雷达网分布式检测性能的仿真研究

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1、雷达网分布式检测性能的仿真研究王国玉马剑武刘佳琪摘要介绍了分布式雷达信号检测的基本原理,应用两种工作模式(秩K融合规则和Ney2man2Pearson准则)建立了雷达网分布式检测中心数据融合的数学模型,并以反导防御分布式雷达网对目标的探测性能为例进行了仿真计算,给出了有意义的仿真计算结果和结论。3数据融合主题词雷达网分布式处理仿真当今一些先进的防御雷达系统,不仅自身综合应用了多种抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,而且,针对飞行目标的空域特性,又采用分布式组网模式构造雷达网,从多视角探测雷达目标,扩展了探测目

2、标的空间和时间覆盖范围,增强了反隐身能力,极大地提高了系统可靠性和生存能力,同时对抗有源干扰和抗反辐射导弹有着特殊效能。本文根据电子战条件下战术弹道导弹(TBM)攻防对抗仿真系统研究中的需求,探讨分布式雷达信号检测理论,仿真研究反导防御雷达网对TBM的探测性能。1分布式雷达信号检测基本原理当应用两部或两部以上的空间位置互相分离而覆盖范围互相重叠的雷达对目标实施探测与跟踪时,便构成了雷达网系统。在工程设计中,雷达网主要采用分布式信号检测模型,其优点是各雷达可以独立检测目标,任一雷达的失效对雷达网的性能影响较小

3、,信号传输只需窄带系统,检测中心结构设计简单,其缺点是信息损失较多,处理结果只是局部最优而非系统最优。图1是雷达网分布式检测的组成原理示意图1,2。目标经各个雷达探测后分别取得信号dN。d1,d2,这里判定存在目标判定无目标10;;di=di(i=1,2,测结果是d0。这里,N)传输至分布式检测中心,由检测中心最终确认目标是否存在,最终检判定存在目标判定无目标10;;d0=以爱国者雷达网为例,它的作战单元为导弹营,导弹营下辖6个火力单元(导弹连),每个火力单元的制导雷达可以独立探测目标,也可将其观测数据传送

4、到营指挥中心进行综合处理。雷达网通常采用两种布站方式:均衡布站和加权布站(如图2所示)。均衡布站的特点是网本文1997206219收到,作者分别系国防科技大学教授,研究生及航天工业总公司十四所高级工程师内各雷达均匀分布,以面防御为主,无重点防御方向;加权布站的特点是以点防御为主,网内各雷达沿某一方向层次分布,重点防御该方向。实战中,具体采用何种布站方式取决于火力分配、保卫区域类型、空防的目的、对象和所处的外部自然环境。图1雷达网分布式检测组成原理示意图图2雷达网布站方式2雷达网分布式检测数学模型分布式信号检

5、测特性主要决定于各雷达的检测性能和检测中心的工作模式。所谓检测中心的工作模式就是其判决准则。下面采用两种基本工作模式来建立分布式雷达信号检测的数学模型。2.1秩K融合规则1假定有N个检测器,其中至少K(1≤K≤N)个检测器判定目标存在,则检测中心就确定目标存在,此即秩K融合规则。对应K=1,称为“或”(OR)规则,对应K=N,称为“与”(AND)规则。分布式检测中心的检测概率和虚警概率,可以表示为N个独立事件的联合概率,概率函数为:PD=2R(D)rП(1-Pdi)ПPdiDS0S1(1)2R(D)rП(1

6、-Pfi)ПPfiPF=(d1,d2,DS0S1式中,D=dN)是检测中心获得的判定向量(当接收机“i”判定“目标存在”,di=1;反之,0),2是D判定所有可能组合的和,S1是判定目标存在的检测器组,S0是判定目di=标不存在的检测器组,而R(D)是检测中心的判定规则,其判定算法是秩K规则:N1(目标存在)如果2di≥Ki=1N如果2di

7、aN)来加权各个判定,其中ai∈0,1代表雷达i的归一化加权系数。判定规则可推广如下:1(目标存在)0(目标不存在)如果ArDT≥Z如果ArDT

8、i个检测器检测概率全部可能乘积的和,同样适应于jCiNipi!2ПPfj;C(i,p)=是i取p的组合。=p!r(i-p)!CiNj在检测中心采用此种优化方式时,对K值的选择必须进行全面的衡量。我们的方法是:分别计算秩K、K=1到K=N时相应的检测概率和虚警概率,最佳的秩K融合规则可以由仿真计算结果分析进行选择,这主要取决于各雷达的检测性能和雷达网的检测指标。2.2Neyman2Pearson准则3在检测中心采纳