相控陣雷達是一種多功能、高效率的雷達系統(tǒng)，而資源優(yōu)化管理是相控陣雷達發(fā)揮其效能的核心�！断嗫仃嚴走_資源管理的理論與方法》以此為研究對象，歸納和闡述了相控陣雷達系統(tǒng)中資源優(yōu)化管理的理論與方法。在對相控陣雷達系統(tǒng)工作原理進行介紹的基礎(chǔ)上，根據(jù)雷達所完成的功能及處理資源的劃分，按照搜索資源優(yōu)化、跟蹤資源管理、實時任務(wù)調(diào)度以及計算負載分配四個方面的內(nèi)容進行闡述，涉及到工作模式的選擇、波束掃描方式、目標分配策略、任務(wù)計劃的編制和硬件處理資源的分配。最后以多目標優(yōu)先級的確定為例。簡要介紹了當前的研究熱點——基于知識的相控陣雷達資源管理技術(shù)。
我國從20世紀70年代開始研制相控陣雷達，經(jīng)過30多年，相控陣雷達技術(shù)有了長足的發(fā)展，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計、器件國產(chǎn)化及制造工藝的提高。相控陣雷達相比于常規(guī)雷達造價非常昂貴，隨著相控陣雷達的裝備和使用，如何充分利用其波束靈活掃描的特點，最大限度地發(fā)揮其效能逐漸成為相控陣雷達技術(shù)研究的熱點，也是當前相控陣雷達技術(shù)相對薄弱的環(huán)節(jié)，已經(jīng)出版的有關(guān)相控陣雷達的圖書專著對這方面涉及甚少。筆者從1996年開始接觸相控陣雷達系統(tǒng)的研究和論證工作，從原理仿真、系統(tǒng)方案設(shè)計直至工程實踐，深切地體會到相控陣雷達系統(tǒng)在提供資源靈活選擇性的同時，也使得管理調(diào)度策略的設(shè)計需要考慮的因素更多而難于把握，系統(tǒng)部分性能無法沿用常規(guī)雷達通過靜態(tài)指標的推廣得到。面對信息采集能力超強的相控陣雷達，人們非常希望它能夠自主地完成大量的感知任務(wù)。然而，畢竟雷達不具備人的智能水平，它所采取的方式如同馮·諾依曼計算機一樣，單純靠速度和計算資源來解決，無論面對何種目標環(huán)境，一律按照程序設(shè)計好的方式工作，這導(dǎo)致了相當多的實際相控陣雷達系統(tǒng)采取簡單的固定調(diào)度模式工作，從而妨礙了雷達提供的資源充分發(fā)揮其效能。
要發(fā)揮相控陣雷達的潛能，必須對其資源進行自適應(yīng)地動態(tài)優(yōu)化管理。相控陣雷達的資源管理可視為一個多約束的最優(yōu)化問題，這方面可借鑒的理論方法似乎相當多。但是相控陣雷達資源優(yōu)化的特點決定了難以簡單套用現(xiàn)有的優(yōu)化理論與方法。
第1章 相控陣雷達系統(tǒng)概述
1.1 相控陣雷達的由來和特點
1.2 相控陣雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、處理流程及分類
1.2.1 相控陣雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.2.2 相控陣雷達處理流程
1.2.3 相控陣雷達系統(tǒng)分類
1.3 相控陣雷達工作原理
1.3.1 時間分割工作原理
1.3.2 相控陣天線原理
1.3.3 移相器的工作原理
1.3.4 相控陣雷達控制器工作原理
1.4 相控陣雷達資源管理
1.4.1 相控陣雷達資源管理概述
1.4.2 相控陣雷達資源管理內(nèi)容
第2章 相控陣雷達搜索方式下的資源優(yōu)化管理
2.1 引言
2.2 相控陣雷達波位編排
2.2.1 正弦空間坐標系
2.2.2 坐標變換
2.2.3 陣列最佳傾角
2.2.4 波束排列方式的選擇
2.2.5 波束編排的仿真實現(xiàn)
2.3 相控陣雷達搜索參數(shù)優(yōu)化
2.3.1 單次駐留時間內(nèi)的參數(shù)優(yōu)化
2.3.2 多幀搜索檢測的參數(shù)設(shè)計
2.4 相控陣雷達搜索策略
2.4.1 無先驗信息下的優(yōu)化搜索策略
2.4.2 相控陣雷達指示搜索策略_
2.5 相控陣雷達目標檢測的資源優(yōu)化
2.5.1 相控陣雷達脈沖串二進制檢測
2.5.2 相控陣雷達序列檢測中的資源管理
第3章 相控陣雷達跟蹤方式下資源管理技術(shù)
3.1 引言
3.2 基于風(fēng)險代價的相控陣雷達資源管理
3.2.1 目標狀態(tài)的馬爾可夫鏈表示
3.2.2 基于隱馬爾可夫鏈的優(yōu)化模型
3.2.3 隱馬爾可夫問題的信息狀態(tài)表示
3.2.4 問題的求解過程
3.2.5 數(shù)值仿真分析
3.3 基于信息論的相控陣雷達資源管理
3.3.1 信息論基礎(chǔ)
3.3.2 目標檢測的信息表示
3.3.3 目標跟蹤的信息表示
3.3.4 資源分配方法
3.3.5 仿真分析
3.4 基于協(xié)方差控制的跟蹤資源管理優(yōu)化模型
