空间监视相控阵雷达匹配搜索技术研究

研究空间监视相控阵雷达搜索方法问题。针对常规搜索方法所面临的低轨目标拦截概率和搜索范围间的矛盾,提出基于空间碎片运动特性的匹配搜索方法。基于不同轨道高度空间碎片对搜索数据率要求的差异性,充分利用发射波束的主瓣宽度,将搜索屏看成“慢搜索远距离”和“快搜索近距离”的两个等效搜索屏,分别用于探测高、低轨道目标。在此基础上,通过优化轨道高度划分和波束编排,实现不同轨道高度目标的匹配数据率搜索。最后,利用实际空间碎片轨道根数和雷达散射横截面积数据,仿真比较了匹配搜索方法与常规搜索方法的探测效能,结果表明,匹配搜索方法对于低轨空间碎片的探测效能远高于常规搜索方法,对空间监视相控阵雷达搜索策略和资源管理方法的研究具有重要意义。     

任务性能约束下传感器协同辐射控制策略

传感器协同是作战飞机实现任务性能与射频(radio frequency,RF)隐身性能平衡的重要技术手段。针对传统引导搜索方法难以解决数据链的多拍信息引导搜索问题,采用概率方法,建立多拍连续引导信息与累积发现概率、累积被截获概率之间的关系。针对基于协方差的线性规划协同跟踪方法的单步决策问题,开展基于跟踪精度与被跟踪定位精度的多步联合优化。引入马尔可夫决策过程对机载传感器协同搜索、协同跟踪的典型空战动态过程进行建模,实现任务性能约束下的雷达RF隐身性能优化。通过典型空战场景的仿真验证,表明所提出的优化控制策略相比于经验控制策略能够减少雷达辐射时间43%以上。     

基于TAS模式的多目标跟踪波束调度策略

在跟踪加搜索工作方式下,相控阵雷达既要对已捕获的目标保持稳定跟踪,又要继续搜索责任空域发现新目标,为此提出了一种波束调度策略。在交互多模型框架下,基于状态的一步预测估计了目标的预期驻留时间,以检测概率和跟踪精度为约束条件进行了优化,基于驻留时间估计了目标的预期噪声方差和预期误差协方差,定义了目标跟踪的紧迫因子、偏差因子和调度系数,在各个时刻估算所有目标下一时刻的调度系数,根据调度系数大小确定下一时刻的波束指向,指挥波束进行照射,当波束照射到目标上时,更新量测噪声并滤波,当波束未照射到目标上时用预测值表示目标状态,仿真证明了算法的可行性和有效性。     

海上动态目标潜在区域博弈预测及搜索方法

针对遥感卫星对海上动态目标搜索定位的应用需求, 提出海上动态目标潜在区域博弈预测及搜索方法。通过非对称信息假设将动态博弈转化为静态博弈, 简化策略函数以提高算法效率。以收益为指标设计博弈策略, 使算法更贴近实际应用, 并将目标潜在区域预测算法和卫星搜索规划算法转化为纳什均衡下的最优策略求解问题。引入目的地信息, 将目标位置预测的时间跨度从数小时增加到数天。实验结果显示, 该搜索方法在保证了较高目标捕获率的同时, 降低了遥感卫星星座的资源消耗。该搜索方法在海上动态目标搜索领域具有潜在应用价值。     

基于完好性风险估计减少RAIM误警率方法

为了提供更精确的完好性服务,提出一种新型降低用户端自主完好性监测(receiver autonomous integrity monitoring, RAIM)误警率的方法。给出了定位误差与残差向量关系的新解释,基于最大定位误差完好性风险算法,提出了扩展正常检测区方法并进行故障检测,通过最大定位偏差保护限值提供故障检测的完好性保证,满足航段漏警率要求。最后,设计一种新的故障检测与故障识别准则,达到在不降低漏检率的条件下,减少误警率。算例表明该方法简单易行、有效。     

面向多障碍物海面卫星搜索动目标方法

在多障碍物海面航行的动目标需规避海面障碍物,运动特征更为复杂。为提高卫星搜索该类目标的效能,分析了目标规避海面障碍物对其在搜索图中概率分布的影响,基于目标马尔可夫运动过程,提出一种面向多障碍物搜索海面的动目标运动预测方法。在使用搜索图建立动目标搜索环境模型的基础上,搜索过程中首先根据卫星探测信息更新搜索图,然后采用该运动预测方法计算目标转移概率,再次更新搜索图。最后采用最大化目标发现概率作为卫星搜索策略建立仿真场景,实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于稀疏FrFT的窄带雷达目标架次识别方法

