具体技术细节
[0006] 发明目的：本发明的目的是提供一种能够提升多机雷达的多任务综合执行效能的多机雷达协同探测规划方法。
[0007] 技术方案：本发明所述基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，包括以下步骤：
[0008] 分别构建目标和机载雷达的运动模型；
[0009] 考虑将多机协同探测任务归类为目标搜索、跟踪、确认、制导四种类型任务，构造探测任务模型；
[0010] 构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多任务回波信噪比衡量指标；
[0011] 构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多机雷达任务分配全局效用函数作为多任务综合执行效能的衡量指标；
[0012] 以给定的多机雷达最大可用时间资源、回波信噪比和系统性能限制为约束条件，以最大化多机雷达协同探测任务分配全局效用函数为优化目标，建立基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型；
[0013] 结合内点法对基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型进行求解。
[0014] 进一步的，目标和机载雷达的运动模型为：
[0015] Xm,k＝FmXm,k‑1
[0016] Xn,k＝FnXn,k‑1
[0017] 其中，Xm,k表示k时刻目标m的运动模型，Fm表示目标的状态转移矩阵，Xm,k‑1表示k‑1时刻目标m的运动模型，Xn,k表示k时刻机载雷达n的运动模型，Fn表示机载雷达n的状态转移矩阵，Xn,k‑1表示k‑1时刻机载雷达n的运动模型。
[0018] 进一步的，构造的探测任务模型为：
[0019]
[0020] 其中， 表示探测任务模型属性，χm表示第m个探测任务所需要探测的空域中心位置， 表示第m个探测任务的类型，ηm表示第m个探测任务的权重，表征该项任务执行的优先级，τm表示第m个探测任务的执行耗时。
[0021] 进一步的，多任务回波信噪比衡量指标为：
[0022]
[0023] 其中， 表示多任务信噪比衡量指标，SNRn,m,k表示k时刻雷达节点n执行探测任务m时接收到的回波信噪比，un,m,k表示任务‑雷达节点选择参数，Tr表示雷达脉冲重复周期，P表示雷达发射功率，Gt和Gr分别表示发射天线和接收天线增益，RCSm表示雷达节点相对于探测任务m中目标的雷达散射截面积，λ表示发射信号波长，GRP表示接收机处理增益，kB表示玻尔兹曼常数，Te表示雷达接收机噪声温度，Br表示各雷达的接收机匹配滤波器带宽，Fr表示接收机的噪声系数，Rn,m,k表示k时刻探测任务m的空域中心位置与雷达节点n位置间的距离。
[0024] 进一步的，多任务综合执行效能的衡量指标为：
[0025]
[0026] 其中， 表示多机雷达任务分配全局效用函数，um,k＝[u1,m,k,u2,m,k,…,uN,m,k]T表示k时刻各部雷达节点对探测任务m的分配向量， 表示k时刻探测任务m的空域中心T位置与各雷达节点位置间的最小距离，Rm,k＝[R1.m,k,R2,m,k,…,RN,m,k]表示所有机载雷达节点与探测任务m的空域中心距离所组成的向量，ηm表示第m个探测任务的权重。
[0027] 进一步的，建立的基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型为：
[0028]
[0029]
[0030] 其中，τm表示第m个探测任务的执行耗时， 表示雷达界定的最大可用时间资源，L表示单部雷达节点最大产生的波束数量， 表示各雷达节点对探测任务m的回波信噪比， 表示当前任务类型 的回波信噪比需求，M表示任务总数目，N表示雷达总数目。
[0031] 进一步的，结合内点法对基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型进行求解，具体为：
[0032] (1)通过内点法求解探测任务与雷达匹配的权重系数优化结果，用N×M的矩阵U0表示；
[0033] (2)将U0各行M个元素中最大的前L个元素置为1，其余元素置为0，生成波束分配矩1
阵U；
[0034] (3)将U0各列N个元素中最大元素置为1，其余元素置为0，生成波束分配矩阵U2；
[0035] (4)将矩阵U1和U2的所有对应位置的元素做逻辑与运算，得出最终的任务‑雷达节点选择参数优化结果；
[0036] (5)对未分配任务执行二次分配；针对任务矩阵未分配任务对应的元素，选取最大权重置为1，判断是否满足约束条件；若满足则输出结果un,m,k，否则将该元素置为0，重复此步骤直至结果满足约束条件。
[0037] 更进一步的，步骤(1)具体为：
[0038] i)初始化参数，给定初始点x(0)，初始松弛变量s(0)，初始对偶变量y(0)，阻尼系数μ，收敛阈值ε，设置迭代索引
[0039] ii)计算残差 rp＝Ax(0)‑b，rs＝s(0)x(0)‑μe；其中，rd表示对偶残差，rp表示原始残差，rs表示中心残差， 表示目标函数 的梯T
度，A表示约束矩阵，A表示约束矩阵A的转置矩阵，b表示约束条件的常数项，e表示全1向量；
[0040] iii)计算牛顿方向Δx,Δy,Δs，解以下系统方程：
