1.一种基于多目标跟踪的相控阵雷达波束和驻留时间联合分配办法,其特征在于,包括:S1、建立系统模型;具体为:设定相控阵雷达的位置为(x,y),能同时发射M个波束,在监控区域广泛分布Q个目标,且M≤Q;确定目标的初始位置以及目标的运动模式,确定驻留时间ΔT q,k ,并计算目标的回波信号及回波信噪比;其中,q表示目标序号,q=1,…,Q,k表示第k个跟踪时刻;所述目标运动形式为:匀速直线运动或匀加速直线运动或协同转弯运动;S2、根据步骤S1确定的目标运动形式得到目标运动模型,并根据步骤S1计算得到的目标的回波信号,得到目标观测模型;根据目标运动模型与目标观测模型,得到包含驻留时间的目标量测噪声协方差;S3、根据步骤S2得到的目标运动模型和目标的量测噪声协方差,得到各目标的预测贝叶斯克拉美罗界;所述各目标的预测贝叶斯克拉美罗界为:其中, 为变量,表示资源分配前目标q上的波束指向,ΔT q,k 表示驻留时间, 表示目标状态,J()表示贝叶斯信息矩阵,上标的-1表示求逆运算;根据得到贝叶斯克拉美罗界,确定各目标跟踪精度的准则;具体为:根据 计算得到目标跟踪精度的指标;其中,C CRLB (1,1)和C CRLB (3,3)分别表示贝叶斯克拉美罗界对角线上的第一个和第三个分量;建立以总驻留时间为目标函数,目标跟踪精度和波束为约束的资源管控优化函数,所述资源管控优化函数表达式为:其中, 表示Q个1组成的行向量, ΔT k 表示各个目标上驻留时间组成的列向量,ΔT k =[ΔT 1,k ,ΔT 2,k ,…,ΔT Q,k ] T ;ΔT min 和ΔT max 分别为驻留时间ΔT q,k 的上界和下界;S k 为k时刻用于跟踪的波束数量;T track 为k时刻用于跟踪的总时间;η表示目标跟踪门限;采用两步分解算法对资源管控优化函数进行求解,实现波束和驻留时间的分配;所述两步分解算法具体为:首先基于目标先验FIM分配雷达波束指向,然后基于该雷达波束指向进行驻留时间分配;S4、根据步骤S3得到的波束和驻留时间的分配结果,采用粒子滤波算法实现雷达对多目标的跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种基于多目标跟踪的相控阵雷达波束和驻留时间联合分配办法,其特征在于,步骤S1还包括:引入二元变量 Γ k 为变量,表示资源分配前相控阵雷达波束分配结果;其中,q=1,…,Q; 为变量,表示资源分配前目标q上的波束指向。
3.根据权利要求1所述的一种基于多目标跟踪的相控阵雷达波束和驻留时间联合分配办法,其特征在于,步骤S3所述各目标的预测贝叶斯克拉美罗界;求解过程具体为:假设目标估计状态为 则其满足:其中, 表示对目标状态和观测求数学期望; 表示目标状态 的贝叶斯信息矩阵,z q,k 表示目标观测模型, 表示目标运动模型,(·) T 表示转置运算, 表示对 求倒数;所述 表达式为: 其中, 表示目标的先验FIM, 表示目标的数据FIM;若在k时刻,目标q不被波束照射,则驻留时间为零且目标的数据FIM不存在,所以贝叶斯信息矩阵 转化为:对 进行求逆,得到目标的预测贝叶斯克拉美罗界为:
4.根据权利要求3所述的一种基于多目标跟踪的相控阵雷达波束和驻留时间联合分配办法,其特征在于,步骤S3所述的根据最优化算法,得到波束和驻留时间的分配结果,具体为:首先对k时刻每个目标的先验 求逆得: 其中, 为目标的先验 的倒数, 表示预测跟踪性能的克拉美罗界;然后令 并将其作为衡量先验信息的准则;接着将 和跟踪门限η进行比较,得到各目标的波束分配结果:其中, 表示预测跟踪精度的指标, 和 分别表示预测跟踪性能克拉美罗界对角线上的第一个和第三个分量; 为定值,表示目标q上的波束分配指向;根据各目标的波束分配指向,得到相控阵雷达波束分配结果 最后根据波束分配结果 将资源管控优化函数转化为凸优化问题;采用梯度投影法来求解,得到驻留时间分配 最终得到波束和驻留时间分配结果