CN114646925B - 分布式雷达协同搜索波束的扫描方法及装置 - Google Patents

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 且，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，每个相控阵雷达中波束的方位角范围为，其中，为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，为波束的方位角下限，为波束的方位角上限；

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；

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：计算栅格位置点集中的位置点被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点的特征向量，其中，为位置点的编号，为位置点被第个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，，且的值为0到N之间的整数，为0表示位置点不被第个相控阵雷达的任何波束覆盖，不为0则表示位置点被第个相控阵雷达的第个波束覆盖；

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，将栅格位置点集划分为个子区域点集，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对应的特征向量；

步骤S5，计算每个雷达的闲置波束集合：根据特征向量，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，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以及排序后的子区域点集对应的特征向量；

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及其对应的特征向量，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合作为输入，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~个波束扫描驻留周期的全部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，将位置点的经纬高坐标通过坐标转换方法转换至第个相控阵雷达的阵面坐标系，得到位置点相对于第个相控阵雷达阵面法线的方位角，其中，和分别表示位置点的纬度坐标和经度坐标；

步骤S32，检测方位角处于第个雷达的波束范围，将波束号作为特征向量第个元素值，若该方位角不处于任何波束，则值为0：依次检测方位角是否处于第个相控阵雷达的波束范围内，若方位角处于波束的方位角范围内，则将位置点的状态参数赋值为；若方位角处于第个相控阵雷达的方位角覆盖范围之外，则将位置点的状态参数赋值为0。

可选的，步骤S5包括：

对于第个相控阵雷达，若其波束满足，则波束为第个相控阵雷达的闲置波束，其中，表示第个子区域点集对应的特征向量的第个元素的值，。

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，表示第个子区域点集对应的子区域面积，表示重点观测区域的面积，表示第个子区域点集对应的重点区域波束共视覆盖率：

（1）

重点区域波束共视覆盖率的估计值表示为下式（2），其中，表示子区域点集的元素点的个数：

（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），计算子区域点集被多个相控阵雷达共视时的共视层数，其中，表示的L-0范数算子：

（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，对重点区域波束共视覆盖率的估计值进行重要性加权，得到子区域点集的权值系数，其中，，表示共视层数对应的重要性系数，，且，。

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个元素的值为0，则从第个相控阵雷达的闲置波束集合中随机选取一个元素的值作为第个相控阵雷达的发射波束序号，若为空集，则依次遍历特征向量，直到寻找到其中一个特征向量中的第个元素的值不为0，将该第个元素的值作为第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，若其对应的特征向量中第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个相控阵雷达的调度波束序列中，则将子区域点集剔除，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；若是，则生成个波束扫描驻留周期的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。

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且，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，每个相控阵雷达中波束的方位角范围为，其中，为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，为波束的方位角下限，为波束的方位角上限；

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；

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：计算栅格位置点集中的位置点被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点的特征向量，其中，为位置点的编号，为位置点被第个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，，且的值为0到N之间的整数，为0表示位置点不被第个相控阵雷达的任何波束覆盖，不为0则表示位置点被第个相控阵雷达的第个波束覆盖；

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，将栅格位置点集划分为个子区域点集，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对应的特征向量；

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，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，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以及排序后的子区域点集对应的特征向量；

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及其对应的特征向量，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合作为输入，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~个波束扫描驻留周期的全部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划分为个方位波束，序号分别为1~，第个波束的方位角范围为。其中，为该雷达覆盖范围最大的方位角，为波束的方位角下限，为波束的方位角上限。搜索时的顺序扫描是指按照1到的波束顺序，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~分别按照各自编排模式的波束1~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的第个、雷达2的第个，以及雷达3的第个发射波束覆盖，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是在第个驻留周期得到。设每个驻留周期的时长为，则获得的多个收发通道存在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且，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，每个相控阵雷达中波束的方位角范围为，其中，为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，为波束的方位角下限，为波束的方位角上限。

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。

在本步骤中，由多个位置点组成的栅格位置点集可以表示为，其中，用于指示重点观测区域，表示从重点观测区域中采样获得的位置点即点集中的第个位置点，和分别表示位置点的纬度坐标和经度坐标，表示点集中的位置点的总个数。

示例性的，重点观测区域由用户在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个相控阵雷达的协同搜索共视区内指定，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。

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：计算栅格位置点集中的位置点被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点的特征向量，其中，为位置点的编号，为位置点被第个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，，且的值为0到N之间的整数，为0表示位置点不被第个相控阵雷达的任何波束覆盖，不为0则表示位置点被第个相控阵雷达的第个波束覆盖。

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，将位置点的经纬高坐标通过坐标转换方法转换至第个相控阵雷达的阵面坐标系，得到位置点相对于第个相控阵雷达阵面法线的方位角，其中，和分别表示位置点的纬度坐标和经度坐标。

步骤S32，检测方位角处于第个雷达的波束范围，将波束号作为特征向量第个元素值，若该方位角不处于任何波束，则值为0：依次检测方位角是否处于第个相控阵雷达的波束范围内，若方位角处于波束的方位角范围内，则将位置点的状态参数赋值为；若方位角处于第个相控阵雷达的方位角覆盖范围之外，则将位置点的状态参数赋值为0。

举例而言，如图5所示，当采样点即位置点的波束覆盖状态为：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，则采样点即位置点的特征向量为[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，将栅格位置点集划分为个子区域点集，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对应的特征向量。

步骤S5，计算每个雷达的闲置波束集合：根据特征向量，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，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：

