CN111751820B - 一种双基地雷达系统最优化配置方法及装置 - Google Patents

一种双基地雷达系统最优化配置方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双基地雷达系统最优化配置方法及装置。方法包括：建立双基地雷达系统模型；根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型；根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB；根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型；求解所述双基地雷达系统优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数；根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地系统进行最优化配置。从而，使得在此配置下的所述双基地雷达系统对目标的定位精度最高。

Description

一种双基地雷达系统最优化配置方法及装置
技术领域
本发明属于双基地雷达技术领域，具体涉及一种基于克拉美罗下界(Cramér–RaoLower Bound，CRLB)的双基地雷达系统最优化配置方法及一种双基地雷达系统最优化配置装置。
背景技术
由于传统的单基地雷达探测范围较小且隐蔽性较差，双/多基地雷达这一新型探测体制越来越受到重视。双基地雷达的研究是多基地雷达系统的基础，其探测效能取决于该系统配置方式。为了获得更精确的目标定位精度，需要对双基地雷达系统进行优化配置，从而更好地匹配探测目标与环境。
雷达探测系统可优化配置的参数包括雷达站位置、发射功率、发射波形和带宽等等。针对定位这一问题下的雷达系统参数配置，目前研究的主要是基于具体的定位算法如几何精度因子(Geometric Dilution of Precision，GDOP)定位方法下的优化，然而这些优化基于具体的定位算法，无法克服具体的定位算法本身所固有的缺点，也无法使双基地雷达系统的性能达到最优。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种双基地雷达系统最优化配置方法及一种双基地雷达系统最优化配置装置，可以使所述双基地雷达系统对目标的定位精度最高。
本发明的一个方面，提供一种双基地雷达系统的最优化配置方法，所述方法包括：
建立双基地雷达系统模型；
根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型；
根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB；
根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型；
求解所述双基地雷达系统的最优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数；
根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
在一些可选的实施方式中，所述双基地雷达系统包括发射雷达T和接收雷达R，所述建立双基地雷达系统模型，包括：
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达以及目标在直角坐标系中的位置信息，分别记为(xT,yT)、(xR,yR)和(x,y)；
分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的距离，分别记为RT和RR，两者的距离和记为R∑；
分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的方位角，分别记为ΘT和ΘR。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型，包括：
根据所述双基地雷达系统模型中所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的几何关系，得到下述关系式(1)：
Figure BDA0002571296200000021
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测距离，分别记为rT和rR，两者的距离和记为r∑；
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测方位角，分别记为θT和θR；
假设双基地声呐距离和角度测量误差服从零均值的高斯分布，则根据上述关系式(1)以及上述实际测量距离及实际测量方位角，得到双基地雷达的观测值模型，如下述关系式(2)所示：
Figure BDA0002571296200000031
其中，z～N(A,B)表示z服从均值为A，方差为B的高斯分布，z、A和B的具体取值如关系式(2)所示，σT,r和σT,θ分别为所述发射雷达的测距和测角噪声标准差，σR,r和σR,θ分别为所述接收雷达的测距和测角噪声标准差。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，包括：
