兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (1): 231199-.doi: 10.12382/bgxb.2023.1199
齐铖1,*(), 谢军伟1, 张浩为1,**(
), 王雷2, 王瑞君1, 费太勇3
收稿日期:
2023-12-20
上线日期:
2024-03-20
通讯作者:
基金资助:
QI Cheng1,*(), XIE Junwei1, ZHANG Haowei1,**(
), WANG Lei2, WANG Ruijun1, FEI Taiyong3
Received:
2023-12-20
Online:
2024-03-20
摘要:
为提升低空突防作战场景下分布式多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output,MIMO)雷达系统的目标检测效能,提出一种合作博弈功率分配(Cooperative Game Power Allocation,CGPA)算法。基于带误差的支援信息建立了低空多径环境下的分布式MIMO雷达信号模型,并推导了基于奈曼皮尔逊准则的检测模型。结合Max-Min准则以信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)为优化模型的效用函数。在此基础上,利用加权方法简化了联盟利益Shapley值的计算,得到满足帕累托最优性和公平性的合作资源分配方案。通过对发射功率资源的细致化管理,有效减小多径效应引起接收信号幅度的参差与衰落。在改善接收信号的稳定性的同时,挖掘并利用多径环境下丰富的散射特性,有效提升了雷达系统的探测效能。仿真实验验证了分布式MIMO雷达系统低空多径目标检测的出色性能,所提功率分配算法能够有效提升系统检测性能,并具有较好的实时性。
中图分类号:
齐铖, 谢军伟, 张浩为, 王雷, 王瑞君, 费太勇. 基于低空目标检测的分布式多输入多输出雷达功率分配合作博弈算法[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231199-.
QI Cheng, XIE Junwei, ZHANG Haowei, WANG Lei, WANG Ruijun, FEI Taiyong. A Cooperative Game Power Allocation Method for Distributed MIMO Radar Detecting a Low-altitude Target[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(1): 231199-.
天线 | 序号 | x/km | y/km | z/km |
---|---|---|---|---|
发射天线 | 1 | 22.50 | 40.00 | 0.08 |
2 | 39.82 | 10.00 | 0.08 | |
3 | 5.18 | 10.00 | 0.08 | |
4 | 39.82 | 30.00 | 0.08 | |
5 | 22.50 | 0 | 0.08 | |
6 | 5.18 | 30.00 | 0.08 | |
接收天线 | 1 | 32.50 | 37.32 | 0.05 |
2 | 32.50 | 2.68 | 0.05 | |
3 | 2.50 | 20.00 | 0.05 | |
4 | 42.50 | 20.00 | 0.05 | |
5 | 12.50 | 2.68 | 0.05 | |
6 | 12.50 | 37.32 | 0.05 |
表1 分布式MIMO雷达系统天线部署位置参数
Table 1 Antennas deployment of distributed MIMO radar system
天线 | 序号 | x/km | y/km | z/km |
---|---|---|---|---|
发射天线 | 1 | 22.50 | 40.00 | 0.08 |
2 | 39.82 | 10.00 | 0.08 | |
3 | 5.18 | 10.00 | 0.08 | |
4 | 39.82 | 30.00 | 0.08 | |
5 | 22.50 | 0 | 0.08 | |
6 | 5.18 | 30.00 | 0.08 | |
接收天线 | 1 | 32.50 | 37.32 | 0.05 |
2 | 32.50 | 2.68 | 0.05 | |
3 | 2.50 | 20.00 | 0.05 | |
4 | 42.50 | 20.00 | 0.05 | |
5 | 12.50 | 2.68 | 0.05 | |
6 | 12.50 | 37.32 | 0.05 |
目标 | 初始位置/km | /(m·s-1) | θ/rad | ϑ/rad | /g | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
x | y | z | |||||||
1 | 0.5 | 0 | 1.0 | 800 | 0 | π/4 | -0.1 | 0.1 | 0 |
2 | 0 | 10.0 | 0.75 | 750 | π/280 | π/6 | -0.23 | 0.01 | 0 |
3 | 45.0 | 25.0 | 0.6 | 750 | π/240 | π/8 | -0.13 | 0.01 | 0 |
表2 目标运动参数设置
Table 2 Target motion parameter setting
目标 | 初始位置/km | /(m·s-1) | θ/rad | ϑ/rad | /g | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
x | y | z | |||||||
1 | 0.5 | 0 | 1.0 | 800 | 0 | π/4 | -0.1 | 0.1 | 0 |
2 | 0 | 10.0 | 0.75 | 750 | π/280 | π/6 | -0.23 | 0.01 | 0 |
3 | 45.0 | 25.0 | 0.6 | 750 | π/240 | π/8 | -0.13 | 0.01 | 0 |
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
λ/m | 0.3 | ρ',ρ″ | 1 |
10-13 | ε | 1×10-15 | |
τc | 10-3 | Gt,Gr/dB | 45 |
Ip | 100 | G't,G'r/dB | -20 |
1 | Lc,Lr/dB | 15 |
表3 分布式MIMO雷达系统参数设置
Table 3 Parameter setting of distributed MIMO radar system
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
λ/m | 0.3 | ρ',ρ″ | 1 |
10-13 | ε | 1×10-15 | |
τc | 10-3 | Gt,Gr/dB | 45 |
Ip | 100 | G't,G'r/dB | -20 |
1 | Lc,Lr/dB | 15 |
[1] |
杜鑫, 刘巍, 孙应飞. 针对低空目标的分布式组网探测[J]. 系统工程与电子技术, 2020, 42(5):1057-1062.
doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.05.12 |
doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.05.12 |
|
[2] |
|
[3] |
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
|
[9] |
|
[10] |
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
doi: 10.21629/JSEE.2017.01.07 |
[16] |
|
[17] |
|
[18] |
|
[19] |
|
[20] |
|
[21] |
|
[22] |
李正杰, 陈红印, 谢军伟, 等. 一种防空服务质量模型下的集中式多输入多输出雷达三维机动跟踪功率分配方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(4):1321-1331.
doi: 10.12382/bgxb.2022.1252 |
|
|
[23] |
|
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
|
[27] |
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
|
[33] |
汪安戈, 胡国平, 周豪. 雷达多径效应抑制技术分析及展望[J]. 火力与指挥控制, 2019, 44(5):12-21.
|
|
|
[34] |
|
[35] |
|
[36] |
周生华, 刘宏伟, 刘保昌, 等. 信噪比加权空间分集雷达目标检测算法[J]. 西安电子科技大学学报, 2011, 38(4):82-88.
|
|
|
[37] |
|
[38] |
|
[39] |
|
[40] |
|
[41] |
|
[42] |
|
[43] |
|
[44] |
|
[45] |
|
[46] |
丁梓航, 谢军伟, 齐铖. 基于强化学习的频控阵-多输入多输出雷达发射功率分配方法[J]. 电子与信息学报, 2023, 45(2):550-557.
|
|
|
[47] |
|
[1] | 冯迎宾, 郭枭尊, 晏佳华. 基于多尺度注意力机制的无人机小目标检测算法[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231124-. |
[2] | 姚雨, 宋春林, 邵江琦. 无人机航拍军事车辆实时检测及定位算法[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 354-360. |
[3] | 王烨茹, 杨耿, 刘述, 许啸, 陈华杰, 秦飞巍, 徐华杰. 基于图神经网络的车辆目标遮蔽关重部位检测[J]. 兵工学报, 2024, 45(S1): 242-251. |
[4] | 常天庆, 张杰, 赵立阳, 韩斌, 张雷. 基于可见光与红外图像融合的装甲目标检测算法[J]. 兵工学报, 2024, 45(7): 2085-2096. |
[5] | 刘鹏, 熊泽宇, 景文博, 冯萱, 张俊豪, 刘桐伯, 吴雪妮, 夏璇, 万琳琳, 赵海丽. 降质靶标检测算法[J]. 兵工学报, 2024, 45(6): 2065-2075. |
[6] | 梁国龙, 罗钧戈, 郝宇, 付进. 一种基于组合子阵协方差矩阵的阵列扩展方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1717-1724. |
[7] | 沈英, 刘贤财, 王舒, 黄峰. 基于偏振编码图像的低空伪装目标实时检测[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1374-1383. |
[8] | 李正杰, 陈红印, 谢军伟, 张浩为, 刘斌. 一种防空服务质量模型下的集中式多输入多输出雷达三维机动跟踪功率分配方法[J]. 兵工学报, 2024, 45(4): 1321-1331. |
[9] | 熊光明, 罗震, 孙冬, 陶俊峰, 唐泽月, 吴超. 基于红外相机和毫米波雷达融合的烟雾遮挡无人驾驶车辆目标检测与跟踪[J]. 兵工学报, 2024, 45(3): 893-906. |
[10] | 沈英, 黄伟达, 周则兵, 黄峰, 王舒. 基于特征波段偏振成像的差异增强伪装目标检测[J]. 兵工学报, 2024, 45(10): 3488-3498. |
[11] | 秦昊林, 许廷发, 李佳男. 基于超像素注意力和孪生结构的半监督高光谱显著性目标检测[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2639-2649. |
[12] | 惠康华, 杨卫, 刘浩翰, 张智, 郑锦, 百晓. 基于YOLOv5的增强多尺度目标检测方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(9): 2600-2610. |
[13] | 周宇, 曹荣刚, 栗苹, 马啸. 一种用于外场试验图像的引信炸点检测方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2453-2464. |
[14] | 王学敏, 于洪波, 张翔宇, 安舒, 李文海. 基于Hough变换检测前跟踪的水下多目标被动检测方法[J]. 兵工学报, 2023, 44(7): 2114-2121. |
[15] | 柳嵩, 姚直象, 陆代强, 袁骏. 一种基于被动声呐宽带空间谱的自动检测算法[J]. 兵工学报, 2023, 44(6): 1764-1774. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||