CN112054828B - 面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法 - Google Patents

面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112054828B
CN112054828B CN202010804699.2A CN202010804699A CN112054828B CN 112054828 B CN112054828 B CN 112054828B CN 202010804699 A CN202010804699 A CN 202010804699A CN 112054828 B CN112054828 B CN 112054828B
Authority
CN
China
Prior art keywords
communication integrated
radar
radar communication
integrated system
distributed mimo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010804699.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112054828A (zh
Inventor
时晨光
王奕杰
丁琳涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN202010804699.2A priority Critical patent/CN112054828B/zh
Publication of CN112054828A publication Critical patent/CN112054828A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112054828B publication Critical patent/CN112054828B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413MIMO systems
    • H04B7/0426Power distribution
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B17/00Monitoring; Testing
    • H04B17/30Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/382Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02Arrangements for optimising operational condition
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/04Wireless resource allocation
    • H04W72/044Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0473Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being transmission power

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,包括S1、确定分布式MIMO雷达通信一体化系统组成及功能;S2、采用目标运动参数估计克拉美‑罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能;S3、建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型;S4、分别采用半正定规划与拉格朗日乘数法对面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型进行求解。本发明方法降低了分布式MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射资源消耗,有效提升了分布式MIMO雷达通信一体化系统的低截获性能。

Description

面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法
技术领域
本发明涉及雷达信号处理的技术,特别是涉及面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法。
背景技术
为提高现代战场武器装备的生存能力和作战效能,尤其是机动平台,如战斗机、军舰、航空母舰、装甲车等,不得不同时配备越来越多的射频传感器。然而,传感器数量的不断增加,不但消耗了大量的射频资源,占据了更多的空间,而且严重削弱了作战平台的机动能力,增加了雷达散射截面,降低了复杂电磁环境中的抗干扰能力和现代武器装备的作战效能。
分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)雷达通信一体化系统利用宽带相控阵天线和软件无线电技术,从顶层对雷达、通信等功能进行一体化设计,根据作战流程、任务种类、目标类型、威胁等级对系统的时间、空间、能量和频率资源进行统一调度,已成为未来武器平台多传感器发展的必然趋势。分布式MIMO雷达通信一体化系统减少了搭载平台上的天线数量,实现了天线阵面与平台的共形,可极大地改善搭载平台的电磁兼容环境,全面提升雷达、通信及抗干扰能力,有效提高系统作战效能与反应能力。
另外,现代战场电磁环境日趋复杂,敌方先进无源探测系统使得我方有源电子设备的生存收到了严峻的威胁和挑战。低截获技术通过控制雷达、数据链等有源电子设备辐射功率、优化发射波形等方法,可显著降低有源电子设备及其搭载平台被敌方无源探测系统截获、分选、识别,以及被反辐射导弹攻击的概率,从而提高有源电子设备自身及其搭载平台的战场生存能力和作战效能。
然而,现有技术中尚未有面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,降低了分布式MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射资源消耗,有效提升了分布式MIMO雷达通信一体化系统的低截获性能。