假设各个观测值独立不相关，则得到所述双基地雷达系统的观测值的联合概率密度函数，如下述关系式(3)所示：
Figure BDA0002571296200000032
其中，Z为所述双基地雷达系统的观测值的集合，即Z＝{rT,r∑,θT,θR}；
根据参数估计理论，得到所述双基地雷达系统的目标位置估计的费歇尔(Fisher)信息矩阵，如下述关系式(4)所示：
Figure BDA0002571296200000033
其中，
Figure BDA0002571296200000034
表示求平均值，lnf(Z)表示对函数f(Z)求对数，/>
Figure BDA0002571296200000035
表示lnf(Z)对x求偏导，/>
Figure BDA0002571296200000036
表示lnf(Z)对y求偏导；
根据定位估计的CRLB与所述Fisher信息矩阵的关系，得到所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，如下述关系式(5)所示：
CRLB(x,y|Z)＝I-1(x,y|Z) (5)
其中，I-1(x,y|Z)表示所述Fisher信息矩阵的逆矩阵。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型，包括：
确定所述双基地雷达系统能够优化的参数集，如下述关系式(6)所示：
S＝{(xT,yT),(xR,yR),σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ} (6)
其中，(xT,yT),(xR,yR)为能够优化的所述双基地雷达系统中所述发射雷达和所述接收雷达的地址，σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ为能够优化的所述双基地雷达系统的观测精度；
将所述参数集中的观测精度用波形带宽、脉冲积累时间和波束宽度参数代替，并且可以固定所述参数集中的部分参数，来优化其他变量，得到所述双基地雷达系统的最优化模型，如下述关系式(7)所示：
Figure BDA0002571296200000041
其中，|CRLB(x,y|Z)|为CRLB(x,y|Z)的迹，
Figure BDA0002571296200000042
表示调整所述双基地雷达系统待优化的参数集S获得的最小化的|CRLB(x,y|Z)|，/>
Figure BDA0002571296200000043
表示在|CRLB(x,y|Z)|取最小值时双基地雷达系统的参数集/>
Figure BDA0002571296200000044
Ψ为S中待优化的参数的取值范围。
在一些可选的实施方式中，求解所述双基地雷达系统的优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数；
在一些可选的实施方式中，根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
本发明的另一个方面，提供一种双基地雷达系统最优化配置装置，所述装置包括：
建立模块，用于建立双基地雷达系统模型；以及，
所述建立模块，还用于根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型；
计算模块，用于根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB；
所述建立模块，还用于根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型；
所述计算模块，还用于求解所述双基地雷达系统的最优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数；
配置模块，用于根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
在一些可选的实施方式中，所述双基地雷达系统包括发射雷达T和接收雷达R，所述建立双基地雷达系统模型，包括：
所述建立模块，具体还用于：
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达以及目标在直角坐标系中的位置信息，分别记为(xT,yT)、(xR,yR)和(x,y)；
分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的距离，分别记为RT和RR，两者的距离和记为R∑；
分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的方位角，分别记为ΘT和ΘR。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型，包括：
所述建立模块，具体还用于：
根据所述双基地雷达系统模型中所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的几何关系，得到下述关系式(1)：
Figure BDA0002571296200000051
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测距离，分别记为rT和rR，两者的距离和记为r∑；
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测方位角，分别记为θT和θR；