3.4.1 多目標跟蹤資源管理問題描述
3.4.2 基于協(xié)方差控制的資源管理模型
3.4.3 基于協(xié)方差控制的跟蹤資源管理算法
3.4.4 仿真結(jié)果與分析
3.4.5 期望協(xié)方差的選取
3.4.6 協(xié)方差控制資源管理算法的進一步討論
第4章 相控陣雷達系統(tǒng)實時任務(wù)調(diào)度
4.1 引言
4.2 修正的EDF調(diào)度模型
4.2.1 相控陣雷達任務(wù)調(diào)度基礎(chǔ)
4.2.2 經(jīng)典的EDF調(diào)度模型
4.2.3 修正的EDF調(diào)度模型
4.2.4 修正EDF’調(diào)度模型的推廣
4.3 相控陣雷達自適應(yīng)調(diào)度算法
4.3.1 相控陣雷達調(diào)度算法
4.3.2 相控陣雷達任務(wù)模型
4.3.3 基于修正：EDF模型的自適應(yīng)調(diào)度
4.3.4 調(diào)度器負載量分析
4.3.5 仿真結(jié)果與分析
4.4 空間探測相控陣雷達任務(wù)規(guī)劃
4.4.1 空間探測相控陣雷達任務(wù)規(guī)劃
4.4.2 觀測任務(wù)模型
4.4.3 任務(wù)規(guī)劃算法
4.4.4 任務(wù)規(guī)劃仿真分析
4.5 可變觀測時長的任務(wù)規(guī)劃算法
4.5.1 可變觀測時長的任務(wù)模型
4.5.2 可變觀測時長的任務(wù)規(guī)劃算法
4.5.3 可變觀測時長的任務(wù)規(guī)劃仿真
第5章 相控陣雷達系統(tǒng)中的計算負載分配
5.1 引言
5.2 實時可分性負載分配模型
5.2.1 相控陣雷達負載分配特點
5.2.2 可分性負載分配模型
5.2.3 實時可分性負載分配優(yōu)化模型
5.3 實時可分性負載最優(yōu)化分配
5.3.1 負載處理的總時間
5.3.2 處理節(jié)點最優(yōu)分配次序
5.3.3 處理節(jié)點的最優(yōu)數(shù)目
5.3.4 最優(yōu)負栽分配算法的實現(xiàn)
5.3.5 仿真結(jié)果與分析
5.4 含啟動開銷的實時可分性負載分配
5.4.1 含啟動開銷的總線網(wǎng)絡(luò)分配模型
5.4.2 處理節(jié)點數(shù)目上限
5.4.3 處理節(jié)點最優(yōu)分配次序
5.4.4 處理節(jié)點的最優(yōu)數(shù)目
5.4.5 仿真結(jié)果與分析
5.5 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的估計
第6章 基于知識的相控陣雷達資源管理
6.1 基于知識的雷達系統(tǒng)
6.2 基于知識的相控陣雷達資源管理
6.2.1 相控陣雷達任務(wù)調(diào)度
6.2.2 基于模糊邏輯的優(yōu)先級確定
6.2.3 模糊邏輯和硬邏輯優(yōu)先級確定的區(qū)別
附錄矩陣度量函數(shù)的選取
參考文獻
傳統(tǒng)的雷達是利用整個天線系統(tǒng)或其某一部分的機械運動來使天線波束掃過一定的空域、地面或海面，實現(xiàn)對監(jiān)視區(qū)域的目標搜索。由于這種機械掃描雷達的波束隨天線一起轉(zhuǎn)動，且直徑達十幾米、重量上百噸的天線受慣性的影響，轉(zhuǎn)一圈往往要幾秒或數(shù)十秒的時間。當各種高速飛行器，如導(dǎo)彈、洲際導(dǎo)彈和人造衛(wèi)星出現(xiàn)時，機械掃描雷達難以適應(yīng)目標環(huán)境變化的需要。為了獲得靈活捷變的天線波束指向，縮短控制反應(yīng)時間，20世紀40年代人們提出使用電掃描技術(shù)來替代機械掃描技術(shù)。電掃描雷達在搜索和跟蹤目標時，天線陣、饋源等不必做機械運動，因而無機械慣性的限制，掃描速度可顯著提高，波束控制更加靈活。實現(xiàn)電掃描主要有兩種方法，一種是利用電子技術(shù)控制陣列天線各輻射單元的饋電相位來改變波束方向，這種雷達稱為相控陣雷達；另一種方法是通過工作頻率的變化來控制陣列天線的各個單元，得到所需的天線波束指向，采用這種電掃描方法的雷達稱為頻掃雷達。
20世紀60年代以來，由于空間監(jiān)視和洲際彈道導(dǎo)彈預(yù)警的迫切需要，使得相控陣雷達技術(shù)發(fā)展很快。與觀察飛機的常規(guī)雷達相比，空間監(jiān)視雷達作用距離由幾百千米提高到幾千千米，雷達要能夠?qū)Χ嗯咚龠\動目標進行精密跟蹤。為此，要大大提高雷達的數(shù)據(jù)率，解決邊搜索、邊跟蹤及合理使用雷達信號能量等問題。相控陣天線理論與實踐以及數(shù)字計算機技術(shù)的進步，催生了當時戰(zhàn)略相控陣雷達的問世。
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