[0041]
[0042] 其中，Δx表示变量 的方向增量，Δy表示变量 的方向增量，Δs表示变量的方向增量， 表示第 次迭代下的目标函数 的二阶梯度导数， 表示第次迭代下的求解点， 表示第 次迭代下的对偶变量， 表示第 次迭代下的松弛变量；
[0043] iv)通过线搜索算法计算步长α，并更新残差rd；
[0044] v)检查收敛条件：如果满足则算法终止，否则执行下一次迭代：更新迭代索引[0045]
[0046] vi)输出探测任务与雷达匹配的权重系数优化结果，并由一个N×M的U0表示：
[0047]
[0048] 其中， 表示雷达n执行探测任务m的权重系数，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N，M表示任务总数目，N表示雷达总数目。
[0049] 所述方法对应的系统，包括：
[0050] 运动模型构建单元，用于分别构建目标和机载雷达的运动模型；
[0051] 探测任务模型构建单元，用于考虑将多机协同探测任务归类为目标搜索、跟踪、确认、制导四种类型任务，构造探测任务模型；
[0052] 指标构建单元，用于构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多任务回波信噪比衡量指标；构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多机雷达任务分配全局效用函数作为多任务综合执行效能的衡量指标；
[0053] 规划模型构建单元，用于以给定的多机雷达最大可用时间资源、回波信噪比和系统性能限制为约束条件，以最大化多机雷达协同探测任务分配全局效用函数为优化目标，建立基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型；
[0054] 规划模型求解单元，用于结合内点法对基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型进行求解。
[0055] 用于存储和执行所述方法的电子设备，所述设备包括：
[0056] 存储有可执行程序代码的存储器；
[0057] 与所述存储器耦合的处理器；
[0058] 所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法的步骤。
[0059] 有益效果：与现有技术相比，本发明的显著技术效果为：构建了表征多任务综合执行效能的评估指标，同时，多机雷达的任务‑雷达节点选择参数也会影响影响该指标；在此基础上，以给定的多机雷达最大可用时间资源、回波信噪比和系统性能限制为约束条件，以最大化多机雷达协同探测任务分配全局效用函数为优化目标，建立基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型，自适应地进行多机雷达任务‑雷达节点选择参数的优化分配，实现了最优的多机雷达的任务‑雷达节点选择参数的优化分配，有效地提升了多机雷达的多任务综合执行效能。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权3项，从权-3项
1.基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别构建目标和机载雷达的运动模型；
考虑将多机协同探测任务归类为目标搜索、跟踪、确认、制导四种类型任务，构造探测任务模型；
构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多任务回波信噪比衡量指标；
构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多机雷达任务分配全局效用函数作为多任务综合执行效能的衡量指标；
以给定的多机雷达最大可用时间资源、回波信噪比和系统性能限制为约束条件，以最大化多机雷达协同探测任务分配全局效用函数为优化目标，建立基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型；
结合内点法对基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型进行求解。
2.根据权利要求1所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，目标和机载雷达的运动模型为：
Xm,k＝FmXm,k‑1
Xn,k＝FnXn,k‑1
其中，Xm,k表示k时刻目标m的运动模型，Fm表示目标的状态转移矩阵，Xm,k‑1表示k‑1时刻目标m的运动模型，Xn,k表示k时刻机载雷达n的运动模型，Fn表示机载雷达n的状态转移矩阵，Xn,k‑1表示k‑1时刻机载雷达n的运动模型。
3.根据权利要求1所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，构造的探测任务模型为：
其中， 表示探测任务模型属性，χm表示第m个探测任务所需要探测的空域中心位置， 表示第m个探测任务的类型，ηm表示第m个探测任务的权重，表征该项任务执行的优先级，τm表示第m个探测任务的执行耗时。
4.根据权利要求1所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，多任务回波信噪比衡量指标为：