假设双基地声呐距离和角度测量误差服从零均值的高斯分布，则根据上述关系式(1)以及上述实际测量距离及实际测量方位角，得到双基地雷达的观测值模型，如下述关系式(2)所示：
Figure BDA0002571296200000061
其中，z～N(A,B)表示z服从均值为A，方差为B的高斯分布，z、A和B的具体取值如关系式(2)所示，σT,r和σT,θ分别为所述发射雷达的测距和测角噪声标准差，σR,r和σR,θ分别为所述接收雷达的测距和测角噪声标准差。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，包括：
所述计算模块，具体还用于：
假设各个观测值独立不相关，则得到所述双基地雷达系统的观测值的联合概率密度函数，如下述关系式(3)所示：
Figure BDA0002571296200000062
其中，Z为所述双基地雷达系统的观测值的集合，即Z＝{rT,r∑,θT,θR}；
根据参数估计理论，得到所述双基地雷达系统的目标位置估计的Fisher信息矩阵，如下述关系式(4)所示：
Figure BDA0002571296200000063
其中，
Figure BDA0002571296200000078
表示求平均值，lnf(Z)表示对函数f(Z)求对数，/>
Figure BDA0002571296200000071
表示lnf(Z)对x求偏导，/>
Figure BDA0002571296200000072
表示lnf(Z)对y求偏导；
根据定位估计的CRLB与所述Fisher信息矩阵的关系，得到所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，如下述关系式(5)所示：
CRLB(x,y|Z)＝I-1(x,y|Z) (5)
其中，I-1(x,y|Z)表示所述Fisher信息矩阵的逆矩阵。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型，包括：
所述建立模块，具体还用于：
确定所述双基地雷达系统能够优化的参数集，如下述关系式(6)所示：
S＝{(xT,yT),(xR,yR),σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ} (6)
其中，(xT,yT),(xR,yR)为能够优化的所述双基地雷达系统中所述发射雷达和所述接收雷达的地址，σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ为能够优化的所述双基地雷达系统的观测精度；
将所述参数集中的观测精度用波形带宽、脉冲积累时间和波束宽度参数代替，并且可以固定所述参数集中的部分参数，来优化其他变量，获得所述双基地雷达系统的最优化模型，如下述关系式(7)所示：
Figure BDA0002571296200000073
其中，|CRLB(x,y|Z)|为CRLB(x,y|Z)的迹，
Figure BDA0002571296200000074
表示调整所述双基地雷达系统待优化的参数集S获得的最小化的|CRLB(x,y|Z)|，/>
Figure BDA0002571296200000075
表示在|CRLB(x,y|Z)|取最小值时双基地雷达系统的参数集/>
Figure BDA0002571296200000076
Ψ为S中待优化的参数的取值范围。
本发明的双基地雷达系统最优化配置方法及装置，首先建立双基地雷达系统模型，之后，根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型。之后，根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB。再之后，根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型。本发明可以对所述双基地雷达系统的参数进行最优化配置，使得在此配置下的双基地雷达系统对目标的定位精度最高，从而最优化定位目标。
附图说明
图1为本发明一实施例的一种双基地雷达系统最优化配置方法的流程图；
图2为本发明另一实施例的双基地雷达系统的模型示意图；
图3为本发明另一实施例的双基地雷达系统的观测模型示意图；
图4为本发明另一实施例的一种双基地雷达系统优化配置装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
首先，参考图1描述根据本发明实施例的双基地雷达系统最优化配置方法。示例性的，如图1所示，一种双基地雷达系统最优化方法S100，包括：
S110、建立双基地雷达系统模型。
示例性的，如图2所示，所述双基地雷达系统包括发射雷达T和接收雷达R，所述发射雷达T是具有收发功能的主动雷达，其向目标S发射电磁波并且能接收由所述目标S反射回来的电磁回波，所述发射雷达T既可以单站工作，也可以与其它雷达多站工作。所述接收雷达R是只有接收功能的被动雷达，其接收所述发射雷达T发射到所述目标S，然后由所述目标S反射回来的电磁回波。
在本步骤中，可以分别确定所述发射雷达T、所述接收雷达R以及目标S在直角坐标系中的位置信息，分别记为(xT,yT)、(xR,yR)和(x,y)。分别确定所述目标S与所述发射雷达T和所述接收雷达R之间的距离，分别记为RT和RR，两者的距离和记为R∑。分别确定所述目标S与所述发射雷达T和所述接收雷达R之间的方位角，分别记为ΘT和ΘR。在确立了该些位置坐标及参数后，完成双基地雷达系统模型的创建。