技术方案:本发明的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,包括以下步骤:
S1、确定分布式MIMO雷达通信一体化系统组成及功能;
S2、采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能;
S3、建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型;
S4、分别采用半正定规划与拉格朗日乘数法对面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型进行求解。
进一步的,步骤S1中分布式MIMO雷达通信一体化系统包括MT部雷达通信一体化发射机、NR部雷达接收机和NC部通信接收机,其中,雷达通信一体化发射机可同时发射多个独立波束完成目标定位与数据通信功能,雷达接收机接收雷达信号完成目标定位功能,通信接收机接收通信信号完成数据通信功能。
进一步的,步骤S2中采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,具体为:
目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵CCRLB表示为:
Figure BDA0002628664090000021
其中,[·]-1表示求逆运算;
Figure BDA0002628664090000022
Figure BDA0002628664090000023
其中,
Figure BDA0002628664090000024
为第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率,Q为雷达信号脉冲数目,Bm为第m部雷达通信一体化发射机的有效带宽,
Figure BDA0002628664090000025
为目标相对第m部雷达通信一体化发射机于第n部雷达接收机的雷达散射截面,c为光速,σ2为背景噪声功率,T0为雷达信号脉冲重复间隔,λ为雷达信号波长;
Figure BDA0002628664090000031
Figure BDA0002628664090000032
其中,
Figure BDA0002628664090000033
表示转置运算,02表示维度为2×2的零矩阵;
Figure BDA0002628664090000034
Figure BDA0002628664090000035
其中,
Figure BDA0002628664090000036
Figure BDA0002628664090000037
Figure BDA0002628664090000038
Figure BDA0002628664090000039
Figure BDA00026286640900000310
Figure BDA00026286640900000311
Figure BDA00026286640900000312
Figure BDA00026286640900000313
Figure BDA00026286640900000314
Figure BDA00026286640900000315
其中,
Figure BDA0002628664090000041
Figure BDA0002628664090000042
其中,x为目标在二维空间中X轴方向上的位置坐标,y为目标在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,
Figure BDA0002628664090000043
为第m部雷达通信一体化发射机在二维空间中X轴方向上的位置坐标,
Figure BDA0002628664090000044
为第m部雷达通信一体化发射机在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,
Figure BDA0002628664090000045
为第n部雷达接收机在二维空间中X轴方向上的位置坐标,
Figure BDA0002628664090000046
为第n部雷达接收机在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,vx为目标在二维空间中X轴方向上的速度,vy为目标在二维空间中Y轴方向上的速度。
进一步的,步骤S2中采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能,具体为:
信道容量RC表示为:
Figure BDA0002628664090000047
其中,NC为通信接收机数目,ηml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间传播损耗系数,hml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间的信道增益,
Figure BDA0002628664090000048
为第m部雷达通信一体化发射机的通信信号辐射功率。
进一步的,步骤S3具体为:
根据预先设定的目标位置估计精度阈值δP、目标速度估计精度阈值δV、信道容量阈值δC,建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型,如下所示:
Figure BDA0002628664090000051
其中,tr(·)表示求迹运算,M1=[I2 02],M2=[02 I2],I2表示维度为2×2的单位矩阵,
Figure BDA0002628664090000052
为第m部雷达通信一体化发射机的最大总辐射功率,
Figure BDA0002628664090000053
为第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率,
Figure BDA0002628664090000054
为第m部雷达通信一体化发射机的通信信号辐射功率。
进一步的,步骤S4包括以下步骤:
S41、将步骤S3建立的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型转换为以下两个子模型:
Figure BDA0002628664090000055
Figure BDA0002628664090000056
S42、引入维度为4×4的辅助矩阵Λ,将子模型公式(22)等价转换为:
