一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法技術

本發明專利技術公開了一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法，屬于雷達信號處理技術領域。本方法根據先驗知識，獲取系統中各雷達與目標之間的傳播損耗以及目標相對于各雷達的雷達散射截面；然后，在滿足一定目標探測性能的條件下，最小化雷達發射功率，建立基于非合作博弈的雷達組網功率控制模型，并通過經典拉格朗日松弛算法對模型進行求解。經迭代計算，選取在滿足目標探測性能條件下使得各雷達發射功率最小的功率值

【技術實現步驟摘要】
一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法
本專利技術涉及一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法，屬于雷達信號處理

技術介紹
雷達組網系統是指通過特定的網絡協議與設備將異地分散部署的多部發射機、接收機及網絡中心站連接成有機整體，實現時域、頻域、空域協同工作，完成對目標偵察、探測、情報收集、識別跟蹤、火力引導等功能的綜合一體化電子信息系統。然而，隨著當今戰場電磁環境的日趨復雜，無源探測系統使得雷達的生存環境受到了嚴重的威脅和挑戰。射頻隱身技術指的是雷達等有源電子裝備對抗敵方無源探測系統截獲、分選、識別、跟蹤的隱身技術，以降低無源探測系統對雷達等射頻裝備的截獲距離、截獲概率為目標，能夠進一步提高雷達及其搭載平臺的戰場生存能力和作戰效能。當雷達組網系統對目標進行探測時，在不影響目標探測性能的情況下，降低雷達組網系統的總輻射功率，可以有效提高系統的射頻隱身性能，改善其戰場生存能力。考慮工作于同一頻段的雷達組網系統進行目標探測時，如何在滿足一定目標探測性能的情況下降低雷達組網系統的總輻射功率是現有技術亟待解決的問題。
技術實現思路
本專利技術提出了一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法，考慮工作于同一頻段的雷達組網系統進行目標探測時，在滿足一定目標探測性能的情況下降低雷達組網系統的總輻射功率，提升系統的射頻隱身性能。本專利技術為解決其技術問題采用如下技術方案：一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法，包含以下步驟：(1)獲取雷達組網系統中各雷達與目標之間的信道傳播損耗，其數學描述為：其中，為第i個雷達的發射天線增益，為第i個雷達的接收天線增益，為目標相對第i個雷達的雷達散射截面，λ為雷達發射信號波長，Ri為第i個雷達與目標之間的距離，Nt為系統中雷達個數；(2)根據指定SINR的探測范圍其中：為信干噪比SINR值下限，為信干噪比SINR值上限，建立基于非合作博弈的雷達組網功率控制模型：其中，s.t.表示優化目標函數“受限于”下列限制條件，ui(pi,p-i)為雷達i的效用函數，pi為雷達i的發射功率值，p-i代表除雷達i之外系統中所有其他雷達的輻射功率，bi為懲罰因子，代表雷達i的最大輻射功率，第i個雷達的信干噪比γi可用下式來表示：其中，ci,j表示雷達i與雷達j之間的互相關系數，σ2為系統噪聲功率，pj為雷達j的發射功率值，表示雷達i與雷達j之間的信道傳播損耗，di,j表示雷達i與雷達j之間的距離，bi為懲罰因子，當時，bi保持不變，當時，當時，(3)將效用函數ui(pi,p-i)對輻射功率pi求一階偏導數：其中：ui(pi,p-i)為雷達i的效用函數；(4)通過令獲取雷達組網系統中各雷達的輻射功率迭代表達式為：其中：為第n次迭代計算的雷達i發射功率值，為第n+1次迭代計算的雷達i發射功率值，為第n次迭代計算的雷達i信干噪比值。本專利技術的有益效果如下：本專利技術既減小了雷達組網系統中不同雷達之間的干擾，同時在滿足一定目標探測性能的情況下提高了系統的射頻隱身性能。附圖說明圖1為本專利技術的流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術創造做進一步詳細說明。1、確定信道傳播損耗及目標RCS(RadarCrossSection，雷達散射截面)：本專利技術提出一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法。它利用了各雷達與目標之間的傳播損耗以及目標相對于各雷達的RCS等先驗知識，因此，應先確定各雷達與目標之間的傳播損耗以及目標相對于各雷達的RCS。假定工作于同一頻段的雷達組網系統模型如圖1所示。2、確定雷達組網系統的輻射參數與目標探測SINR(Signal-to-Interference-plus-NoiseRatio，信干噪比)范圍等參數：依據射頻隱身性能的需求，假定雷達組網系統中第i個雷達的發射天線增益和接收天線增益分別為其最大輻射功率為雷達接收機處的加性高斯白噪聲功率為σ2，根據指定SINR計算得到的目標探測SINR范圍其中：為信干噪比SINR值下限，為信干噪比SINR值上限。3、構建非合作博弈的雷達組網功率控制模型，并確定滿足目標探測SINR范圍的最小發射總功率的表達式：根據雷達組網系統對目標探測性能的要求，建立基于非合作博弈的雷達組網功率控制的數學模型，如下所示：式中，s.t.表示表示優化目標函數“受限于”下列限制條件，ui(pi,p-i)為雷達i的效用函數，pi為雷達i的發射功率值，p-i代表除雷達i之外系統中所有其他雷達的輻射功率，代表雷達i的最大輻射功率，為雷達i與目標之間的信道傳播損耗，其中，為第i個雷達的發射天線增益，為第i個雷達的接收天線增益，為目標相對第i個雷達的RCS，λ為雷達發射信號波長，Ri為第i個雷達與目標之間的距離；Nt為系統中雷達的個數；其中，ci,j表示雷達i與雷達j之間的互相關系數，σ2為系統噪聲功率，pj為雷達j的發射功率值，表示雷達i與雷達j之間的信道傳播損耗，di,j表示雷達i與雷達j之間的距離，bi為懲罰因子，當時，bi保持不變，當時，當時，4、將效用函數ui(pi,p-i)對輻射功率pi求一階偏導數，并令其等于零：為確定各雷達的發射功率將(1)式中的效用函數ui(pi,p-i)對輻射功率pi求一階偏導數，并令其等于零，如下所示：5、設計可求解非線性方程的牛頓迭代算法：通過求解式(2)，可以得到各雷達的輻射功率迭代表達式為：其中：為第n次迭代計算的雷達i發射功率值，為第n+1次迭代計算的雷達i發射功率值，為第n次迭代計算的雷達i信干噪比值；經迭代計算，求得滿足目標探測SINR范圍且使雷達組網系統總輻射功率最小的一組輻射功率分配結果作為最優解，并最終確定系統的總輻射功率，所得各雷達輻射功率值即具有射頻隱身性能的雷達組網功率分配結果。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法，其特征在于，包含以下步驟：(1)獲取雷達組網系統中各雷達與目標之間的信道傳播損耗，其數學描述為：

【技術特征摘要】
1.一種基于非合作博弈的雷達組網功率控制方法，其特征在于，包含以下步驟：(1)獲取雷達組網系統中各雷達與目標之間的信道傳播損耗，其數學描述為：其中，為第i個雷達的發射天線增益，為第i個雷達的接收天線增益，為目標相對第i個雷達的雷達散射截面，λ為雷達發射信號波長，Ri為第i個雷達與目標之間的距離，Nt為系統中雷達個數；(2)根據指定SINR的探測范圍其中：為信干噪比SINR值下限，為信干噪比SINR值上限，建立基于非合作博弈的雷達組網功率控制模型：其中，s.t.表示優化目標函數“受限于”下列限制條件，ui(pi,p-i)為雷達i的效用函數，pi為雷達i的發射功率值，p-i代表除雷達i之外系統中所有其他雷達的輻射功率，bi為懲罰因子，代表雷達i的最大輻射功率，第i個雷達的信干噪比γi可用下式來表示：

【專利技術屬性】
技術研發人員：時晨光，汪飛，李海林，周建江，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32