基于网络代价的雷达组网系统多目标跟踪资源管控技术

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组网雷达系统是由空间广域分布的各种雷达以“网”的形式组织形成的一类新体制雷达系统,其利用现代组网技术协同多部分散的雷达节点共同工作从而形成一个有机整体。组网雷达的结构特点使其具有空间复用性与系统稳健性等多项优势,但同时导致其探测性能严重依赖于系统对各节点的资源配置,在系统可用资源总量有限的情况下,如何针对作战任务需求和战场态势变化,实时优化调整资源调度是组网雷达系统需要解决的一大问题。对此,资源管控技术通过研究雷达系统的最优资源调度问题,实时更新各节点的资源分配方案,达到发挥系统最大潜能,提升系统整体探测性能的效果,因此该技术是组网雷达乃至整个雷达领域的一项关键技术和研究热点。本文基于多目标跟踪中的组网雷达资源管控问题,研究了组网雷达资源管控方法及优化理论,提出了一些有效的节点资源管控管控算法,主要工作内容如下:1.围绕组网雷达系统资源管控问题,建立了资源管控算法的广义模型,研究了目标跟踪滤波算法的基本原理并介绍了后验克拉美罗下界(PCRLB)作为跟踪精度度量。针对目标跟踪任务建立了组网雷达系统资源管控算法闭环框架,通过对目标跟踪任务下的功率资源分配进行仿真实验,验证了跟踪系统与管控算法框架的可行性,为之后的多目标跟踪资源管控算法研究奠定了基础。2.针对分布式融合结构下组网雷达节点资源管控问题,通过提取雷达节点的特征属性建立节点代价模型,推导了带有资源变量的PCRLB作为跟踪精度指标,以满足各目标跟踪精度要求为约束建立了数学优化问题,提出了一种基于目标优先级的启发式算法用于求解该高维数学优化问题,仿真验证了提出的资源管控方法在保证一定跟踪精度前提下降低节点代价的有效性。3.针对混合式融合结构下组网雷达节点资源管控问题,基于多目标跟踪任务建立了网络分簇结构,分析通信传输过程影响因素并以此建立了通信代价模型,联合节点代价和通信代价对组网雷达系统的网络代价进行建模。在满足目标跟踪精度要求的前提下,以最小化网络代价为目标函数建立了数学优化问题,提出了一种基于凸松弛的两步求解算法得到了节点和簇首选择结果,在保证目标跟踪精度的同时降低了系统通信传输代价,实现了节点资源的灵活调度。上述所提算法及对应求解方法均通过仿真实验验证了其可行性及有效性。
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