对雷达网的多机伴随式协同干扰技术研究

发布时间：2017-04-12 02:05

  本文关键词：对雷达网的多机伴随式协同干扰技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信号处理及组网技术的高速发展,雷达组网已经成为对抗电子干扰、隐身飞机、低空突防目标、反辐射导弹等的重要手段。雷达组网之后在战场上可以构成多体制、全方位和高精度的探测体系,与单雷达相比其测量精度和识别能力大大提高。在电子对抗方面,雷达组网后加强了数据的互联互通,能充分发挥多体制对抗和协同对抗的优势,提高雷达网的抗干扰能力,以至于单一的干扰资源已经不能有效的对雷达网进行干扰。为了提高对雷达网的干扰效果,可以通过协同干扰技术将众多不同类型的干扰资源进行组网,统一调度达到最优干扰目的。多机伴随式协同干扰即是其中一种典型方法,该方法将众多体积小、质量轻的小型干扰源分布在被保护的进攻目标的邻近空域组成协同进攻编队,实现对雷达网协同干扰的目的。本文对多机伴随式协同干扰雷达网的关键技术进行了研究,主要工作包括:1.介绍了雷达压制和欺骗的基本干扰样式,分析了多样式协同压制/欺骗的方式及干扰效果,确定了伴随式多机采用协同压制样式对抗雷达网的策略。分析了密集假目标对CFAR检测的压制原理,针对随机假目标压制效果不稳定的问题,提出了切片转发“有序密集假目标”压制干扰的样式,并推导了假目标的位置、数量以及干信比的计算公式。针对该样式提出了产生密集假目标的两种方法:间歇采样非均匀重复转发和均匀分段倒序非均匀转发,分别推导了各方法中干扰机采样脉宽、采样周期、转发延迟、转发脉宽、发射功率等参数的计算方法。Monte Carlo仿真结果表明,该样式对单部雷达具有稳定的压制效果。对于多机伴随式协同干扰技术,首先将协同干扰分为功能级和信号级两种方式,并分别进行了定义。然后针对单干扰机干扰效果的不足之处,研究了多部干扰机联合进行协同干扰的方式及效果。最后,针对伴随式干扰机编队对抗雷达网的应用场景,提出了多样式协同压制技术的研究内容。2.介绍了雷达网组网方式及关键环节的处理原理,据此提炼出可用于评价成员雷达及雷达网工作性能优劣的指标,分别为检测概率、定位精度和跟踪精度。对于单部干扰机对抗单部雷达的干扰效果评估方法,基于雷达性能在电子对抗环境(ECM)中的下降程度提出单对单干扰效果评估总体目标函数,引入干扰能量准则的时间、空间、频率、处理域等影响因素,利用已知雷达参数计算干扰机对雷达各指标的干扰效能值,并研究了评估指标的隶属度函数及权重的计算方法。类似的,对于干扰机编队在进攻过程中动态对抗雷达网的干扰效果,结合雷达网融合中心的工作方式,将网内成员雷达在多样式干扰下的检测性能映射到计算全网的受干扰影响程度。最后充分利用进攻编队的航线信息提出“雷达网对不同航线点的进攻目标的威力下降程度的加权积分”的干扰效果评估函数,建立干扰机编队对雷达网的多样式干扰效果评估模型。3.针对伴随式干扰机编队对抗雷达网的应用背景,以雷达网融合中心检测概率、定位精度和跟踪精度为目标函数,建立包含干扰对象分配和干扰样式选取两部分的干扰资源分配模型,同时研究了干扰资源分配过程的约束条件并将其量化表示。在此基础上充分利用突防过程中进攻编队的航线信息,提出以“多样式干扰环境下雷达网对航线段内突防编队各成员的威胁下降值的加权积分”为目标函数,建立编队突防过程中干扰资源分配的优化模型。分析了遗传算法、粒子优化算法和量子粒子优化算法的基本原理和优缺点。以最优目标值大小、最优目标值稳定性、算法收敛速度和算法可信度为研究点,利用Monte Carlo仿真验证了种群智能优化算法求解资源分配优化目标函数的有效性。4.以提高对雷达网的干扰效果和编队突防能力为目标,在干扰资源最优分配的基础上开展突防航线的规划研究。将三维飞行空域量化为栅格+网格的两级模型,并对各网格内的航线段的安全性进行评估,包括地形对航线段的高度威胁和电子对抗环境中雷达网对各航线段的威胁。然后建立突防编队的机动性能约束模型,主要有最大航程、最小可调整长度、最大下降/上升角、最大转弯角、最小飞行高度以及末端固定攻击角度。最后基于飞行器最大生存机率及航程最短准则提出干扰机编队最优突防航线事先规划方法以及实时再规划方法。事先方法采用量子粒子优化及遗传算法的混合算法搜索航线节点,并引入三次非均匀B样条曲线插值的方法对航迹进行平滑;对于敌方作战部署不断调整的动态对抗环境,建立基于稀疏A*算法的局部航线实时再规划的方法。仿真结果表明,本文提出的航线规划方法可有效提高进攻编队在动态对抗环境中的成功突防概率。
【关键词】：雷达网 多机伴随式协同干扰 协同干扰样式 干扰效果评估 干扰资源分配 航线规划 智能优化算法 稀疏A*搜索算法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN974
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-23
• 第一章 绪论23-34
• 1.1 课题研究背景和意义23-24
• 1.2 对雷达网的多机伴随式协同干扰中的关键技术24-26
• 1.3 国内外研究现状26-32
• 1.3.1 雷达网干扰样式的研究现状26-27
• 1.3.2 雷达网干扰效果评估技术的研究现状27-29
• 1.3.3 干扰资源分配优化技术的研究现状29-30
• 1.3.4 多机编队航线规划技术的研究现状30-32
• 1.4 论文主要内容及结构安排32-34
• 第二章 多机伴随式协同干扰样式研究34-75
• 2.1 对雷达干扰的基本样式34-42
• 2.1.1 压制干扰样式34-40
• 2.1.1.1 随机噪声压制干扰34-36
• 2.1.1.2 灵巧噪声调频压制干扰36-37
• 2.1.1.3 灵巧噪声卷积压制干扰37-38
• 2.1.1.4“密集假目标”压制干扰38-40
• 2.1.2 欺骗干扰样式40-42
• 2.1.2.1 拖引欺骗干扰40-41
• 2.1.2.2 点迹/航迹欺骗干扰41
• 2.1.2.3 两点源角度干扰41-42
• 2.2“有序密集假目标”压制干扰42-56
• 2.2.1“有序密集假目标”压制CFAR检测的方法42-43
• 2.2.2“有序密集假目标“压制干扰的调制参数43-46
• 2.2.3“有序密集假目标”压制干扰的产生方式46-50
• 2.2.4 仿真分析50-56
• 2.3 多机伴随式协同干扰56-74
• 2.3.1 协同干扰的定义56-57
• 2.3.1.1 多机功能级协同56-57
• 2.3.1.2 多机信号级协同57
• 2.3.2 噪声联合的协同压制干扰57-62
• 2.3.2.1 协同方式57
• 2.3.2.2 干扰效果分析57-59
• 2.3.2.3 仿真验证59-62
• 2.3.3“密集假目标”联合的协同压制干扰62-65
• 2.3.3.1 协同方式62-63
• 2.3.3.2 干扰效果分析63
• 2.3.3.3 仿真验证63-65
• 2.3.4“密集假目标”与噪声联合的协同压制干扰65-67
• 2.3.4.1 协同方式65-66
• 2.3.4.2 干扰效果分析66
• 2.3.4.3 仿真验证66-67
• 2.3.5 多机协同的空间假目标欺骗干扰67-74
• 2.3.5.1 协同方式67-71
• 2.3.5.2 干扰效果分析71-72
• 2.3.5.3 仿真验证72-74
• 2.3.6 伴随式多干扰机对雷达网的协同干扰74
• 2.4 小结74-75
• 第三章 雷达网特性及多机伴随式协同干扰效果评估技术75-107
• 3.1 雷达网特性75-84
• 3.1.1 雷达组网方式75-78
• 3.1.1.1 集中式75-76
• 3.1.1.2 分布式76-77
• 3.1.1.3 多基地77-78
• 3.1.2 雷达网关键处理环节及主要性能指标78-84
• 3.1.2.1 目标检测环节78-80
• 3.1.2.2 目标定位环节80-83
• 3.1.2.3 目标跟踪环节83-84
• 3.2 单干扰机对单部雷达的干扰效果评估技术84-95
• 3.2.1 基于雷达主要性能指标的单对单干扰效果评估总体目标函数84-86
• 3.2.2 单对单干扰效果评估总体目标函数计算方法86-95
• 3.2.2.1 干扰效果评估准则86-91
• 3.2.2.2 干扰机对雷达各指标干扰效能值91-93
• 3.2.2.3 雷达各指标干扰效能值的隶属度函数93-94
• 3.2.2.4 雷达各指标干扰效能值的权重94-95
• 3.3 伴随式干扰机编队对雷达网的干扰效果评估技术95-106
• 3.3.1 干扰对抗场景95-96
• 3.3.2 基于雷达网主要性能指标的网对网干扰效果评估总体目标函数96-97
• 3.3.3 编队对网干扰效果评估总体目标函数计算方法97-101
• 3.3.3.1 多干扰机对抗下单部雷达的目标信干比97-99
• 3.3.3.2 多干扰机对雷达网各指标的干扰效能值99-101
• 3.3.3.3 雷达网各指标干扰效能值的隶属度函数和权重101
• 3.3.4 基于进攻航线的干扰效果评估模型101
• 3.3.5 干扰机编队对雷达网干扰效果评估仿真实例101-106
• 3.4 小结106-107
• 第四章 基于干扰效果评估的多机伴随式协同干扰资源分配优化技术107-136
• 4.1 干扰资源分配模型及目标函数107-115
• 4.1.1 干扰资源分配模型107-110
• 4.1.1.1 干扰对象分配109-110
• 4.1.1.2 干扰样式选取110
• 4.1.2 干扰资源静态分配优化目标函数及约束条件110-113
• 4.1.3 基于突防编队航线段安全值的干扰资源分配优化目标函数113-115
• 4.2 基于群体智能优化算法的目标函数最优解计算方法115-124
• 4.2.1 种群智能优化算法115-120
• 4.2.1.1 遗传算法115-118
• 4.2.1.2 粒子群算法118-119
• 4.2.1.3 量子粒子群算法119-120
• 4.2.1.4 算法的性能比较120
• 4.2.2 目标函数最优解计算方法120-124
• 4.3 干扰资源优化分配实例124-135
• 4.3.1 空间对抗场景124-129
• 4.3.2 优化算法初始参数129
• 4.3.3 分配方式优化结果及算法性能比较129-135
• 4.4 小结135-136
• 第五章 电子对抗环境中的多机伴随式进攻编队航线规划技术136-182
• 5.1 电子对抗环境中的三维航线安全性评估技术136-162
• 5.1.1 数字地形图137-139
• 5.1.2 三维航线模型139-142
• 5.1.2.1 节点法模型139
• 5.1.2.2 边线法模型139-140
• 5.1.2.3 栅格+网格法模型140-142
• 5.1.3 航线安全性影响因素142-157
• 5.1.3.1 航程威胁142-143
• 5.1.3.2 地形威胁143-147
• 5.1.3.3 电子对抗环境中的雷达网威力147-155
• 5.1.3.4 编队机动性能155-157
• 5.1.4 航线安全性评估技术157-162
• 5.1.4.1 威胁要素查找表157-158
• 5.1.4.2 航线安全性评估158-159
• 5.1.4.3 仿真分析159-162
• 5.2 基于智能优化算法的三维航线事先规划技术162-171
• 5.2.1 电子对抗环境中的航线事先规划技术概述163
• 5.2.2 电子对抗环境中的航线事先规划的目标函数163-164
• 5.2.3 混合种群智能优化算法164-167
• 5.2.3.1 混合优化算法概述164-165
• 5.2.3.2 算法求解步骤165-167
• 5.2.4 仿真分析167-171
• 5.3 基于启发式算法的三维航线实时再规划技术171-180
• 5.3.1 电子对抗环境中的航线实时再规划技术概述172
• 5.3.2 电子对抗环境中的航线实时再规划模型172-174
• 5.3.3 电子对抗环境中的航线实时再规划目标函数174-175
• 5.3.4 动态SAS搜索算法175-177
• 5.3.4.1 算法改进说明175-176
• 5.3.4.2 动态SAS算法求解步骤176-177
• 5.3.5 仿真分析177-180
• 5.4 小结180-182
• 结论182-185
• 参考文献185-196
• 博士研究生期间发表论文情况196-197
• 致谢197

  本文关键词：对雷达网的多机伴随式协同干扰技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：300451