Figure BDA0002628664090000057
其中,I4表示维度为4×4的单位矩阵,08表示维度为8×8的零矩阵,由于子模型(24)为半正定规划问题,直接采用MATLAB软件中的凸优化工具箱CVX进行计算求解,所得即为第m部雷达通信一体化发射机的最优雷达信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000061
其中,(·)*表示参数的最优值;
S43、对于子模型公式(23),引入拉格朗日乘子ψ1,ψ2与ψ3,构建如下式的拉格朗日乘子式:
Figure BDA0002628664090000062
分别对
Figure BDA0002628664090000063
ψ1,ψ2与ψ3求偏导;
S44、通过令
Figure BDA0002628664090000064
Figure BDA0002628664090000065
Figure BDA0002628664090000066
同时满足
Figure BDA0002628664090000067
与非线性最优化求解的卡罗需-库恩-塔克条件的必要条件,获取第m部雷达通信一体化发射机的最优通信信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000068
表达式为:
Figure BDA0002628664090000069
其中,
Figure BDA00026286640900000610
为一个常数,其大小取决于预先设定的信道容量阈值δC
Figure BDA00026286640900000611
经迭代计算,将满足式(27)的
Figure BDA00026286640900000612
值代入式(26)中,求得第m部雷达通信一体化发射机的最优通信信号辐射功率
Figure BDA00026286640900000613
有益效果:与现有技术相比,本发明方法既满足预先设定的目标位置估计精度阈值、目标速度估计精度阈值、信道容量阈值以及辐射功率资源约束,而且有效降低了分布式MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射资源消耗,从而提升了分布式MIMO雷达通信一体化系统的低截获性能。产生该优点的原因是本发明采用了面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,该方法以满足预先设定的目标位置估计精度阈值、目标速度估计精度阈值、信道容量阈值以及辐射功率资源为约束条件,以最小化分布式MIMO雷达通信一体化系统的总辐射功率为优化目标,建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型。分别采用半正定规划与拉格朗日乘数法对优化模型进行求解,得到在满足预先设定的目标定位精度阈值、信道容量阈值以及辐射功率资源条件下,使得分布式MIMO雷达通信一体化系统的总辐射功率最小的第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000071
与通信信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000072
作为最优解,从而有效提升了分布式MIMO雷达通信一体化系统的低截获性能。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明从实际军事应用需求出发,提出了面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,降低了分布式MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射资源消耗,有效提升了分布式MIMO雷达通信一体化系统的低截获性能。首先,考虑一个由多部雷达通信一体化发射机、多部雷达接收机和多部通信接收机组成的分布式MIMO雷达通信一体化系统,其中,雷达通信一体化发射机可同时发射多个独立波束完成目标定位与数据通信功能。然后,采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能。在此基础上,以满足预先设定的目标位置估计精度阈值、目标速度估计精度阈值、信道容量阈值以及辐射功率资源为约束条件,以最小化分布式MIMO雷达通信一体化系统的总辐射功率为优化目标,建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型,从而降低分布式MIMO雷达通信一体化系统的射频辐射资源消耗,提升其低截获性能。
如图1所示,本发明的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,包括以下步骤:
S1、确定分布式MIMO雷达通信一体化系统组成及功能;
本发明考虑一个由MT部雷达通信一体化发射机、NR部雷达接收机和NC部通信接收机组成的分布式MIMO雷达通信一体化系统,其中,雷达通信一体化发射机可同时发射多个独立波束完成目标定位与数据通信功能,雷达接收机接收雷达信号完成目标定位功能,通信接收机接收通信信号完成数据通信功能。
S2、采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能;
采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,则目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵CCRLB可以表示为:
Figure BDA0002628664090000081
其中,[·]-1表示求逆运算。
Figure BDA0002628664090000082
Figure BDA0002628664090000083
其中,
Figure BDA0002628664090000084
为第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率,Q为雷达信号脉冲数目,Bm为第m部雷达通信一体化发射机的有效带宽,
Figure BDA0002628664090000085
为目标相对第m部雷达通信一体化发射机于第n部雷达接收机的雷达散射截面,c为光速,σ2为背景噪声功率,T0为雷达信号脉冲重复间隔,λ为雷达信号波长。
Figure BDA0002628664090000086