对于第个相控阵雷达，若其波束满足，则波束为第个相控阵雷达的闲置波束，其中，表示第个子区域点集对应的特征向量的第个元素的值，。也就是说，第个相控阵雷达的闲置波束，指的是在个子区域点集对应的特征向量确定后，波束号未曾在所有的特征向量中对应该第个相控阵雷达的元素位置处出现过的波束。第个相控阵雷达的对应的闲置波束集合即为第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以及排序后的子区域点集对应的特征向量。

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，表示第个子区域点集对应的子区域面积，表示重点观测区域的面积，表示第个子区域点集对应的重点区域波束共视覆盖率：

 （1）

重点区域波束共视覆盖率的估计值表示为下式（2），其中，表示子区域点集的元素点的个数：

（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），计算子区域点集被多个相控阵雷达共视时的共视层数，其中，表示的L-0范数算子：

（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，对重点区域波束共视覆盖率的估计值进行重要性加权，得到子区域点集的权值系数，其中，，表示共视层数对应的重要性系数，，且，。

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及其对应的特征向量，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合作为输入，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~个波束扫描驻留周期的全部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个元素的值为0，则从第个相控阵雷达的闲置波束集合中随机选取一个元素的值作为第个相控阵雷达的发射波束序号，若为空集，则依次遍历特征向量，直到寻找到其中一个特征向量中的第个元素的值不为0，将该第个元素的值作为第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，若其对应的特征向量中第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个相控阵雷达的调度波束序列中，则将子区域点集剔除，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；若是，则生成个波束扫描驻留周期的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。

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且，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，每个相控阵雷达中波束的方位角范围为，其中，为每个相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，为波束的方位角下限，为波束的方位角上限；

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；

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：计算栅格位置点集中的位置点被各个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到位置点的特征向量，其中，为位置点的编号，为位置点被第个相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，，且的值为0到N之间的整数，为0表示位置点不被第个相控阵雷达的任何波束覆盖，不为0则表示位置点被第个相控阵雷达的第个波束覆盖；

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，将栅格位置点集划分为个子区域点集，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对应的特征向量；

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，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，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以及排序后的子区域点集对应的特征向量；

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及其对应的特征向量，以及各个相控阵雷达的闲置波束集合作为输入，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~个波束扫描驻留周期的全部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 且，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，每个所述相控阵雷达中波束的方位角范围为，其中，为每个所述相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，为所述波束的方位角下限，为所述波束的方位角上限；

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；

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中的位置点被各个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到所述位置点的特征向量，其中，为位置点的编号，为所述位置点被第个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，，且的值为0到N之间的整数，为0表示所述位置点不被第个所述相控阵雷达的任何波束覆盖，不为0则表示所述位置点被第个所述相控阵雷达的第个波束覆盖；

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划分为个子区域点集，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对应的特征向量；

步骤S5，计算每个雷达的闲置波束集合：根据所述特征向量，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，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以及排序后的子区域点集对应的特征向量；

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及其对应的特征向量，以及各个所述相控阵雷达的所述闲置波束集合作为输入，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~个波束扫描驻留周期的全部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，将所述位置点的经纬高坐标通过坐标转换方法转换至第个所述相控阵雷达的阵面坐标系，得到所述位置点相对于第个所述相控阵雷达阵面法线的方位角，其中，和分别表示所述位置点的纬度坐标和经度坐标；

步骤S32，检测方位角处于第个雷达的波束范围，将波束号作为特征向量第个元素值，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是否处于第个所述相控阵雷达的波束范围内，若所述方位角处于所述波束的方位角范围内，则将所述位置点的状态参数赋值为；若所述方位角处于第个所述相控阵雷达的方位角覆盖范围之外，则将所述位置点的状态参数赋值为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：

对于第个所述相控阵雷达，若其波束满足，则波束为第个所述相控阵雷达的闲置波束，其中，表示第个子区域点集对应的特征向量的第个元素的值，。

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，表示第个子区域点集对应的子区域面积，表示所述重点观测区域的面积，表示第个子区域点集对应的所述重点区域波束共视覆盖率：

   （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，表示子区域点集的元素点的个数：

   （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），计算子区域点集被多个所述相控阵雷达共视时的共视层数，其中，表示的L-0范数算子：

   （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，对所述重点区域波束共视覆盖率的估计值进行重要性加权，得到子区域点集的权值系数，其中，，表示所述共视层数对应的重要性系数，，且，。

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个元素的值为0，则从第个所述相控阵雷达的闲置波束集合中随机选取一个元素的值作为第个所述相控阵雷达的发射波束序号，若为空集，则依次遍历特征向量，直到寻找到其中一个特征向量中的第个元素的值不为0，将该第个元素的值作为第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，若其对应的特征向量中第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个所述相控阵雷达的调度波束序列中，则将子区域点集剔除，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；若是，则生成个波束扫描驻留周期的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。

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且，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，每个所述相控阵雷达中波束的方位角范围为，其中，为每个所述相控阵雷达覆盖范围最大的方位角，为所述波束的方位角下限，为所述波束的方位角上限；

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；

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中的位置点被各个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，得到所述位置点的特征向量，其中，为位置点的编号，为所述位置点被第个所述相控阵雷达的波束覆盖的状态参数，，且的值为0到N之间的整数，为0表示所述位置点不被第个所述相控阵雷达的任何波束覆盖，不为0则表示所述位置点被第个所述相控阵雷达的第个波束覆盖；

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划分为个子区域点集，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对应的特征向量；

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，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，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以及排序后的子区域点集对应的特征向量；

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及其对应的特征向量，以及各个所述相控阵雷达的所述闲置波束集合作为输入，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~个波束扫描驻留周期的全部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。

Images