架次识别对于窄带雷达编队目标的探测与识别具有重要意义。本文基于最小熵准则提出了稀疏分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FrFT)最优变换阶次估计算法, 首先将雷达回波数据的FrFT结果的熵值建模为变换阶次的函数, 进而将变换阶次估计问题转化为稀疏优化问题, 利用稀疏重构算法获得最优变换阶次。最后,应用该算法分析窄带雷达多波门回波数据Doppler频率特性, 获取编队目标的架次信息。仿真和实测数据结果表明, 所提方法避免了暴力搜索能够快速获得FrFT最优变换阶次, 将该算法应用于窄带雷达回波信号处理能够准确识别编队目标架次信息。     

基于非监督贝叶斯学习雷达性能指标动态评估

针对传统雷达性能指标评估方法相对"机械"、缺乏理论约束,需要多次重复实验,导致评估效率较低,评估成本较高等问题,提出基于非监督贝叶斯学习方法的雷达性能指标动态评估算法,在一定雷达探测目标先验假设下,结合典型回波观测数据模型,建立雷达性能指标后验概率模型.考虑到先验知识与观测数据可能存在的非共轭特性,针对先验概率模型建立...     

机载气象雷达巡航阶段目标探测方法及仿真

提出一种可探测远距离气象目标的机载气象雷达探测方法。该方法采用多扫描技术,能有效越过雷达地平线而不受地杂波干扰。对于多波束扫过的近距离空域,采用加权融合的方法,根据各波束自身回波强度来确定权值,以提高目标探测概率;对于超过130 km的远距离气象目标,采用充塞系数校正的方法,可以有效提高目标检测精度。仿真结果表明,该方法能够有效探测载机航路前方600 km以内的气象目标分布情况,可以为飞行安全、航路选择和绕飞策略提供有效参考。     

基于创建解动态控制和局部搜索合并的蚁群算法

为了加快蚁群算法的收敛性和改善解的合理性,提出了一种改进的蚁群算法。该算法提出一种基于动态控制的策略,其目的是确保蚂蚁在搜索前期采用最大概率探索解,而在搜索后期,每只蚂蚁都在当前最优解附近搜索解,这在一定程度上提高了算法的收敛性能;其次,为得到更合理的解,对每只蚂蚁的局部搜索解中加入合并机制,这样集成了多个蚂蚁对最优解的搜索性能。实验结果表明:该方法性能优于传统的蚁群算法。     

基于任务驱动的机载相控阵雷达TAS调度算法

针对单波束多功能机载相控阵雷达的资源分配问题,提出一种自适应搜索加跟踪(track and search, TAS)调度算法。该算法以调度间隔为周期,基于先前调度任务的处理结果实时生成当前的任务请求集合,以跟踪类型任务竞争时间资源,搜索任务一直等待空闲时间片为准则,实现搜索和跟踪的协同调度。此外利用波束位置、任务类型和预测速度信息,实时分配各执行任务的工作波形。仿真结果表明,该算法能够合理调度各类跟踪请求事件和搜索事件,同时具有自适应调整执行事件的跟踪时间间隔和探测波形的能力。     

基于搜索策略的通用态势评估方法的研究

在态势状态转换图表示的基础上，提出了一种通用的态势评估搜索策略。该策略将态势评估的整个过程看作为对当前态势路径的识别和搜索过程。在算法中以Bayes分类器识别当前态势发展可能的目标状态，以parzen窗算法对态势各类别的类条件概率密度进行修正，以改进的深度优先算法实现态势图的搜索。在实验中，将其应用于丰满水电仿真系统水轮发电机组的状态评估系统中，经数据对比分析，该算法优于传统的发电机诊断分析方法。     

带部分回溯的过滤束搜索算法及其在Job Shop 问题中的应用

束搜索(Beam search)方法是在分枝定界方法基础上发展起来的一种启发式优化方法,由于这类方法在确定分枝搜索方向时仅考虑了当前的局部信息,因此易陷入局部极值.在过滤束搜索(filteredbeam search)方法的基础上提出了一种改进思路,即在局部评价和全局评价的基础上增加部分回溯.通过引入有效的部分回溯策略,部分被舍弃的结点被重新评估并最终找到更好的解,从而可避免过早陷入局部极值.通过对48个标准问题的计算和比较,结果显示改进后的方法能有效提高解的质量.     

多功能相控阵雷达优化搜索建模与仿真研究

波束以及系统参数的捷变能力使得多功能相控阵雷达能够同时对空域中的多个区域分别采用特定的搜索模式进行搜索.用于搜索的雷达资源会随着跟踪等高优先级的任务对资源消耗的变化而变化.因此,需要动态地调整可获得的搜索资源在各个搜索子空域中的分配以优化整个系统的搜索性能.首先建立了多功能相控阵雷达的搜索性能评估模型,得到了搜索性能及其增益与搜索参数的关系.而后针对搜索负载的动态变化,建立了相控阵雷达同时多区域搜索资源分配的优化模型,并通过仿真验证了模型的有效性.     