Figure BDA0002628664090000087
其中,
Figure BDA0002628664090000088
表示转置运算,02表示维度为2×2的零矩阵。
Figure BDA0002628664090000089
Figure BDA0002628664090000091
其中,
Figure BDA0002628664090000092
Figure BDA0002628664090000093
Figure BDA0002628664090000094
Figure BDA0002628664090000095
Figure BDA0002628664090000096
Figure BDA0002628664090000097
Figure BDA0002628664090000098
Figure BDA0002628664090000099
Figure BDA00026286640900000910
Figure BDA00026286640900000911
其中,
Figure BDA00026286640900000912
Figure BDA00026286640900000913
其中,x为目标在二维空间中X轴方向上的位置坐标,y为目标在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,
Figure BDA00026286640900000914
为第m部雷达通信一体化发射机在二维空间中X轴方向上的位置坐标,
Figure BDA00026286640900000915
为第m部雷达通信一体化发射机在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,
Figure BDA00026286640900000916
为第n部雷达接收机在二维空间中X轴方向上的位置坐标,
Figure BDA00026286640900000917
为第n部雷达接收机在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,vx为目标在二维空间中X轴方向上的速度,vy为目标在二维空间中Y轴方向上的速度。
采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能,则信道容量RC可以表示为:
Figure BDA0002628664090000101
其中,NC为通信接收机数目,ηml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间传播损耗系数,hml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间的信道增益,
Figure BDA0002628664090000102
为第m部雷达通信一体化发射机的通信信号辐射功率。
S3、建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型;
根据预先设定的目标位置估计精度阈值δP、目标速度估计精度阈值δV、信道容量阈值δC,建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型,如下所示:
Figure BDA0002628664090000103
其中,tr(·)表示求迹运算,M1=[I2 02],M2=[02 I2],I2表示维度为2×2的单位矩阵,
Figure BDA0002628664090000104
为第m部雷达通信一体化发射机的最大总辐射功率,
Figure BDA0002628664090000105
为第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率,
Figure BDA0002628664090000106
为第m部雷达通信一体化发射机的通信信号辐射功率。
S4、分别采用半正定规划与拉格朗日乘数法对面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型进行求解;
S41、将面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型公式(21)转换为以下两个子模型:
Figure BDA0002628664090000111
Figure BDA0002628664090000112
S42、可引入维度为4×4的辅助矩阵Λ,将子模型公式(22)等价转换为:
Figure BDA0002628664090000113
其中,I4表示维度为4×4的单位矩阵,08表示维度为8×8的零矩阵。由于子模型(24)为半正定规划问题,可直接采用MATLAB软件中的凸优化工具箱CVX进行计算求解,所得即为第m部雷达通信一体化发射机的最优雷达信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000114
其中,(·)*表示参数的最优值。
S43、对于子模型公式(23),引入拉格朗日乘子ψ1,ψ2与ψ3,构建如下式的拉格朗日乘子式:
Figure BDA0002628664090000115
分别对
Figure BDA0002628664090000116
ψ1,ψ2与ψ3求偏导。
S44、通过令
Figure BDA0002628664090000117
Figure BDA0002628664090000118
Figure BDA0002628664090000119
同时满足
Figure BDA00026286640900001110
与非线性最优化求解的卡罗需-库恩-塔克条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)的必要条件,获取第m部雷达通信一体化发射机的最优通信信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000121
表达式为:
Figure BDA0002628664090000122
其中,
Figure BDA0002628664090000123
为一个常数,其大小取决于预先设定的信道容量阈值δC
Figure BDA0002628664090000124
经迭代计算,将满足式(27)的
Figure BDA0002628664090000125