S120、根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型。
示例性的，如图2所示，根据所述双基地雷达系统模型中所述发射雷达T、所述接收雷达R与所述目标S之间的几何关系，得到下述关系式(1)：
Figure BDA0002571296200000091
如图3所示，分别确定所述发射雷达T、所述接收雷达R与所述目标S之间的实际观测距离，分别记为rT和rR，两者的距离和记为r∑。分别确定所述发射雷达T、所述接收雷达R与所述目标S之间的实际观测方位角，分别记为θT和θR。假设双基地声呐距离和角度测量误差服从零均值的高斯分布，那么则根据上述关系式(1)以及上述实际测量距离及实际测量方位角，可以得到双基地雷达的观测值模型，如下述关系式(2)所示：
Figure BDA0002571296200000092
其中，z～N(A,B)表示z服从均值为A，方差为B的高斯分布。z、A和B的具体取值如关系式(2)所示，z的具体取值可以为rT、rR、θT、θR，A的具体取值可以为RT、RT+RR、ΘT、ΘR，B的具体取值可以为σ2 T,r、σ2 R,r、σ2 T,θ、σ2 R,θ，σT,r和σT,θ分别为所述发射雷达的测距和测角噪声标准差，σR,r和σR,θ分别为所述接收雷达的测距和测角噪声标准差。
S130、根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB。
示例性的，假设各个观测值独立不相关，则可以得到所述双基地雷达系统的观测值的联合概率密度函数，如下述关系式(3)所示：
Figure BDA0002571296200000101
其中，Z为所述双基地雷达系统的观测值的集合，即Z＝{rT,r∑,θT,θR}。
根据参数估计理论，得到所述双基地雷达系统的目标位置估计的Fisher信息矩阵，如下述关系式(4)所示：
Figure BDA0002571296200000102
其中，
Figure BDA0002571296200000105
表示求平均值，lnf(Z)表示对函数f(Z)求对数，/>
Figure BDA0002571296200000103
表示lnf(Z)对x求偏导，/>
Figure BDA0002571296200000104
表示lnf(Z)对y求偏导。
根据定位估计的CRLB与所述Fisher信息矩阵的关系，可得所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，如下述关系式(5)所示：
CRLB(x,y|Z)＝I-1(x,y|Z) (5)
其中，I-1(x,y|Z)表示所述Fisher信息矩阵的逆矩阵。
S140、根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型。
示例性的，确定所述双基地雷达系统可以优化的参数集S，如下述关系式(6)所示：
S＝{(xT,yT),(xR,yR),σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ} (6)
其中，(xT,yT),(xR,yR)为可以优化的所述双基地雷达系统中所述发射雷达和所述接收雷达的地址，σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ为可以优化的所述双基地雷达系统的观测精度。
将所述参数集中的观测精度用波形带宽、脉冲积累时间和波束宽度参数代替，并且可以固定所述参数集S中的部分参数，来优化其他变量，获得所述双基地雷达系统的最优化模型，如下述关系式(7)所示：
Figure BDA0002571296200000111
其中，|CRLB(x,y|Z)|为CRLB(x,y|Z)的迹，
Figure BDA0002571296200000112
表示调整所述双基地雷达系统待优化的参数集S获得的最小化的|CRLB(x,y|Z)|，/>
Figure BDA0002571296200000113
表示在|CRLB(x,y|Z)|取最小值时双基地雷达系统的参数集/>
Figure BDA0002571296200000114
Ψ为S中待优化的参数的取值范围。
S150、求解所述双基地雷达系统的最优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数。
具体来说，可以通过数学解析的方法或者粒子群、遗传算法等智能优化方法求解公式(7)
S160、根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
本实施例的双基地雷达系统优化配置方法，首先建立双基地雷达系统模型，之后，根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型。之后，根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB。再之后，根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型。因此，本实施例的方法，可以对所述双基地雷达系统的参数进行最优化配置，使得在此配置下的双基地雷达系统对目标的定位精度最高，从而最优化定位目标。