其中， 表示多任务信噪比衡量指标，SNRn,m,k表示k时刻雷达节点n执行探测任务m时接收到的回波信噪比，un,m,k表示任务‑雷达节点选择参数，Tr表示雷达脉冲重复周期，P表示雷达发射功率，Gt和Gr分别表示发射天线和接收天线增益，RCSm表示雷达节点相对于探测任务m中目标的雷达散射截面积，λ表示发射信号波长，GRP表示接收机处理增益，kB表示玻尔兹曼常数，Te表示雷达接收机噪声温度，Br表示各雷达的接收机匹配滤波器带宽，Fr表示接收机的噪声系数，Rn,m,k表示k时刻探测任务m的空域中心位置与雷达节点n位置间的距离。
5.根据权利要求1所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，多任务综合执行效能的衡量指标为：
T
其中， 表示多机雷达任务分配全局效用函数，um,k＝[u1,m,k,u2,m,k,…,uN,m,k]表示k时刻各部雷达节点对探测任务m的分配向量，Rn,m,kmin表示k时刻探测任务m的空域中心位置T
与各雷达节点位置间的最小距离，Rm,k＝[R1.m,k,R2,m,k,…,RN,m,k] 表示所有机载雷达节点与探测任务m的空域中心距离所组成的向量，ηm表示第m个探测任务的权重。
6.根据权利要求1所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，建立的基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型为：
其中，τm表示第m个探测任务的执行耗时，tnmax表示雷达界定的最大可用时间资源，L表示单部雷达节点最大产生的波束数量， 表示各雷达节点对探测任务m的回波信噪比， 表示当前任务类型 的回波信噪比需求，M表示任务总数目，N表示雷达总数目。
7.根据权利要求1所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，结合内点法对基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型进行求解，具体为：
0
(1)通过内点法求解探测任务与雷达匹配的权重系数优化结果，用N×M的矩阵U表示；
0 1
(2)将U各行M个元素中最大的前L个元素置为1，其余元素置为0，生成波束分配矩阵U；
0 2
(3)将U各列N个元素中最大元素置为1，其余元素置为0，生成波束分配矩阵U；
1 2
(4)将矩阵U 和U的所有对应位置的元素做逻辑与运算，得出最终的任务‑雷达节点选择参数优化结果；
(5)对未分配任务执行二次分配；针对任务矩阵未分配任务对应的元素，选取最大权重置为1，判断是否满足约束条件；若满足则输出结果un,m,k，否则将该元素置为0，重复此步骤直至结果满足约束条件。
8.根据权利要求7所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法，其特征在于，步骤(1)具体为：
(0) (0) (0)
i)初始化参数，给定初始点x ，初始松弛变量s ，初始对偶变量y ，阻尼系数μ，收敛阈值ε，设置迭代索引
(0) (0) (0)
ii)计算残差 rp＝Ax ‑b，rs＝s x ‑μe；其中，rd表示对偶残差，
rp表示原始残差，rs表示中心残差， 表示目标函数 的梯度，A表
T
示约束矩阵，A表示约束矩阵A的转置矩阵，b表示约束条件的常数项，e表示全1向量；
iii)计算牛顿方向Δx,Δy,Δs，解以下系统方程：
其中，Δx表示变量 的方向增量，Δy表示变量 的方向增量，Δs表示变量 的方向增量， 表示第 次迭代下的目标函数 的二阶梯度导数， 表示第 次迭
代下的求解点， 表示第 次迭代下的对偶变量， 表示第 次迭代下的松弛变量；
iv)通过线搜索算法计算步长α，并更新残差rd；
v)检查收敛条件：如果满足则算法终止，否则执行下一次迭代：更新迭代索引
0
vi)输出探测任务与雷达匹配的权重系数优化结果，并由一个N×M的U表示：
其中， 表示雷达n执行探测任务m的权重系数，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N，M表示任务总数目，N表示雷达总数目。
9.基于任务效能的多机雷达协同探测规划系统，其特征在于，包括：
运动模型构建单元，用于分别构建目标和机载雷达的运动模型；
探测任务模型构建单元，用于考虑将多机协同探测任务归类为目标搜索、跟踪、确认、制导四种类型任务，构造探测任务模型；
指标构建单元，用于构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多任务回波信噪比衡量指标；构造以任务‑雷达节点选择参数为优化变量的多机雷达任务分配全局效用函数作为多任务综合执行效能的衡量指标；
规划模型构建单元，用于以给定的多机雷达最大可用时间资源、回波信噪比和系统性能限制为约束条件，以最大化多机雷达协同探测任务分配全局效用函数为优化目标，建立基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型；
规划模型求解单元，用于结合内点法对基于任务效能的多机雷达协同探测规划模型进行求解。
10.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1‑8任一项所述的基于任务效能的多机雷达协同探测规划方法的步骤。