值代入式(26)中,求得第m部雷达通信一体化发射机的最优通信信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000126
本发明创造的工作原理及工作过程:
本发明首先考虑一个由多部雷达通信一体化发射机、多部雷达接收机和多部通信接收机组成的分布式MIMO雷达通信一体化系统,其中,雷达通信一体化发射机可同时发射多个独立波束完成目标定位与数据通信功能。然后,采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能。在此基础上,以满足预先设定的目标位置估计精度阈值、目标速度估计精度阈值、信道容量阈值以及辐射功率资源为约束条件,以最小化分布式MIMO雷达通信一体化系统的总辐射功率为优化目标,建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型。最后,分别采用半正定规划与拉格朗日乘数法对优化模型进行求解。经迭代计算,得到在满足预先设定的目标定位精度阈值、信道容量阈值以及辐射功率资源条件下,使得分布式MIMO雷达通信一体化系统的总辐射功率最小的第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000127
与通信信号辐射功率
Figure BDA0002628664090000128
作为最优解,即可得到符合约束条件的分布式MIMO雷达通信一体化系统最优功率分配结果。

Claims (4)

1.面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定分布式MIMO雷达通信一体化系统组成及功能;
S2、采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能;
S3、建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型;具体为:
根据预先设定的目标位置估计精度阈值δP、目标速度估计精度阈值δV、信道容量阈值δC,建立面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型,如下所示:
Figure FDA0003077388090000011
其中,tr(·)表示求迹运算,M1=[I2 02],M2=[02 I2],I2表示维度为2×2的单位矩阵,
Figure FDA0003077388090000012
为第m部雷达通信一体化发射机的最大总辐射功率,
Figure FDA0003077388090000013
为第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率,
Figure FDA0003077388090000014
为第m部雷达通信一体化发射机的通信信号辐射功率,MT为雷达通信一体化发射机的数量,CCRLB为克拉美-罗下界矩阵,RC为信道容量;
S4、分别采用半正定规划与拉格朗日乘数法对面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型进行求解;包括以下步骤:
S41、将步骤S3建立的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配模型转换为以下两个子模型:
Figure FDA0003077388090000021
Figure FDA0003077388090000022
S42、引入维度为4×4的辅助矩阵Λ,将子模型公式(22)等价转换为:
Figure FDA0003077388090000023
其中,I4表示维度为4×4的单位矩阵,08表示维度为8×8的零矩阵,由于子模型(24)为半正定规划问题,直接采用MATLAB软件中的凸优化工具箱CVX进行计算求解,所得即为第m部雷达通信一体化发射机的最优雷达信号辐射功率
Figure FDA0003077388090000024
其中,(·)*表示参数的最优值;
S43、对于子模型公式(23),引入拉格朗日乘子ψ1,ψ2与ψ3,构建如下式的拉格朗日乘子式:
Figure FDA0003077388090000025
其中,NC为通信接收机的数量,σ2为背景噪声功率;
分别对
Figure FDA0003077388090000026
ψ1,ψ2与ψ3求偏导;
S44、通过令
Figure FDA0003077388090000027
Figure FDA0003077388090000028
Figure FDA0003077388090000029
同时满足
Figure FDA00030773880900000210
非线性最优化求解的卡罗需-库恩-塔克条件的必要条件,获取第m部雷达通信一体化发射机的最优通信信号辐射功率
Figure FDA0003077388090000031
表达式为:
Figure FDA0003077388090000032
其中,ηml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间传播损耗系数,hml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间的信道增益,
Figure FDA0003077388090000033
为一个常数,其大小取决于预先设定的信道容量阈值δC
Figure FDA0003077388090000034
经迭代计算,将满足式(27)的
Figure FDA0003077388090000035
值代入式(26)中,求得第m部雷达通信一体化发射机的最优通信信号辐射功率
Figure FDA0003077388090000036
2.根据权利要求1所述的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,其特征在于,步骤S1中分布式MIMO雷达通信一体化系统包括MT部雷达通信一体化发射机、NR部雷达接收机和NC部通信接收机,其中,雷达通信一体化发射机能同时发射多个独立波束完成目标定位与数据通信功能,雷达接收机接收雷达信号完成目标定位功能,通信接收机接收通信信号完成数据通信功能。
3.根据权利要求1所述的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,其特征在于,步骤S2中采用目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的目标定位精度,具体为:
