第2章 面向射頻隱身的機載網絡化雷達駐留時間與信號帶寬協同優化

2.1　引言

2.1.1　雷達駐留時間管控研究現狀

從時域資源管控角度，縮短雷達波束駐留時間、延長對目標的重訪時間間隔是提升雷達射頻隱身性能的重要技術手段[1]。伴隨著雷達多脈沖相干積累技術的廣泛應用，雷達駐留時間優化問題得到了越來越多的關注。駐留時間是指雷達波束在各個目標上的照射時間。根據目標屬性、距離、速度及所處環境等的不同，雷達駐留時間也不一樣[2]。Zwaga等學者[3]首次對勻速運動目標跟蹤過程中的雷達波束駐留時間問題進行研究，在滿足給定的目標跟蹤精度要求的條件下，最小化相控陣雷達的駐留時間資源消耗。Kuo 等學者[4]研究了相控陣雷達波束駐留時間調度問題，有效提高了雷達系統的工作效率。盧建斌等學者[5]從調度代價的角度，提出了一種求解次優調度序列的多功能相控陣雷達實時駐留的自適應調度算法，利用任務自身工作方式屬性及任務中所含目標的先驗信息判斷任務的綜合優先級，采用一步回溯策略確定每個駐留任務的調度屬性，并利用二次規劃得到每個任務的最佳執行時間。祝本玉等學者[6]結合遠程預警相控陣雷達的工作方式及自適應資源調度設計原則，提出了自適應雷達資源調度算法。該算法能夠根據作戰任務優先級、駐留時間及期望發射時間合理安排各雷達事件。唐婷等學者[7]提出了基于模板法的自適應雷達駐留調度算法，建立了可用于脈沖交錯的合理駐留模型，并利用離線設計模板實現了對雷達駐留時間的自適應實時調度。鑒福升等學者[8]根據系統負載的動態性能，建立了相控陣雷達駐留請求的任務模型，提出了基于擴展域的相控陣雷達自適應駐留調度算法。該算法綜合考慮了時間和能量資源約束，將調度時域擴展到多個調度間隔，在每個調度間隔根據雷達事件的優先級和截止期合理地安排駐留請求。王祥麗等學者[9]提出了基于多目標跟蹤的相控陣雷達波束和駐留時間聯合分配方法，在滿足一定多目標跟蹤精度要求的條件下，通過優化分配雷達波束指向和各波束駐留時間，最小化相控陣雷達的總波束駐留時間，并采用兩步分解算法對上述優化問題進行求解。仿真結果表明，所提算法不僅節約了雷達跟蹤資源，還有助于保證遠距離目標的跟蹤性能。Han 等學者[10]提出了一種基于自適應模糊邏輯優先級的分布式機會陣雷達時間資源管理算法，將目標RCS作為隨機變量，結合各目標優先級，建立基于隨機機會約束規劃的駐留時間資源管理模型，并采用混合智能優化算法來預測下一時刻各目標最優駐留時間分配。Yan 等學者[11]面向目標搜索與跟蹤應用場景，提出了基于雙目標優化的相控陣雷達駐留時間資源優化分配算法，在滿足給定系統時間資源約束的情況下，通過優化分配相控陣雷達各發射波束的駐留時間，達到提升目標搜索與跟蹤性能的目的。丁琳濤等學者[12]研究了機載平臺路徑規劃與駐留時間資源分配問題，提出了機載雷達多目標跟蹤路徑與駐留時間聯合優化算法，以提高多目標跟蹤精度為優化目標，以平臺機動性能和機載雷達駐留時間資源等為約束條件，對平臺飛行速度、航向角和機載雷達駐留時間進行聯合優化設計。仿真結果表明，相較于固定平臺駐留時間優化分配算法，所提算法能夠充分利用機載平臺機動性能優勢，以進一步提高多目標跟蹤精度。文獻[13]則提出了面向多目標跟蹤的網絡化雷達目標分配與駐留時間協同優化算法，在滿足射頻資源約束要求的條件下，通過協同優化雷達-目標分配和各雷達波束駐留時間，最大限度地降低多目標跟蹤精度。Liu 等學者[14]提出了旨在降低目標跟蹤過程中總駐留時間的網絡化雷達認知資源優化分配算法，將所建立的數學模型轉化為二階錐規劃問題進行求解，提高了目標跟蹤性能約束下的雷達射頻資源利用率。

總的來說，目前國內外學者在雷達駐留時間優化管控方面取得了豐碩的研究成果，為后續研究奠定了堅實的理論基礎。然而，上述研究卻存在如下幾個問題：①上述算法大多是通過優化網絡化雷達駐留時間等參數以達到提升目標跟蹤性能目的的，并未考慮其射頻隱身性能[15-24]，因此，如何通過對機載網絡化雷達駐留時間資源進行優化分配以提升其射頻隱身性能還有待進一步研究；②上述算法未考慮雷達信號帶寬分配，由于多目標跟蹤精度不僅與駐留時間有關，還與信號帶寬有一定關系[25-28]，因此，還需要考慮信號帶寬分配對多目標跟蹤精度的影響。另外，至今尚未有面向射頻隱身的機載網絡化雷達駐留時間與信號帶寬協同優化的公開報道。