CN114646925A - 分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置 - Google Patents

分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置 Download PDF

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CN114646925A
CN114646925A CN202210416161.3A CN202210416161A CN114646925A CN 114646925 A CN114646925 A CN 114646925A CN 202210416161 A CN202210416161 A CN 202210416161A CN 114646925 A CN114646925 A CN 114646925A
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Abstract

本公开涉及雷达探测技术领域，提供一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置，方法包括：对分布式雷达的每个雷达进行波束编排；对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集；对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量；按照特征向量一致性进行子区域划分；计算每个雷达的闲置波束集合；根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序；采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列；按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。本公开降低了协同处理难度，提高了协同探测性能。

Description

分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置
技术领域
本公开涉及雷达探测技术领域，特别涉及一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置。
背景技术
分布式雷达是指多部空间分布式部署的雷达通过统一的资源调度和有序的协同控制，实现对目标区域同时多波束高增益宽角覆盖，一方面通过多部雷达探测区域的相互补盲，实现更大范围探测区域覆盖，另一方面对共视区域的目标实现多发多收协同观测，通过信号级的数据融合联合处理，提高对弱目标的探测概率和定位精度。雷达搜索工作方式通常是指利用雷达波束的扫描实现对覆盖空域内新目标的搜索发现。得益于当前相控阵雷达技术的发展，天线波束具有快速扫描和灵活捷变的能力，单雷达的搜索工作方式已得到了非常广泛的应用。然而，对于由多个相控阵雷达所组成的分布式雷达而言，在其协同搜索工作过程中仍会面临一定的技术问题。
现有技术中，分布式雷达在进行协同搜索时，通常采用统一的波束驻留时序调度，在该统一的波束驻留时序调度下，各雷达按照各自既定的波束编排模式进行波束的顺序扫描，共视区内某一子区域被各雷达发射接收波束照射而形成的多发多收通道可能存在较大的时间不一致性。上述时间不同步性一方面增大了数据融合协同处理进行目标检测的难度，另一方面也使得非同步时间区间内目标的非规则机动运动降低了多通道联合处理对目标的定位精度。
因此，如何减少上述时间不同步性对分布式雷达协同探测性能的影响，成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置。
本公开的一个方面，提供了一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法，包括以下步骤：
步骤S1，对分布式雷达的每个雷达进行波束编排：设定
Figure 680481DEST_PATH_IMAGE001
个分布式部署的相控阵雷达的波束编排，每个相控阵雷达的波束序号记为
Figure 457944DEST_PATH_IMAGE002
且
Figure 391134DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 76717DEST_PATH_IMAGE004
为每个相控阵雷达波束编排的最大波束序号，每个相控阵雷达相对于其阵面法线的方位角覆盖范围为
Figure 871498DEST_PATH_IMAGE005
，每个相控阵雷达中波束
Figure 18315DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围为
Figure 607559DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 43088DEST_PATH_IMAGE007
为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure 641560DEST_PATH_IMAGE008
为波束
Figure 377304DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure 852629DEST_PATH_IMAGE009
为波束
Figure 57345DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限；
步骤S2，对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集：对根据
Figure 443196DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区确定的重点观测区域，按照预设的经纬度采样间隔进行采样，得到由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure 49758DEST_PATH_IMAGE010
；
步骤S3，对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量：计算栅格位置点集
Figure 698914DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点
Figure 125347DEST_PATH_IMAGE011
被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点
Figure 580468DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量
Figure 41536DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 598944DEST_PATH_IMAGE013
为位置点的编号，
Figure 293099DEST_PATH_IMAGE014
为位置点
Figure 771485DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 539590DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，
Figure 78019DEST_PATH_IMAGE016
，且
Figure 993891DEST_PATH_IMAGE014
的值为0到N之间的整数，
Figure 725568DEST_PATH_IMAGE014
为0表示位置点
Figure 161229DEST_PATH_IMAGE011
不被第
Figure 119826DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的任何波束覆盖，
Figure 273727DEST_PATH_IMAGE014
不为0则表示位置点
Figure 546445DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 102192DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的第
Figure 966111DEST_PATH_IMAGE014
个波束覆盖；
步骤S4，按照特征向量一致性进行子区域划分：按照各位置点的特征向量的一致性，将栅格位置点集
Figure 341729DEST_PATH_IMAGE010
划分为
Figure 421068DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集
Figure 80588DEST_PATH_IMAGE018
，使得同一个子区域点集内的所有位置点的特征向量相同，并分别得到子区域点集
Figure 131721DEST_PATH_IMAGE018
对应的特征向量
Figure 712744DEST_PATH_IMAGE019
；
步骤S5，计算每个雷达的闲置波束集合：根据特征向量
Figure 874735DEST_PATH_IMAGE019
，计算每个相控阵雷达的闲置波束，得到各个相控阵雷达分别对应的闲置波束集合
Figure 592024DEST_PATH_IMAGE020
，其中，各个闲置波束集合分别包括对应的相控阵雷达的所有闲置波束的序号；
步骤S6，根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序：根据基于重点观测区域和子区域点集
Figure 349413DEST_PATH_IMAGE018
确定的重点区域波束共视覆盖率，计算各个子区域点集的权值系数，并将各个子区域点集按照权值系数由大到小排序，得到排序后的子区域点集
Figure 434043DEST_PATH_IMAGE021
以及排序后的子区域点集
Figure 648993DEST_PATH_IMAGE021
对应的特征向量
Figure 971521DEST_PATH_IMAGE022
；
步骤S7，采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列：将排序后的子区域点集
Figure 879303DEST_PATH_IMAGE021
及其对应的特征向量
Figure 716809DEST_PATH_IMAGE022
，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合
Figure 673132DEST_PATH_IMAGE020
作为输入，按照迭代优化生成方式，逐周期计算协同搜索工作方式下第1~
Figure 899102DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的全部
Figure 462938DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的发射波束序号，得到各个相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；
步骤S8，按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度：将
Figure 771429DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达按照对应的发射波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。
可选的，重点观测区域由用户在
Figure 344493DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区内指定；或者，重点观测区域为协同搜索共视区。
可选的，预设的经纬度采样间隔为不大于雷达距离分辨率的1/10。
可选的，步骤S3包括：
步骤S31，将位置点经纬高坐标通过坐标转换转至第