目标运动参数估计克拉美-罗下界矩阵CCRLB表示为:
Figure FDA0003077388090000037
其中,[·]-1表示求逆运算;
Figure FDA0003077388090000041
Figure FDA0003077388090000042
其中,
Figure FDA0003077388090000043
为第m部雷达通信一体化发射机的雷达信号辐射功率,Q为雷达信号脉冲数目,Bm为第m部雷达通信一体化发射机的有效带宽,
Figure FDA00030773880900000415
为目标相对第m部雷达通信一体化发射机于第n部雷达接收机的雷达散射截面,c为光速,σ2为背景噪声功率,T0为雷达信号脉冲重复间隔,λ为雷达信号波长;
Figure FDA0003077388090000044
Figure FDA0003077388090000045
其中,
Figure FDA0003077388090000046
表示转置运算,02表示维度为2×2的零矩阵;
Figure FDA0003077388090000047
Figure FDA0003077388090000048
其中,
Figure FDA0003077388090000049
Figure FDA00030773880900000410
Figure FDA00030773880900000411
Figure FDA00030773880900000412
Figure FDA00030773880900000413
Figure FDA00030773880900000414
Figure FDA0003077388090000051
Figure FDA0003077388090000052
Figure FDA0003077388090000053
Figure FDA0003077388090000054
其中,
Figure FDA0003077388090000055
Figure FDA0003077388090000056
其中,x为目标在二维空间中X轴方向上的位置坐标,y为目标在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,
Figure FDA0003077388090000057
为第m部雷达通信一体化发射机在二维空间中X轴方向上的位置坐标,
Figure FDA0003077388090000058
为第m部雷达通信一体化发射机在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,
Figure FDA0003077388090000059
为第n部雷达接收机在二维空间中X轴方向上的位置坐标,
Figure FDA00030773880900000510
为第n部雷达接收机在二维空间中Y轴方向上的位置坐标,vx为目标在二维空间中X轴方向上的速度,vy为目标在二维空间中Y轴方向上的速度。
4.根据权利要求1所述的面向低截获的分布式MIMO雷达通信一体化系统功率分配方法,其特征在于,步骤S2中采用信道容量表征分布式MIMO雷达通信一体化系统的数据通信性能,具体为:
信道容量RC表示为:
Figure FDA00030773880900000511
其中,NC为通信接收机数目,ηml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间传播损耗系数,hml为第m部雷达通信一体化发射机与第l部通信接收机之间的信道增益,
Figure FDA00030773880900000512
为第m部雷达通信一体化发射机的通信信号辐射功率。
CN202010804699.2A 2020-08-12 2020-08-12 面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法 Active CN112054828B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010804699.2A CN112054828B (zh) 2020-08-12 2020-08-12 面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010804699.2A CN112054828B (zh) 2020-08-12 2020-08-12 面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112054828A CN112054828A (zh) 2020-12-08
CN112054828B true CN112054828B (zh) 2021-07-27

Family

ID=73601689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010804699.2A Active CN112054828B (zh) 2020-08-12 2020-08-12 面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112054828B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253249B (zh) * 2021-04-19 2023-04-28 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种基于深度强化学习的mimo雷达功率分配设计方法
CN113406580B (zh) * 2021-05-20 2023-08-25 中山大学 Mimo雷达低截获性能评估方法、装置和存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160012284A (ko) * 2014-07-23 2016-02-03 국방과학연구소 송신신호 파형의 직교성을 이용한 재머 신호 억제 및 원신호 도래각 추정 방법 및 장치
CN106501778A (zh) * 2016-05-16 2017-03-15 南京航空航天大学 一种基于射频隐身性能优化的dmrs稳健波形设计方法
CN107167798A (zh) * 2017-05-05 2017-09-15 电子科技大学 基于跟踪精度可控的多雷达认知跟踪方法