本发明的另一个方面，如图4所示，提供一种双基地雷达系统优化配置装置100，所述双基地雷达系统包括一个发射雷达和一个接收雷达。该装置100可以应用于前文记载的方法，下述装置中未提及的具体内容可以参考前文相关记载，在此不做赘述。所述装置100包括：
建立模块110，用于建立双基地雷达系统模型；
计算模块120，用于根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB；
配置模块130，用于根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
所述建立模块110，还用于根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型；
所述建立模块110，还用于根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型；
所述计算模块120，还用于求解所述双基地雷达系统的优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数。
本实施例的双基地雷达系统优化配置装置，首先建立双基地雷达系统模型，之后，根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型。之后，根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB。再之后，根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型。因此，本实施例的装置，可以对所述双基地雷达系统的参数进行最优化配置，使得在此配置下的双基地雷达系统对目标的定位精度最高，从而最优化定位目标。
在一些可选的实施方式中，所述双基地雷达系统包括发射雷达T和接收雷达R，所述建立双基地雷达系统模型，包括：
所述建立模块110，具体还用于：
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达以及目标在直角坐标系中的位置信息，分别记为(xT,yT)、(xR,yR)和(x,y)；
分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的距离，分别记为RT和RR，两者的距离和记为R∑；
分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的方位角，分别记为ΘT和ΘR。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型，包括：
所述建立模块110，具体还用于：
根据所述双基地雷达系统模型中所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的几何关系，得到下述关系式(1)：
Figure BDA0002571296200000131
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测距离，分别记为rT和rR，两者的距离和记为r∑；
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测方位角，分别记为θT和θR；
假设双基地声呐距离和角度测量误差服从零均值的高斯分布，那么则根据上述关系式(1)以及上述实际测量距离及实际测量方位角，可以得到双基地雷达的观测值模型，如下述关系式(2)所示：
Figure BDA0002571296200000132
其中，z～N(A,B)表示z服从均值为A，方差为B的高斯分布，z、A和B的具体取值如关系式(2)所示，z的具体取值可以为rT、rR、θT、θR，A的具体取值可以为RT、RT+RR、ΘT、ΘR，B的具体取值可以为σ2 T,r、σ2 R,r、σ2 T,θ、σ2 R,θ，σT,r和σT,θ分别为所述发射雷达的测距和测角噪声标准差，σR,r和σR,θ分别为所述接收雷达的测距和测角噪声标准差。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，包括：
所述计算模块120，具体还用于：
假设各个观测值独立不相关，则可以得到所述双基地雷达系统的观测值的联合概率密度函数，如下述关系式(3)所示：
Figure BDA0002571296200000133
其中，Z为所述双基地雷达系统的观测值的集合，即Z＝{rT,r∑,θT,θR}；
根据参数估计理论，得到所述双基地雷达系统的目标位置估计的Fisher信息矩阵，如下述关系式(4)所示：
Figure BDA0002571296200000141
其中，
Figure BDA0002571296200000145
表示求平均值，lnf(Z)表示对函数f(Z)求对数，/>
Figure BDA0002571296200000142
表示lnf(Z)对x求偏导，/>
Figure BDA0002571296200000143
表示lnf(Z)对y求偏导；
根据定位估计的CRLB与所述Fisher信息矩阵的关系，可得所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，如下述关系式(5)所示：
CRLB(x,y|Z)＝I-1(x,y|Z) (5)