Figure 687618DEST_PATH_IMAGE015
个雷达的阵面坐标系，得到相对于阵面法线的方位角：根据预设的重点观测区域的平均高度
Figure 422356DEST_PATH_IMAGE023
，将位置点
Figure 421405DEST_PATH_IMAGE011
的经纬高坐标
Figure 63739DEST_PATH_IMAGE024
通过坐标转换方法转换至第
Figure 461703DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的阵面坐标系，得到位置点
Figure 367343DEST_PATH_IMAGE011
相对于第
Figure 916004DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达阵面法线的方位角
Figure 565292DEST_PATH_IMAGE025
，其中，
Figure 86272DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 677659DEST_PATH_IMAGE027
分别表示位置点
Figure 933191DEST_PATH_IMAGE011
的纬度坐标和经度坐标；
步骤S32，检测方位角处于第
Figure 841629DEST_PATH_IMAGE015
个雷达的波束范围，将波束号作为特征向量第
Figure 30164DEST_PATH_IMAGE015
个元素值，若该方位角不处于任何波束，则值为0：依次检测方位角
Figure 730136DEST_PATH_IMAGE025
是否处于第
Figure 722232DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的波束范围内，若方位角
Figure 713321DEST_PATH_IMAGE025
处于波束
Figure 5631DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围
Figure 423974DEST_PATH_IMAGE006
内，则将位置点
Figure 166016DEST_PATH_IMAGE011
的状态参数
Figure 695217DEST_PATH_IMAGE014
赋值为
Figure 45296DEST_PATH_IMAGE002
；若方位角
Figure 634540DEST_PATH_IMAGE025
处于第
Figure 601228DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的方位角覆盖范围
Figure 199700DEST_PATH_IMAGE005
之外，则将位置点
Figure 201023DEST_PATH_IMAGE011
的状态参数
Figure 961168DEST_PATH_IMAGE014
赋值为0。
可选的，步骤S5包括：
对于第
Figure 621344DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达，若其波束
Figure 7195DEST_PATH_IMAGE002
满足
Figure 613757DEST_PATH_IMAGE028
，则波束
Figure 59651DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure 751663DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的闲置波束，其中，
Figure 941205DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 605535DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集对应的特征向量的第
Figure 953822DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值，
Figure 133130DEST_PATH_IMAGE031
。
可选的，步骤S6包括：
步骤S61，对每个子区域点集求重点区域波束共视覆盖率：根据下式（1），分别计算每个子区域点集对应的重点区域波束共视覆盖率，其中，
Figure 126363DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 441938DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集
Figure 229634DEST_PATH_IMAGE033
对应的子区域面积，
Figure 83189DEST_PATH_IMAGE034
表示重点观测区域的面积，
Figure 365266DEST_PATH_IMAGE035
表示第
Figure 53124DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集
Figure 965716DEST_PATH_IMAGE033
对应的重点区域波束共视覆盖率：
Figure 103305DEST_PATH_IMAGE036
（1）
重点区域波束共视覆盖率的估计值表示为下式（2），其中，
Figure 189073DEST_PATH_IMAGE037
表示子区域点集
Figure 728508DEST_PATH_IMAGE033
的元素点的个数：
Figure 61269DEST_PATH_IMAGE038
（2）
步骤S62，根据特征向量求子区域点集被多个雷达共视时的共视层数：根据下式（3），计算子区域点集
Figure 436887DEST_PATH_IMAGE033
被多个相控阵雷达共视时的共视层数
Figure 330541DEST_PATH_IMAGE039
，其中，
Figure 740794DEST_PATH_IMAGE040
表示
Figure 41194DEST_PATH_IMAGE041
的L-0范数算子：
Figure 904108DEST_PATH_IMAGE042
（3）
步骤S63，按照共视层数对重点区域波束共视覆盖率的估计值进行重要性加权后得到权值系数：根据共视层数
Figure 315367DEST_PATH_IMAGE039
，对重点区域波束共视覆盖率的估计值
Figure 783388DEST_PATH_IMAGE043
进行重要性加权，得到子区域点集
Figure 989111DEST_PATH_IMAGE033
的权值系数
Figure 339320DEST_PATH_IMAGE044
，其中，
Figure 822779DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 942045DEST_PATH_IMAGE046
表示共视层数
Figure 787510DEST_PATH_IMAGE039
对应的重要性系数，
Figure 608704DEST_PATH_IMAGE047
，且
Figure 112498DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 866696DEST_PATH_IMAGE049
。
可选的，步骤S7包括：
步骤S71，设定当前的波束扫描驻留周期序号为1；
步骤S72，根据排序后第一个权值系数最大子区域点集对应的特征向量、雷达闲置波束集合综合确定当前周期各雷达用于同时发射的调度波束序列：根据排序后的子区域点集中的第一个子区域点集对应的特征向量包括的各个相控阵雷达的波束序号，确定协同搜索工作方式下当前的波束扫描驻留周期中各相控阵雷达用于同时发射的调度波束序列，若排序后的第一个子区域点集对应的特征向量中的第
Figure 430533DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值为0，则从第
Figure 736093DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的闲置波束集合
Figure 43578DEST_PATH_IMAGE050
中随机选取一个元素的值作为第
Figure 589966DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的发射波束序号，若
Figure 590283DEST_PATH_IMAGE050
为空集，则依次遍历特征向量
Figure 386069DEST_PATH_IMAGE051
，直到寻找到其中一个特征向量中的第
Figure 231666DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值不为0，将该第
Figure 429298DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值作为第
Figure 334937DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的发射波束序号；
步骤S73，根据已安排的调度波束序列，对排序后的子区域点集进行剔除操作：对子区域点集
Figure 824211DEST_PATH_IMAGE052
，若其对应的特征向量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE053
中第
Figure 660449DEST_PATH_IMAGE015
个元素代表的波束序号已出现在以往波束扫描驻留周期第
Figure 978167DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的调度波束序列中，则将子区域点集
Figure 54707DEST_PATH_IMAGE052
剔除，得到新的排序后的子区域点集；
步骤S74，将波束扫描驻留周期序号加1，判断当前的波束扫描驻留周期是否大于
Figure 28349DEST_PATH_IMAGE004
；若是，则生成
Figure 481327DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的
Figure 385042DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的调度波束序列，得到各个相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；若否，则重复步骤S72至步骤S74，直至当前的波束扫描驻留周期大于
Figure 898063DEST_PATH_IMAGE004
。
本公开的另一个方面，提供了一种分布式雷达协同搜索波束的扫描装置，包括：
编排模块，用于对分布式雷达的每个雷达进行波束编排：设定
Figure 155738DEST_PATH_IMAGE001
个分布式部署的相控阵雷达的波束编排，每个相控阵雷达的波束序号记为
Figure 146827DEST_PATH_IMAGE002
且
Figure 173558DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 44431DEST_PATH_IMAGE004
为每个相控阵雷达波束编排的最大波束序号，每个相控阵雷达相对于其阵面法线的方位角覆盖范围为
Figure 540134DEST_PATH_IMAGE005
，每个相控阵雷达中波束
Figure 321533DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围为
Figure 953503DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 57594DEST_PATH_IMAGE007
为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure 40593DEST_PATH_IMAGE008
为波束