CN109743084A (zh) * 2019-01-31 2019-05-10 南京航空航天大学 频谱共存下基于lpi的分布式组网雷达功率分配方法
CN110441740A (zh) * 2019-08-20 2019-11-12 南京航空航天大学 基于分层博弈的分布式mimo雷达稳健功率分配方法
CN110493811A (zh) * 2019-08-15 2019-11-22 南京航空航天大学 基于射频隐身的雷达通信一体化系统稳健资源分配方法
CN110596688A (zh) * 2019-08-29 2019-12-20 电子科技大学 一种分布式mimo雷达系统中的高精度定位方法及装置
CN111025276A (zh) * 2019-11-21 2020-04-17 南京航空航天大学 频谱共存环境下双基地雷达最优射频隐身功率分配方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2987683B1 (fr) * 2012-03-02 2016-11-11 Thales Sa Radar a faible probabilite d'interception

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160012284A (ko) * 2014-07-23 2016-02-03 국방과학연구소 송신신호 파형의 직교성을 이용한 재머 신호 억제 및 원신호 도래각 추정 방법 및 장치
CN106501778A (zh) * 2016-05-16 2017-03-15 南京航空航天大学 一种基于射频隐身性能优化的dmrs稳健波形设计方法
CN107167798A (zh) * 2017-05-05 2017-09-15 电子科技大学 基于跟踪精度可控的多雷达认知跟踪方法
CN109743084A (zh) * 2019-01-31 2019-05-10 南京航空航天大学 频谱共存下基于lpi的分布式组网雷达功率分配方法
CN110493811A (zh) * 2019-08-15 2019-11-22 南京航空航天大学 基于射频隐身的雷达通信一体化系统稳健资源分配方法
CN110441740A (zh) * 2019-08-20 2019-11-12 南京航空航天大学 基于分层博弈的分布式mimo雷达稳健功率分配方法
CN110596688A (zh) * 2019-08-29 2019-12-20 电子科技大学 一种分布式mimo雷达系统中的高精度定位方法及装置
CN111025276A (zh) * 2019-11-21 2020-04-17 南京航空航天大学 频谱共存环境下双基地雷达最优射频隐身功率分配方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Low Probability of Intercept-Based Collaborative Power and Bandwidth Allocation Strategy for Multi-Target Tracking in Distributed Radar Network System;Chengguang Shi 等;《IEEE Sensors Journal》;20200615;第20卷(第12期);第6367-6377页 *
双基地MIMO雷达通信一体化中的处理与实现;陈克微;《中国优秀硕士学位论文全文数据库(信息科技辑)》;20160315;第I136-2289页 *
网络雷达对抗系统初探;周敬博 等;《航天电子对抗》;20141228(第6期);第49-52页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112054828A (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112054828B (zh) 面向低截获的分布式mimo雷达通信一体化系统功率分配方法
CN107064882B (zh) 无源协同下基于射频隐身的雷达组网资源控制方法
CN108732543B (zh) 一种基于射频隐身的机载组网雷达辐射参数联合优化方法
CN107907863B (zh) 基于雷达-通信频谱共享的组网雷达波形设计方法
CN111812628B (zh) 基于非合作博弈的雷达通信一体化组网系统功率控制方法
CN111812599B (zh) 博弈条件下基于低截获性能的组网雷达最优波形设计方法
CN106526546B (zh) 一种针对雷达与通信联合系统的雷达干扰功率分配方法
CN112147600B (zh) 面向射频隐身和目标跟踪的多基雷达发射参数优化方法
CN108614261B (zh) 一种组网雷达系统多目标跟踪下的辐射参数控制方法
CN106896351B (zh) 一种基于非合作博弈的雷达组网功率控制方法
CN108008361A (zh) 基于射频隐身的分布式mimo雷达干扰波形设计方法
CN108469601B (zh) 改善mimo-stap最差检测性能的收发联合稳健优化方法
CN111830482A (zh) 基于捷变ofdm的fda雷达目标定位方法
CN112118621B (zh) 一种机载雷达通信一体化系统辐射功率优化设计方法
CN108037487B (zh) 一种基于射频隐身的分布式mimo雷达发射信号优化设计方法
CN113203993A (zh) 针对组网雷达的自适应多干扰机协同压制干扰方法
CN109212494B (zh) 一种针对组网雷达系统的射频隐身干扰波形设计方法
CN112130139B (zh) 一种分布式全相参稀疏直线阵列雷达系统优化布阵方法
CN112068124A (zh) 面向低截获的组网雷达驻留时间与辐射功率联合优化方法
CN115015841B (zh) 基于多入多出阵列的探通扰一体化波形优化方法和系统
CN110749881B (zh) 基于改进双层博弈的无人机集群稳健功率控制方法
CN111999703B (zh) 频控阵mimo雷达通信一体化系统射频辐射控制方法
CN111090079B (zh) 基于无源传感器协同的雷达组网辐射间隔优化控制方法
CN113093171A (zh) 基于目标跟踪的机载雷达路径与辐射资源联合优化方法
CN108008364B (zh) 改善mimo-stap检测性能的发射波形及接收权联合优化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant