达间通信链路成功建立连接的概率；
第三确定模块，用于基于单个雷达的最远探测距离、探测体积、不同的功率分配系数，以及各对雷达的通信成功概率，确定各对雷达在不同的功率分配系数下的探测区域体积，所述功率分配系数为分配给探测波束的功率与分配给通信波束的功率之间的比值；
第四确定模块，用于从不同的所述探测区域体积中，确定具有最大探测区域体积时对应的功率分配系数，作为当前功率分配系数；
第五确定模块，用于基于各对雷达的探测区域体积及所述当前功率分配系数，确定所述雷达通信一体化系统的总探测体积。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
分配模块，用于根据所述当前功率分配系数，分配所述雷达通信一体化系统中各雷达的探测波束的功率及通信波束的功率；
发射模块，用于根据所分配的功率发射探测波束和通信波束。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，所述处理器、所述通信接口、所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器，用于存放计算机程序；
所述处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的方法步骤。
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