Figure 622753DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure 374809DEST_PATH_IMAGE009
为波束
Figure 587484DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限；
采样模块，用于对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集：对根据
Figure 792201DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区确定的重点观测区域，按照预设的经纬度采样间隔进行采样，得到由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure 175122DEST_PATH_IMAGE010
；
第一计算模块，用于对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量：计算栅格位置点集
Figure 781684DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点
Figure 227577DEST_PATH_IMAGE011
被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点
Figure 919590DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量
Figure 843552DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 757151DEST_PATH_IMAGE013
为位置点的编号，
Figure 124678DEST_PATH_IMAGE014
为位置点
Figure 821763DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 768991DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，
Figure 864991DEST_PATH_IMAGE016
，且
Figure 137841DEST_PATH_IMAGE014
的值为0到N之间的整数，
Figure 53713DEST_PATH_IMAGE014
为0表示位置点
Figure 273473DEST_PATH_IMAGE011
不被第
Figure 958401DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的任何波束覆盖，
Figure 667731DEST_PATH_IMAGE014
不为0则表示位置点
Figure 825828DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 646017DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的第
Figure 451030DEST_PATH_IMAGE014
个波束覆盖；
划分模块，用于按照特征向量一致性进行子区域划分：按照各位置点的特征向量的一致性，将栅格位置点集
Figure 331262DEST_PATH_IMAGE010
划分为
Figure 956147DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集
Figure 766977DEST_PATH_IMAGE018
，使得同一个子区域点集内的所有位置点的特征向量相同，并分别得到子区域点集
Figure 177230DEST_PATH_IMAGE018
对应的特征向量
Figure 746139DEST_PATH_IMAGE019
；
第二计算模块，用于计算每个雷达的闲置波束集合：根据特征向量
Figure 609053DEST_PATH_IMAGE019
，计算每个相控阵雷达的闲置波束，得到各个相控阵雷达分别对应的闲置波束集合
Figure 20311DEST_PATH_IMAGE020
，其中，各个闲置波束集合分别包括对应的相控阵雷达的所有闲置波束的序号；
排序模块，用于根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序：根据基于重点观测区域和子区域点集
Figure 19491DEST_PATH_IMAGE018
确定的重点区域波束共视覆盖率，计算各个子区域点集的权值系数，并将各个子区域点集按照权值系数由大到小排序，得到排序后的子区域点集
Figure 490793DEST_PATH_IMAGE021
以及排序后的子区域点集
Figure 44265DEST_PATH_IMAGE021
对应的特征向量
Figure 259215DEST_PATH_IMAGE022
；
第三计算模块，用于采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列：将排序后的子区域点集
Figure 378480DEST_PATH_IMAGE021
及其对应的特征向量
Figure 752174DEST_PATH_IMAGE022
，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合
Figure 855259DEST_PATH_IMAGE020
作为输入，按照迭代优化生成方式，逐周期计算协同搜索工作方式下第1~
Figure 608321DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的全部
Figure 300202DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的发射波束序号，得到各个相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；
调度模块，用于按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度：将
Figure 598459DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达按照对应的发射波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。
本公开的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前文记载的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法。
本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文记载的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法。
本公开相对于现有技术而言，能够在分布式雷达进行协同搜索时，使得各雷达不必依照已规划的波束编排进行简单的顺序扫描，而是针对共视区或重点观测区域设计每个雷达在不同波束驻留周期的调度波束，从全局上降低了分布式雷达协同搜索对共视区多发多收扫描观测时各收发通道之间的时间差异，从而降低了协同处理难度，提高了协同探测性能。
附图说明
一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本公开一实施方式提供的单雷达搜索波束顺序扫描示意图；
图2为本公开另一实施方式提供的分布式雷达的各雷达波束顺序扫描进行协同搜索的示意图；
图3为本公开另一实施方式提供的一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法的流程图；
图4为本公开另一实施方式提供的一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法包括的步骤S3的流程图；
图5为本公开另一实施方式提供的对一位置点表征不同雷达波束覆盖状态的特征向量的过程示意图；
图6为本公开另一实施方式提供的一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法包括的步骤S6的流程图；
图7为本公开另一实施方式提供的一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法包括的步骤S7的流程图；
图8为本公开另一实施方式提供的一种分布式雷达协同搜索波束的扫描装置的结构示意图；
图9为本公开另一实施方式提供的电子设备的结构的示意图。
具体实施方式
为使本公开实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本公开各实施方式中，为了使读者更好地理解本公开而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本公开所要求保护的技术方案。以下各个实施方式的划分是为了描述方便，不应对本公开的具体实现方式构成任何限定，各个实施方式在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本公开的实施方式涉及分布式雷达协同搜索，下面对雷达搜索以及分布式雷达协同搜索涉及的一些概念和步骤进行介绍。
雷达搜索工作方式通常是指利用雷达波束的扫描实现对覆盖空域内新目标的搜索发现。得益于当前相控阵雷达技术的发展，天线波束具有快速扫描和灵活捷变的能力。图1是具有方位向波束扫描能力的相控阵雷达按照其波束编排进行方位向波束的顺序扫描实现搜索的示意图。如图1所示，波束编排是将该雷达的责任空域角度覆盖范围
Figure 172529DEST_PATH_IMAGE005
划分为
Figure 480014DEST_PATH_IMAGE004
个方位波束，序号分别为1~
Figure 560490DEST_PATH_IMAGE004
，第
Figure 295227DEST_PATH_IMAGE002
个波束的方位角范围为
Figure 91014DEST_PATH_IMAGE006
。其中，
Figure 467769DEST_PATH_IMAGE007
为该雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure 665401DEST_PATH_IMAGE008
为波束
Figure 571040DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure 57385DEST_PATH_IMAGE009
为波束
Figure 706672DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限。搜索时的顺序扫描是指按照1到
Figure 21460DEST_PATH_IMAGE004
的波束顺序，在每个波束驻留周期，通过相位控制合成发射波束指向所对应序号的波束方向，然后在下个波束驻留周期跃进至下一个波束方向，以此实现波束扫描。
对于由M个相控阵雷达所组成的分布式雷达，为实现多雷达对覆盖区域的协同搜索，常规操作是采用在统一的波束驻留时序调度下，各雷达按照各自既定的波束编排模式进行高增益发射波束的顺序扫描，而每个雷达通过接收数字波束形成技术可以形成宽覆盖的接收。图2为分布式雷达的各雷达波束顺序扫描进行协同搜索的示意图。如图2所示，各雷达在驻留周期1~
Figure 98000DEST_PATH_IMAGE004
分别按照各自编排模式的波束1~
Figure 868379DEST_PATH_IMAGE004
进行发射波束的扫描，对于图2中所示的多个波束的交叠区域，对其的探测数据存在于多个收发通道即Tx1-Rx1、Tx1-Rx2、Tx1-Rx3、Tx2-Rx1、Tx2-Rx2、Tx2-Rx3、Tx3-Rx1、Tx3-Rx2、Tx3-Rx3中，其中，Txi-Rxj表示由编号为i的雷达发射、编号为j的雷达接收形成的收发通道，i=1,2,3，j=1,2,3。多雷达的协同搜索需要通过波束扫描获取共视区域的多通道收发探测数据，然后通过信号级数据融合处理，得到区域中目标检测结果。如图2所示，交叠区域被雷达1的第
Figure 508308DEST_PATH_IMAGE054
个、雷达2的第
Figure DEST_PATH_IMAGE055
个，以及雷达3的第
Figure 883794DEST_PATH_IMAGE056
个发射波束覆盖，按照各雷达发射波束在不同波束驻留周期顺序扫描的设定，也即：雷达1发射、其它雷达接收形成的收发通道Tx1-Rx1、Tx1-Rx2、Tx1-Rx3是在第
Figure 334499DEST_PATH_IMAGE054
个驻留周期得到；雷达2发射、其它雷达接收形成的收发通道Tx2-Rx1、Tx2-Rx2、Tx2-Rx3是在第
Figure 595103DEST_PATH_IMAGE055
个驻留周期得到；雷达3发射、其它雷达接收形成的收发通道Tx3-Rx1、Tx3-Rx2、Tx3-Rx3是在第
Figure 586193DEST_PATH_IMAGE056
个驻留周期得到。设每个驻留周期的时长为
Figure DEST_PATH_IMAGE057
，则获得的多个收发通道存在
Figure 816186DEST_PATH_IMAGE058
之间不等的时间差异。不同收发通道的时间不同步性一方面增大了数据融合协同处理进行目标检测的难度，另一方面也使得非同步时间区间内目标可能存在的非规则机动运动，会进一步降低多通道联合处理对目标的定位精度。
不同于上述现有技术中分布式雷达的各雷达按照各自既定的波束编排进行波束的顺序扫描，本公开的一个实施方式涉及一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法，其流程如图3所示，包括以下步骤：
步骤S1，对分布式雷达的每个雷达进行波束编排：设定
Figure 483796DEST_PATH_IMAGE001
个分布式部署的相控阵雷达的波束编排，每个相控阵雷达的波束序号记为
Figure 166451DEST_PATH_IMAGE002
且
Figure 961231DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 839539DEST_PATH_IMAGE004
为每个相控阵雷达波束编排的最大波束序号，每个相控阵雷达相对于其阵面法线的方位角覆盖范围为
Figure 163204DEST_PATH_IMAGE005
，每个相控阵雷达中波束
Figure 864312DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围为
Figure 446472DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 932949DEST_PATH_IMAGE007
为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure 207941DEST_PATH_IMAGE008
为波束
Figure 412657DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure 4700DEST_PATH_IMAGE009
为波束
Figure 345683DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限。
步骤S2，对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集：对根据
Figure 791577DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区确定的重点观测区域，按照预设的经纬度采样间隔进行采样，得到由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure 483589DEST_PATH_IMAGE010
。
在本步骤中，由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure 407552DEST_PATH_IMAGE010
可以表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，其中，
Figure 321150DEST_PATH_IMAGE034
用于指示重点观测区域，
Figure 688677DEST_PATH_IMAGE011
表示从重点观测区域中采样获得的位置点即点集
Figure 872182DEST_PATH_IMAGE010
中的第
Figure 350568DEST_PATH_IMAGE013
个位置点，
Figure 384252DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 453839DEST_PATH_IMAGE027
分别表示位置点
Figure 369711DEST_PATH_IMAGE011
的纬度坐标和经度坐标，
Figure 838739DEST_PATH_IMAGE060
表示点集
Figure 274399DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点的总个数。
示例性的，重点观测区域由用户在
Figure 970347DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区内指定；或者，重点观测区域为协同搜索共视区。也就是说，重点观测区域可以由分布式雷达的用户在
Figure 124248DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区
Figure DEST_PATH_IMAGE061
内指定，若用户未指定，则重点观测区域可默认为是协同搜索共视区
Figure 131387DEST_PATH_IMAGE061
。
示例性的，预设的经纬度采样间隔为不大于雷达距离分辨率的1/10。也就是说，步骤S2在进行采样时，所采用的经纬度采样间隔
Figure 936401DEST_PATH_IMAGE062
的值可以是不大于雷达距离分辨率的1/10的任意值。
步骤S3，对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量：计算栅格位置点集
Figure 816632DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点
Figure 441518DEST_PATH_IMAGE011
被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点
Figure 3080DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量
Figure 659671DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 445224DEST_PATH_IMAGE013
为位置点的编号，
Figure 557406DEST_PATH_IMAGE014
为位置点
Figure 984976DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 499003DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，
Figure 721037DEST_PATH_IMAGE016
，且
Figure 523776DEST_PATH_IMAGE014
的值为0到N之间的整数，
Figure 476076DEST_PATH_IMAGE014
为0表示位置点
Figure 595342DEST_PATH_IMAGE011
不被第
Figure 237545DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的任何波束覆盖，
Figure 340630DEST_PATH_IMAGE014
不为0则表示位置点
Figure 93691DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 67464DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的第
Figure 880568DEST_PATH_IMAGE014
个波束覆盖。
示例性的，如图4所示，步骤S3可以包括以下步骤：
步骤S31，将位置点经纬高坐标通过坐标转换转至第
Figure 205370DEST_PATH_IMAGE015
个雷达的阵面坐标系，得到相对于阵面法线的方位角：根据预设的重点观测区域的平均高度
Figure 493613DEST_PATH_IMAGE023
，将位置点
Figure 587471DEST_PATH_IMAGE011
的经纬高坐标
Figure 774739DEST_PATH_IMAGE024
通过坐标转换方法转换至第
Figure 321258DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的阵面坐标系，得到位置点
Figure 681701DEST_PATH_IMAGE011
相对于第
Figure 630065DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达阵面法线的方位角
Figure 50551DEST_PATH_IMAGE025
，其中，
Figure 84366DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 720271DEST_PATH_IMAGE027
分别表示位置点
Figure 788722DEST_PATH_IMAGE011
的纬度坐标和经度坐标。
步骤S32，检测方位角处于第
Figure 317792DEST_PATH_IMAGE015
个雷达的波束范围，将波束号作为特征向量第
Figure 88171DEST_PATH_IMAGE015
个元素值，若该方位角不处于任何波束，则值为0：依次检测方位角
Figure 275569DEST_PATH_IMAGE025
是否处于第
Figure 447794DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的波束范围内，若方位角
Figure 695235DEST_PATH_IMAGE025
处于波束
Figure 215560DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围
Figure 206650DEST_PATH_IMAGE006
内，则将位置点
Figure 233380DEST_PATH_IMAGE011
的状态参数
Figure 854986DEST_PATH_IMAGE014
赋值为
Figure 334377DEST_PATH_IMAGE002
；若方位角
Figure 129158DEST_PATH_IMAGE025
处于第
Figure 275974DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的方位角覆盖范围
Figure 865219DEST_PATH_IMAGE005
之外，则将位置点
Figure 100416DEST_PATH_IMAGE011
的状态参数
Figure 433308DEST_PATH_IMAGE014
赋值为0。
举例而言，如图5所示，当采样点
Figure DEST_PATH_IMAGE063
即位置点
Figure 106735DEST_PATH_IMAGE011
的波束覆盖状态为：被雷达1覆盖波束为n1、被雷达2覆盖波束为n2、被雷达3覆盖波束为n3、…、被雷达M覆盖波束为0，则采样点
Figure 381727DEST_PATH_IMAGE063
即位置点
Figure 38973DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量为[n1, n2, n3,…,0]。
步骤S4，按照特征向量一致性进行子区域划分：按照各位置点的特征向量的一致性，将栅格位置点集
Figure 175557DEST_PATH_IMAGE010
划分为
Figure 864394DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集
Figure 264282DEST_PATH_IMAGE018
，使得同一个子区域点集内的所有位置点的特征向量相同，并分别得到子区域点集
Figure 939983DEST_PATH_IMAGE018
对应的特征向量
Figure 880257DEST_PATH_IMAGE019
。
步骤S5，计算每个雷达的闲置波束集合：根据特征向量
Figure 590593DEST_PATH_IMAGE019
，计算每个相控阵雷达的闲置波束，得到各个相控阵雷达分别对应的闲置波束集合
Figure 958121DEST_PATH_IMAGE020
，其中，各个闲置波束集合分别包括对应的相控阵雷达的所有闲置波束的序号。
示例性的，步骤S5包括：
对于第
Figure 386697DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达，若其波束
Figure 865083DEST_PATH_IMAGE002
满足
Figure 636117DEST_PATH_IMAGE028
，则波束
Figure 423813DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure 90418DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的闲置波束，其中，
Figure 621763DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure 57423DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集对应的特征向量的第
Figure 750441DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值，
Figure 904342DEST_PATH_IMAGE031
。也就是说，第
Figure 174131DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的闲置波束，指的是在
Figure 464298DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集对应的特征向量
Figure 328218DEST_PATH_IMAGE019
确定后，波束号未曾在所有的特征向量中对应该第
Figure 969415DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的元素位置处出现过的波束。第
Figure 842561DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的对应的闲置波束集合
Figure 987235DEST_PATH_IMAGE050
即为第
Figure 287635DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的所有闲置波束组成的集合。
步骤S6，根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序：根据基于重点观测区域和子区域点集
Figure 606009DEST_PATH_IMAGE018
确定的重点区域波束共视覆盖率，计算各个子区域点集的权值系数，并将各个子区域点集按照权值系数由大到小排序，得到排序后的子区域点集
Figure 768000DEST_PATH_IMAGE021
以及排序后的子区域点集
Figure 282026DEST_PATH_IMAGE021
对应的特征向量
Figure 504060DEST_PATH_IMAGE022
。
示例性的，如图6所示，步骤S6可以包括以下步骤：
步骤S61，对每个子区域点集求重点区域波束共视覆盖率：根据下式（1），分别计算每个子区域点集对应的重点区域波束共视覆盖率，其中，
Figure 837959DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 69220DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集
Figure 437753DEST_PATH_IMAGE033
对应的子区域面积，
Figure 830688DEST_PATH_IMAGE034
表示重点观测区域的面积，
Figure 117795DEST_PATH_IMAGE035
表示第
Figure 621588DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集
Figure 844628DEST_PATH_IMAGE033
对应的重点区域波束共视覆盖率：
Figure 674044DEST_PATH_IMAGE036
（1）
重点区域波束共视覆盖率的估计值表示为下式（2），其中，
Figure 982534DEST_PATH_IMAGE037
表示子区域点集
Figure 290019DEST_PATH_IMAGE033
的元素点的个数：
Figure 633144DEST_PATH_IMAGE038
（2）
步骤S62，根据特征向量求子区域点集被多个雷达共视时的共视层数：根据下式（3），计算子区域点集
Figure 367882DEST_PATH_IMAGE033
被多个相控阵雷达共视时的共视层数
Figure 166598DEST_PATH_IMAGE039
，其中，
Figure 464725DEST_PATH_IMAGE040
表示
Figure 413089DEST_PATH_IMAGE041
的L-0范数算子：
Figure 567996DEST_PATH_IMAGE042
（3）
步骤S63，按照共视层数对重点区域波束共视覆盖率的估计值进行重要性加权后得到权值系数：根据共视层数
Figure 867390DEST_PATH_IMAGE039
，对重点区域波束共视覆盖率的估计值
Figure 765945DEST_PATH_IMAGE043
进行重要性加权，得到子区域点集
Figure 834395DEST_PATH_IMAGE033
的权值系数
Figure 157273DEST_PATH_IMAGE044
，其中，
Figure 616067DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 318313DEST_PATH_IMAGE046
表示共视层数
Figure 506849DEST_PATH_IMAGE039
对应的重要性系数，
Figure 3558DEST_PATH_IMAGE047
，且
Figure 746386DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure 986744DEST_PATH_IMAGE049
。
步骤S7，采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列：将排序后的子区域点集
Figure 219666DEST_PATH_IMAGE021
及其对应的特征向量
Figure 638009DEST_PATH_IMAGE022
，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合
Figure 382980DEST_PATH_IMAGE020
作为输入，按照迭代优化生成方式，逐周期计算协同搜索工作方式下第1~
Figure 912182DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的全部
Figure 324578DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的发射波束序号，得到各个相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序。
示例性的，如图7所示，步骤S7可以包括以下步骤：
步骤S71，设定当前的波束扫描驻留周期序号为1；
步骤S72，根据排序后第一个权值系数最大子区域点集对应的特征向量、雷达闲置波束集合综合确定当前周期各雷达用于同时发射的调度波束序列：根据排序后的子区域点集中的第一个子区域点集即权值系数最大的子区域点集对应的特征向量包括的各个相控阵雷达的波束序号，确定协同搜索工作方式下当前的波束扫描驻留周期中各相控阵雷达用于同时发射的调度波束序列，若排序后的第一个子区域点集对应的特征向量中的第
Figure 117084DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值为0，则从第
Figure 83772DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的闲置波束集合
Figure 682244DEST_PATH_IMAGE050
中随机选取一个元素的值作为第
Figure 704074DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的发射波束序号，若
Figure 464220DEST_PATH_IMAGE050
为空集，则依次遍历特征向量
Figure 121466DEST_PATH_IMAGE051
，直到寻找到其中一个特征向量中的第
Figure 507317DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值不为0，将该第
Figure 113879DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值作为第
Figure 294193DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的发射波束序号；
步骤S73，根据已安排的调度波束序列，对排序后的子区域点集进行剔除操作：对子区域点集
Figure 986206DEST_PATH_IMAGE052
，若其对应的特征向量
Figure 178677DEST_PATH_IMAGE053
中第
Figure 905325DEST_PATH_IMAGE015
个元素代表的波束序号已出现在以往波束扫描驻留周期第
Figure 990961DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的调度波束序列中，则将子区域点集
Figure 435849DEST_PATH_IMAGE052
剔除，得到新的排序后的子区域点集；
步骤S74，将波束扫描驻留周期序号加1，判断当前的波束扫描驻留周期是否大于
Figure 163503DEST_PATH_IMAGE004
；若是，则生成
Figure 479078DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的
Figure 266774DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的调度波束序列，得到各个相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；若否，则重复步骤S72至步骤S74，直至当前的波束扫描驻留周期大于
Figure 667799DEST_PATH_IMAGE004
。
步骤S8，按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度：将
Figure 399476DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达按照对应的发射波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。
本公开实施方式相对于现有技术而言，能够在分布式雷达进行协同搜索时，使得各雷达不必依照已规划的波束编排进行简单的顺序扫描，而是针对共视区或重点观测区域设计每个雷达在不同波束驻留周期的调度波束，从全局上降低了分布式雷达协同搜索对共视区多发多收扫描观测时各收发通道之间的时间差异，从而降低了协同处理难度，提高了协同探测性能。
本公开的另一个实施方式涉及一种分布式雷达协同搜索波束的扫描装置，如图8所示，包括：
编排模块801，用于对分布式雷达的每个雷达进行波束编排：设定
Figure 569558DEST_PATH_IMAGE001
个分布式部署的相控阵雷达的波束编排，每个相控阵雷达的波束序号记为
Figure 528155DEST_PATH_IMAGE002
且
Figure 682056DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 751512DEST_PATH_IMAGE004
为每个相控阵雷达波束编排的最大波束序号，每个相控阵雷达相对于其阵面法线的方位角覆盖范围为
Figure 41679DEST_PATH_IMAGE005
，每个相控阵雷达中波束
Figure 171178DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围为
Figure 546796DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 422872DEST_PATH_IMAGE007
为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure 567546DEST_PATH_IMAGE008
为波束
Figure 71208DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure 183390DEST_PATH_IMAGE009
为波束
Figure 345381DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限；
采样模块802，用于对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集：对根据
Figure 859408DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的协同搜索共视区确定的重点观测区域，按照预设的经纬度采样间隔进行采样，得到由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure 815862DEST_PATH_IMAGE010
；
第一计算模块803，用于对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量：计算栅格位置点集
Figure 412410DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点
Figure 378092DEST_PATH_IMAGE011
被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点
Figure 12205DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量
Figure 405140DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 226334DEST_PATH_IMAGE013
为位置点的编号，
Figure 730128DEST_PATH_IMAGE014
为位置点
Figure 422009DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 985846DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，
Figure 297266DEST_PATH_IMAGE016
，且
Figure 604750DEST_PATH_IMAGE014
的值为0到N之间的整数，
Figure 947876DEST_PATH_IMAGE014
为0表示位置点
Figure 948193DEST_PATH_IMAGE011
不被第
Figure 743980DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的任何波束覆盖，
Figure 589576DEST_PATH_IMAGE014
不为0则表示位置点
Figure 787208DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 142447DEST_PATH_IMAGE015
个相控阵雷达的第
Figure 176262DEST_PATH_IMAGE014
个波束覆盖；
划分模块804，用于按照特征向量一致性进行子区域划分：按照各位置点的特征向量的一致性，将栅格位置点集
Figure 74817DEST_PATH_IMAGE010
划分为
Figure 143267DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集
Figure 469075DEST_PATH_IMAGE018
，使得同一个子区域点集内的所有位置点的特征向量相同，并分别得到子区域点集
Figure 990186DEST_PATH_IMAGE018
对应的特征向量
Figure 692432DEST_PATH_IMAGE019
；
第二计算模块805，用于计算每个雷达的闲置波束集合：根据特征向量
Figure 349809DEST_PATH_IMAGE019
，计算每个相控阵雷达的闲置波束，得到各个相控阵雷达分别对应的闲置波束集合
Figure 52711DEST_PATH_IMAGE020
，其中，各个闲置波束集合分别包括对应的相控阵雷达的所有闲置波束的序号；
排序模块806，用于根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序：根据基于重点观测区域和子区域点集
Figure 61118DEST_PATH_IMAGE018
确定的重点区域波束共视覆盖率，计算各个子区域点集的权值系数，并将各个子区域点集按照权值系数由大到小排序，得到排序后的子区域点集
Figure 301475DEST_PATH_IMAGE021
以及排序后的子区域点集
Figure 78938DEST_PATH_IMAGE021
对应的特征向量
Figure 12128DEST_PATH_IMAGE022
；
第三计算模块807，用于采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列：将排序后的子区域点集
Figure 507832DEST_PATH_IMAGE021
及其对应的特征向量
Figure 286301DEST_PATH_IMAGE022
，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合
Figure 391308DEST_PATH_IMAGE020
作为输入，按照迭代优化生成方式，逐周期计算协同搜索工作方式下第1~
Figure 246132DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的全部
Figure 212819DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达的发射波束序号，得到各个相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；
调度模块808，用于按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度：将
Figure 545712DEST_PATH_IMAGE001
个相控阵雷达按照对应的发射波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。
本公开实施方式提供的分布式雷达协同搜索波束的扫描装置的具体实现方法，可以参见本公开实施方式提供的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法所述，此处不再赘述。
本公开实施方式相对于现有技术而言，能够在分布式雷达进行协同搜索时，使得各雷达不必依照已规划的波束编排进行简单的顺序扫描，而是针对共视区或重点观测区域设计每个雷达在不同波束驻留周期的调度波束，从全局上降低了分布式雷达协同搜索对共视区多发多收扫描观测时各收发通道之间的时间差异，从而降低了协同处理难度，提高了协同探测性能。
本公开的另一个实施方式涉及一种电子设备，如图9所示，包括：
至少一个处理器901；以及，
与至少一个处理器901通信连接的存储器902；其中，
存储器902存储有可被至少一个处理器901执行的指令，指令被至少一个处理器901执行，以使至少一个处理器901能够执行上述实施方式所述的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法。
其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
本公开的另一个实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施方式所述的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法。
即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施方式所述方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备（可以是单片机，芯片等）或处理器（processor）执行本公开各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施方式，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分布式雷达协同搜索波束的扫描方法，其特征在于，所述扫描方法包括以下步骤：
步骤S1，对分布式雷达的每个雷达进行波束编排：设定
Figure DEST_PATH_IMAGE001
个分布式部署的相控阵雷达的波束编排，每个所述相控阵雷达的波束序号记为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
且
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为每个所述相控阵雷达波束编排的最大波束序号，每个所述相控阵雷达相对于其阵面法线的方位角覆盖范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，每个所述相控阵雷达中波束
Figure 182507DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为每个所述相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为所述波束
Figure 801445DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为所述波束
Figure 115270DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限；
步骤S2，对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集：对根据
Figure 697430DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达的协同搜索共视区确定的重点观测区域，按照预设的经纬度采样间隔进行采样，得到由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；
步骤S3，对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量：计算所述栅格位置点集
Figure 167594DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点
Figure DEST_PATH_IMAGE011
被各个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到所述位置点
Figure 849111DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
为位置点的编号，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为所述位置点
Figure 565745DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，且
Figure 810650DEST_PATH_IMAGE014
的值为0到N之间的整数，
Figure 341513DEST_PATH_IMAGE014
为0表示所述位置点
Figure 272560DEST_PATH_IMAGE011
不被第
Figure 948261DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的任何波束覆盖，
Figure 622956DEST_PATH_IMAGE014
不为0则表示所述位置点
Figure 130030DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 497557DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的第
Figure 660554DEST_PATH_IMAGE014
个波束覆盖；
步骤S4，按照特征向量一致性进行子区域划分：按照各位置点的特征向量的一致性，将所述栅格位置点集
Figure 873361DEST_PATH_IMAGE010
划分为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，使得同一个子区域点集内的所有位置点的特征向量相同，并分别得到子区域点集
Figure 255449DEST_PATH_IMAGE018
对应的特征向量
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
步骤S5，计算每个雷达的闲置波束集合：根据所述特征向量
Figure 511986DEST_PATH_IMAGE019
，计算每个所述相控阵雷达的闲置波束，得到各个所述相控阵雷达分别对应的闲置波束集合
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，其中，各个所述闲置波束集合分别包括对应的所述相控阵雷达的所有闲置波束的序号；
步骤S6，根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序：根据基于所述重点观测区域和子区域点集
Figure 99963DEST_PATH_IMAGE018
确定的重点区域波束共视覆盖率，计算各个子区域点集的权值系数，并将各个子区域点集按照权值系数由大到小排序，得到排序后的子区域点集
Figure DEST_PATH_IMAGE021
以及排序后的子区域点集
Figure 227712DEST_PATH_IMAGE021
对应的特征向量
Figure DEST_PATH_IMAGE022
；
步骤S7，采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列：将排序后的子区域点集
Figure 584744DEST_PATH_IMAGE021
及其对应的特征向量
Figure 90812DEST_PATH_IMAGE022
，以及各个所述相控阵雷达的所述闲置波束集合
Figure 228401DEST_PATH_IMAGE020
作为输入，按照迭代优化生成方式，逐周期计算协同搜索工作方式下第1~
Figure 48589DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的全部
Figure 585094DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达的发射波束序号，得到各个所述相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；
步骤S8，按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度：将
Figure 199746DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达按照对应的所述发射波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。
2.根据权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，
所述重点观测区域由用户在
Figure 824632DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达的协同搜索共视区内指定；或者，所述重点观测区域为所述协同搜索共视区。
3.根据权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，所述预设的经纬度采样间隔为不大于雷达距离分辨率的1/10。
4.根据权利要求1至3任一项所述的扫描方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，将位置点经纬高坐标通过坐标转换转至第
Figure 182932DEST_PATH_IMAGE015
个雷达的阵面坐标系，得到相对于阵面法线的方位角：根据预设的所述重点观测区域的平均高度
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，将所述位置点
Figure 701507DEST_PATH_IMAGE011
的经纬高坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE024
通过坐标转换方法转换至第
Figure 942520DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的阵面坐标系，得到所述位置点
Figure 539854DEST_PATH_IMAGE011
相对于第
Figure 951113DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达阵面法线的方位角
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure DEST_PATH_IMAGE027
分别表示所述位置点
Figure 58615DEST_PATH_IMAGE011
的纬度坐标和经度坐标；
步骤S32，检测方位角处于第
Figure 15070DEST_PATH_IMAGE015
个雷达的波束范围，将波束号作为特征向量第
Figure 611617DEST_PATH_IMAGE015
个元素值，若该方位角不处于任何波束，则值为0：依次检测所述方位角
Figure 498671DEST_PATH_IMAGE025
是否处于第
Figure 352357DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的波束范围内，若所述方位角
Figure 728981DEST_PATH_IMAGE025
处于所述波束
Figure 566487DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围
Figure 116286DEST_PATH_IMAGE006
内，则将所述位置点
Figure 355637DEST_PATH_IMAGE011
的状态参数
Figure 640513DEST_PATH_IMAGE014
赋值为
Figure 965315DEST_PATH_IMAGE002
；若所述方位角
Figure 194171DEST_PATH_IMAGE025
处于第
Figure 271717DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的方位角覆盖范围
Figure 6455DEST_PATH_IMAGE005
之外，则将所述位置点
Figure 536662DEST_PATH_IMAGE011
的状态参数
Figure 647838DEST_PATH_IMAGE014
赋值为0。
5.根据权利要求1至3任一项所述的扫描方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
对于第
Figure 842540DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达，若其波束
Figure 544917DEST_PATH_IMAGE002
满足
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，则波束
Figure 500103DEST_PATH_IMAGE002
为第
Figure 398658DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的闲置波束，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
表示第
Figure DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集对应的特征向量的第
Figure 250464DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
。
6.根据权利要求1至3任一项所述的扫描方法，其特征在于，所述步骤S6包括：
步骤S61，对每个子区域点集求重点区域波束共视覆盖率：根据下式（1），分别计算每个子区域点集对应的重点区域波束共视覆盖率，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
表示第
Figure 186059DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集
Figure DEST_PATH_IMAGE033
对应的子区域面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
表示所述重点观测区域的面积，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
表示第
Figure 549913DEST_PATH_IMAGE030
个子区域点集
Figure 819587DEST_PATH_IMAGE033
对应的所述重点区域波束共视覆盖率：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
（1）
所述重点区域波束共视覆盖率的估计值表示为下式（2），其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示子区域点集
Figure 522970DEST_PATH_IMAGE033
的元素点的个数：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
（2）