基于BSS的FDA-MIMO雷达主瓣欺骗式干扰抑制方法

主瓣欺骗式干扰与目标位于同一个波束宽度内,严重影响了雷达对真实目标的检测与参数估计。针对此问题,基于频率分集阵列-多输入多输出(frequency diversity array multiple input multiple output, FDA-MIMO)雷达,提出了一种抑制主瓣欺骗式干扰的方法。所提方法的主要突破点在于,当干扰和目标的角度完全相同时,利用FDA-MIMO雷达天线方向图的距离-角度二维依赖性,进一步通过基于最大信噪比(maximum signal to noise ratio, MSNR)的盲源分离(blind source separation, BSS)算法将干扰和目标分离在不同的通道,以达到抑制干扰的目的。该方法无需目标的距离、角度先验信息。仿真实验验证了所提算法的有效性,当干噪比(jamming to noise ratio, JNR)为80 dB时,目标的正确检测概率约为0.98。     

基于BSS的FDA-MIMO雷达主瓣欺骗式干扰抑制方法

主瓣欺骗式干扰与目标位于同一个波束宽度内,严重影响了雷达对真实目标的检测与参数估计。针对此问题,基于频率分集阵列-多输入多输出(frequency diversity array multiple input multiple output, FDA-MIMO)雷达,提出了一种抑制主瓣欺骗式干扰的方法。所提方法的主要突破点在于,当干扰和目标的角度完全相同时,利用FDA-MIMO雷达天线方向图的距离-角度二维依赖性,进一步通过基于最大信噪比(maximum signal to noise ratio, MSNR)的盲源分离(blind source separation, BSS)算法将干扰和目标分离在不同的通道,以达到抑制干扰的目的。该方法无需目标的距离、角度先验信息。仿真实验验证了所提算法的有效性,当干噪比(jamming to noise ratio, JNR)为80 dB时,目标的正确检测概率约为0.98。     

基于信息熵的AUV地磁仿生导航方法

针对地磁异常引起磁参量变化规律失真,导致自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)导航搜索算法极易陷入局部极小的问题,提出了一种基于种群信息熵的进化搜索方法。该方法对地磁异常区域内信息熵的变化状态进行观测,通过预设的熵值门限值判断搜索算法是否进入磁异常区域,采用最大概率选择机制使算法跳出异常区域的干扰,避免算法陷入局部极小,并且对算法的收敛性进行证明。在未知环境下对AUV的导航搜索算法进行仿真,结果表明,利用熵值观测和最大概率选取的方法能够使得AUV在磁异常存在的情况下完成导航任务,验证了算法的有效性。     

导弹探测系统发现概率的建模

来袭弹道导弹的系统发现概率是度量导弹探测系统效能的关键指标。基于搜索论,根据远程地基预警雷达分别在无目标指示和红外预警卫星目标方位、运动状态指示下的场景,分别建立了其对来袭弹道导弹发现概率模型。根据集合论给出了系统发现概率的定义和表达式,并分析了有目标指示相对于无目标指示状态的增量。以“铺路爪”远程预警雷达为算例,给出了其有无目标指示等多种情况发现概率的结果。研究过程可应用到导弹探测系统的设计。     

基于概率语言熵和交叉熵的多准则决策方法

概率语言术语集既包含语言术语,又包含语言信息的概率,使初始决策信息能够得到充分的利用,有利于提高语言术语集多准则决策的科学性.鉴于此,本文针对概率语言多准则决策问题,提出了一种基于概率语言熵和概率语言交叉熵赋权的多准则决策方法.首先考虑各准则下概率语言术语集的个体效应及其相互作用,利用概率语言熵和概率语言交叉熵计算准则的权重,然后采用将有向图和0-1优先关系矩阵相结合的概率语言术语集备选方案排序方法,更加直观地得到备选方案的排序结果并得到各方案之间的优劣程度.最后,以企业战略规划问题为例进行分析,通过对比分析验证了所提方法的有效性和优越性.     

基于探索与开发权衡的地磁仿生导航搜索方法

针对地磁仿生导航过程中对搜索偏向性考虑不足的问题,提出了一种基于探索与开发权衡的导航方法。依据时序进化搜索策略的结构特征,从统计学角度建立了磁趋势性运动模型,分析了探索与开发和磁趋势性运动的关系,并将搜索偏向权衡问题归结为对种群多样性的合理调控,引入分布熵的概念度量种群多样性,设计了分布熵约束下的磁趋势性搜索策略,给出了导航搜索流程。通过仿真分析,给出较为合理的参数设置,并将该方法与时序进化搜索方法进行对比实验,结果证实了所提方法能够有效提高导航效率。