其中，I-1(x,y|Z)表示所述Fisher信息矩阵的逆矩阵。
在一些可选的实施方式中，所述根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型，包括：
所述建立模块110，具体还用于：
确定所述双基地雷达系统可以优化的参数集，如下述关系式(6)所示：
S＝{(xT,yT),(xR,yR),σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ} (6)
其中，(xT,yT),(xR,yR)为可以优化的所述双基地雷达系统中所述发射雷达和所述接收雷达的地址，σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ为可以优化的所述双基地雷达系统的观测精度；
将所述参数集中的观测精度用波形带宽、脉冲积累时间和波束宽度参数代替，并且可以固定所述参数集中的部分参数，来优化其他变量，获得所述双基地雷达系统的最优化模型，如下述关系式(7)所示：
Figure BDA0002571296200000144
其中，|CRLB(x,y|Z)|为CRLB(x,y|Z)的迹，
Figure BDA0002571296200000151
表示调整所述双基地雷达系统待优化的参数集S获得的最小化的|CRLB(x,y|Z)|，/>
Figure BDA0002571296200000152
表示在|CRLB(x,y|Z)|取最小值时双基地雷达系统的参数集/>
Figure BDA0002571296200000153
Ψ为S中待优化的参数的取值范围。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种双基地雷达系统最优化配置方法，其特征在于，所述方法包括：
建立双基地雷达系统模型，具体为：分别确定发射雷达、接收雷达以及目标在直角坐标系中的位置信息，分别记为(xT,yT)、(xR,yR)和(x,y)；分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的距离，分别记为RT和RR，两者的距离和记为R∑；分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的方位角，分别记为ΘT和ΘR；
根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型，具体为：根据所述双基地雷达系统模型中所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的几何关系，得到下述关系式(1)：
Figure QLYQS_1
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测距离，分别记为rT和rR，两者的距离和记为r∑；分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测方位角，分别记为θT和θR；
假设双基地声呐距离和角度测量误差服从零均值的高斯分布，则根据上述关系式(1)以及上述实际测量距离及实际测量方位角，得到双基地雷达的观测值模型，如下述关系式(2)所示：
Figure QLYQS_2
其中，z～N(A,B)表示z服从均值为A，方差为B的高斯分布，z、A和B的具体取值如关系式(2)所示，σT,r和σT,θ分别为所述发射雷达的测距和测角噪声标准差，σR,r和σR,θ分别为所述接收雷达的测距和测角噪声标准差；
根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，具体为：假设各个观测值独立不相关，则得到所述双基地雷达系统的观测值的联合概率密度函数，如下述关系式(3)所示：
Figure QLYQS_3
其中，Z为所述双基地雷达系统的观测值的集合，即Z＝{rT，r∑，θT，θR}；
根据参数估计理论，得到所述双基地雷达系统的目标位置估计的Fisher信息矩阵，如下述关系式(4)所示：
Figure QLYQS_4
其中，
Figure QLYQS_5
表示求平均值，lnf(Z)表示对函数f(Z)求对数，/>
Figure QLYQS_6
表示lnf(Z)对x求偏导，/>
Figure QLYQS_7
表示lnf(Z)对y求偏导；
根据定位估计的CRLB与所述Fisher信息矩阵的关系，得到所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，如下述关系式(5)所示：
CRLB(x，y|Z)＝I-1(x，y|Z) (5)
其中，I-1(x,y|Z)表示所述Fisher信息矩阵的逆矩阵；
根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型，具体为：确定所述双基地雷达系统能够优化的参数集，如下述关系式(6)所示：
S＝{(xT，yT)，(xR，yR)，σR，r，σT，r，σR，θ，σT，θ} (6)
其中，(xT,yT),(xR,yR)为能够优化的所述双基地雷达系统中所述发射雷达和所述接收雷达的地址，σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ为能够优化的所述双基地雷达系统的观测精度；
将所述参数集中的观测精度用波形带宽、脉冲积累时间和波束宽度参数代替，并且可以固定所述参数集中的部分参数，来优化其他变量，得到所述双基地雷达系统的最优化模型，如下述关系式(7)所示：
优化目标函数：
Figure QLYQS_8
约束条件：S∈Ψ
其中，|CRLB(x,y|Z)|为CRLB(x,y|Z)的迹，
Figure QLYQS_9
表示调整所述双基地雷达系统待优化的参数集S获得的最小化的|CRLB(x,y|Z)|，/>
Figure QLYQS_10
表示在|CRLB(x,y|Z)|取最小值时双基地雷达系统的参数集/>
Figure QLYQS_11
Ψ为S中待优化的参数的取值范围；
求解所述双基地雷达系统的最优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数；
根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
2.一种双基地雷达系统最优化配置装置，其特征在于，所述装置包括：
建立模块，用于建立双基地雷达系统模型，具体为：分别确定发射雷达、接收雷达以及目标在直角坐标系中的位置信息，分别记为(xT,yT)、(xR,yR)和(x,y)；分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的距离，分别记为RT和RR，两者的距离和记为R∑；分别确定所述目标与所述发射雷达和所述接收雷达之间的方位角，分别记为ΘT和ΘR；
所述建立模块，还用于根据所述双基地雷达系统模型，建立所述双基地雷达系统的观测模型，具体为：根据所述双基地雷达系统模型中所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的几何关系，得到下述关系式(1)：
Figure QLYQS_12
分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测距离，分别记为rT和rR，两者的距离和记为r∑；分别确定所述发射雷达、所述接收雷达与所述目标之间的实际观测方位角，分别记为θT和θR；
假设双基地声呐距离和角度测量误差服从零均值的高斯分布，则根据上述关系式(1)以及上述实际测量距离及实际测量方位角，得到双基地雷达的观测值模型，如下述关系式(2)所示：
Figure QLYQS_13
其中，z～N(A,B)表示z服从均值为A，方差为B的高斯分布，z、A和B的具体取值如关系式(2)所示，σT,r和σT,θ分别为所述发射雷达的测距和测角噪声标准差，σR,r和σR,θ分别为所述接收雷达的测距和测角噪声标准差；
计算模块，用于根据所述双基地雷达系统的观测模型，确定所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，具体为：假设各个观测值独立不相关，则可以得到所述双基地雷达系统的观测值的联合概率密度函数，如下述关系式(3)所示：
Figure QLYQS_14
其中，Z为所述双基地雷达系统的观测值的集合，即Z＝{rT,rΣ,θT,θR}；
根据参数估计理论，得到所述双基地雷达系统的目标位置估计的Fisher信息矩阵，如下述关系式(4)所示：
Figure QLYQS_15
其中，
Figure QLYQS_16
表示求平均值，lnf(Z)表示对函数f(Z)求对数，/>
Figure QLYQS_17
表示lnf(Z)对x求偏导，/>
Figure QLYQS_18
表示lnf(Z)对y求偏导；
根据定位估计的CRLB与所述Fisher信息矩阵的关系，得到所述双基地雷达系统的定位精度的CRLB，如下述关系式(5)所示：
CRLB(x,y|Z)＝I-1(x,y|Z) (5)
其中，I-1(x,y|Z)表示所述Fisher信息矩阵的逆矩阵；
所述建立模块，还用于根据所述双基地雷达系统的CRLB，建立所述双基地雷达系统的最优化模型，具体为：确定所述双基地雷达系统能够优化的参数集，如下述关系式(6)所示：
S＝{(xT,yT),(xR,yR),σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ} (6)
其中，(xT,yT),(xR,yR)为能够优化的所述双基地雷达系统中所述发射雷达和所述接收雷达的地址，σR,r,σT,r,σR,θ,σT,θ为能够优化的所述双基地雷达系统的观测精度；
将所述参数集中的观测精度用波形带宽、脉冲积累时间和波束宽度参数代替，并且可以固定所述参数集中的部分参数，来优化其他变量，得到所述双基地雷达系统的最优化模型，如下述关系式(7)所示：
优化目标函数：
Figure QLYQS_19
约束条件：S∈Ψ
其中，|CRLB(x,y|Z)|为CRLB(x,y|Z)的迹，
Figure QLYQS_20
表示调整所述双基地雷达系统待优化的参数集S获得的最小化的|CRLB(x,y|Z)|，/>
Figure QLYQS_21
表示在|CRLB(x,y|Z)|取最小值时双基地雷达系统的参数集/>
Figure QLYQS_22
Ψ为S中待优化的参数的取值范围；
所述计算模块，还用于求解所述双基地雷达系统的最优化模型，得到所述双基地雷达系统的最优化配置的参数；
配置模块，用于根据获得的所述双基地雷达系统的最优化配置的参数，对所述双基地雷达系统进行最优化配置。
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