步骤S62，根据特征向量求子区域点集被多个雷达共视时的共视层数：根据下式（3），计算子区域点集
Figure 754100DEST_PATH_IMAGE033
被多个所述相控阵雷达共视时的共视层数
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
表示
Figure DEST_PATH_IMAGE041
的L-0范数算子：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
（3）
步骤S63，按照共视层数对重点区域波束共视覆盖率的估计值进行重要性加权后得到权值系数：根据所述共视层数
Figure 670497DEST_PATH_IMAGE039
，对所述重点区域波束共视覆盖率的估计值
Figure DEST_PATH_IMAGE043
进行重要性加权，得到子区域点集
Figure 582958DEST_PATH_IMAGE033
的权值系数
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
表示所述共视层数
Figure 465814DEST_PATH_IMAGE039
对应的重要性系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，且
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
。
7.根据权利要求1至3任一项所述的扫描方法，其特征在于，所述步骤S7包括：
步骤S71，设定当前的波束扫描驻留周期序号为1；
步骤S72，根据排序后第一个权值系数最大子区域点集对应的特征向量、雷达闲置波束集合综合确定当前周期各雷达用于同时发射的调度波束序列：根据排序后的子区域点集中的第一个子区域点集对应的特征向量包括的各个所述相控阵雷达的波束序号，确定协同搜索工作方式下当前的波束扫描驻留周期中各所述相控阵雷达用于同时发射的调度波束序列，若排序后的第一个子区域点集对应的特征向量中的第
Figure 602266DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值为0，则从第
Figure 84587DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的闲置波束集合
Figure DEST_PATH_IMAGE050
中随机选取一个元素的值作为第
Figure 800739DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的发射波束序号，若
Figure 432709DEST_PATH_IMAGE050
为空集，则依次遍历特征向量
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，直到寻找到其中一个特征向量中的第
Figure 5642DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值不为0，将该第
Figure 237909DEST_PATH_IMAGE015
个元素的值作为第
Figure 570801DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的发射波束序号；
步骤S73，根据已安排的调度波束序列，对排序后的子区域点集进行剔除操作：对子区域点集
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，若其对应的特征向量
Figure DEST_PATH_IMAGE053
中第
Figure 162670DEST_PATH_IMAGE015
个元素代表的波束序号已出现在以往波束扫描驻留周期第
Figure 188394DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的调度波束序列中，则将子区域点集
Figure 314482DEST_PATH_IMAGE052
剔除，得到新的排序后的子区域点集；
步骤S74，将波束扫描驻留周期序号加1，判断当前的波束扫描驻留周期是否大于
Figure 700333DEST_PATH_IMAGE004
；若是，则生成
Figure 41316DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的
Figure 490139DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达的调度波束序列，得到各个所述相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；若否，则重复步骤S72至步骤S74，直至当前的波束扫描驻留周期大于
Figure 916572DEST_PATH_IMAGE004
。
8.一种分布式雷达协同搜索波束的扫描装置，其特征在于，所述装置包括：
编排模块，用于对分布式雷达的每个雷达进行波束编排：设定
Figure 840535DEST_PATH_IMAGE001
个分布式部署的相控阵雷达的波束编排，每个所述相控阵雷达的波束序号记为
Figure 98341DEST_PATH_IMAGE002
且
Figure 715136DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 628865DEST_PATH_IMAGE004
为每个所述相控阵雷达波束编排的最大波束序号，每个所述相控阵雷达相对于其阵面法线的方位角覆盖范围为
Figure 90940DEST_PATH_IMAGE005
，每个所述相控阵雷达中波束
Figure 672094DEST_PATH_IMAGE002
的方位角范围为
Figure 863385DEST_PATH_IMAGE006
，其中，
Figure 779257DEST_PATH_IMAGE007
为每个所述相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，
Figure 530175DEST_PATH_IMAGE008
为所述波束
Figure 215104DEST_PATH_IMAGE002
的方位角下限，
Figure 658854DEST_PATH_IMAGE009
为所述波束
Figure 858760DEST_PATH_IMAGE002
的方位角上限；
采样模块，用于对多个雷达协同搜索共视区内的重点观测区域进行采样，得到栅格位置点集：对根据
Figure 678949DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达的协同搜索共视区确定的重点观测区域，按照预设的经纬度采样间隔进行采样，得到由多个位置点组成的栅格位置点集
Figure 955734DEST_PATH_IMAGE010
；
第一计算模块，用于对每个采样位置计算表征不同雷达波束覆盖状态的状态向量：计算所述栅格位置点集
Figure 835965DEST_PATH_IMAGE010
中的位置点
Figure 460851DEST_PATH_IMAGE011
被各个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到所述位置点
Figure 740522DEST_PATH_IMAGE011
的特征向量
Figure 150775DEST_PATH_IMAGE012
，其中，
Figure 920017DEST_PATH_IMAGE013
为位置点的编号，
Figure 782930DEST_PATH_IMAGE014
为所述位置点
Figure 11435DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 276194DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，
Figure 747495DEST_PATH_IMAGE016
，且
Figure 832126DEST_PATH_IMAGE014
的值为0到N之间的整数，
Figure 781496DEST_PATH_IMAGE014
为0表示所述位置点
Figure 822133DEST_PATH_IMAGE011
不被第
Figure 215069DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的任何波束覆盖，
Figure 39193DEST_PATH_IMAGE014
不为0则表示所述位置点
Figure 542986DEST_PATH_IMAGE011
被第
Figure 766026DEST_PATH_IMAGE015
个所述相控阵雷达的第
Figure 329863DEST_PATH_IMAGE014
个波束覆盖；
划分模块，用于按照特征向量一致性进行子区域划分：按照各位置点的特征向量的一致性，将所述栅格位置点集
Figure 700670DEST_PATH_IMAGE010
划分为
Figure 742575DEST_PATH_IMAGE017
个子区域点集
Figure 820122DEST_PATH_IMAGE018
，使得同一个子区域点集内的所有位置点的特征向量相同，并分别得到子区域点集
Figure 554860DEST_PATH_IMAGE018
对应的特征向量
Figure 347716DEST_PATH_IMAGE019
；
第二计算模块，用于计算每个雷达的闲置波束集合：根据所述特征向量
Figure 458892DEST_PATH_IMAGE019
，计算每个所述相控阵雷达的闲置波束，得到各个所述相控阵雷达分别对应的闲置波束集合
Figure 328628DEST_PATH_IMAGE020
，其中，各个所述闲置波束集合分别包括对应的所述相控阵雷达的所有闲置波束的序号；
排序模块，用于根据不同子区域的重点区域波束共视覆盖率权值系数进行排序：根据基于所述重点观测区域和子区域点集
Figure 483534DEST_PATH_IMAGE018
确定的重点区域波束共视覆盖率，计算各个子区域点集的权值系数，并将各个子区域点集按照权值系数由大到小排序，得到排序后的子区域点集
Figure 517350DEST_PATH_IMAGE021
以及排序后的子区域点集
Figure 150325DEST_PATH_IMAGE021
对应的特征向量
Figure 953196DEST_PATH_IMAGE022
；
第三计算模块，用于采用迭代优化生成方式逐周期计算生成分布式雷达的各雷达在协同搜索时各波束扫描驻留周期的调度波束序列：将排序后的子区域点集
Figure 281934DEST_PATH_IMAGE021
及其对应的特征向量
Figure 803045DEST_PATH_IMAGE022
，以及各个所述相控阵雷达的所述闲置波束集合
Figure 239711DEST_PATH_IMAGE020
作为输入，按照迭代优化生成方式，逐周期计算协同搜索工作方式下第1~
Figure 959406DEST_PATH_IMAGE004
个波束扫描驻留周期的全部
Figure 456115DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达的发射波束序号，得到各个所述相控阵雷达分别对应的发射波束序号顺序；
调度模块，用于按照生成的调度波束序列中波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度：将
Figure 464522DEST_PATH_IMAGE001
个所述相控阵雷达按照对应的所述发射波束序号顺序，进行协同搜索波束的扫描调度。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至7中任一项所述的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的分布式雷达协同搜索波束的扫描方法。
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