機會陣雷達關鍵技術研究.pdf

1、機會陣雷達(OAR)是美國海軍研究生院(NPS)在美國導彈防御局(MDA)指派下，針對宙斯盾(AEGIS)系統的不足，以下一代隱身驅逐艦DD(X)為設計原型，以彈道導彈防御(BMD)為應用背景提出的新概念數字陣雷達(DAR)。機會陣雷達以平臺隱身性設計為核心，顛覆了作戰(zhàn)系統設計以雷達為核心的傳統理念；以數字陣列技術為基礎，兼具搜索、跟蹤、火控、引導、通信等功能于一體，具備靈活的工作模式(如PA模式、MIMO模式、Ubiquitous模式

2、等)，采用“機會性”方式工作的智能化新概念雷達。機會陣雷達具有智能生物人的仿生學特征，對外界環(huán)境具有認知能力，進而發(fā)現有利個體生存和發(fā)展的機會，并作出機會選擇和管理。論文嘗試將人工智能的機會理論引入雷達研究領域，為機會陣雷達提供基礎理論支持。機會陣雷達單元被隨機分布于載體平臺3-D空間的任意可獲得的開放位置，采用不同于傳統雷達陣列的孔徑結構(Aperstructure)方式。方向圖綜合、數字波束形成、信號同步傳輸將成為技術難題。

3、　　 論文在國外學者有關機會陣雷達概念雛形描述理解基礎上，闡述了機會陣雷達具體的應用概念，技術特性和工作原理，并分析了其現有的和潛在的關鍵技術問題，針對重要方面進行了論證。具體而言，從如下幾方面進行了研究工作：
　　 1.論文在大量文獻和情報調研基礎上，追溯了機會陣雷達概念來源，提出背景，針對機會陣概念的內涵和外延進行了新的補充和完善。論文將機會陣雷達歸屬為一種智能化分布式雷達，具有人工智能的屬性，闡述了其仿生學原理，并將人工

4、智能的機會理論引入其中，論述了機會陣雷達的機會發(fā)現、機會管理和機會測度等問題。
　　 2.機會陣方向圖綜合，機會陣雷達數以萬計的天線單元在3-D空間隨機分布，為形成目標優(yōu)化波束，需要約束多個自由度，如單元的空間位置，間距、激勵狀態(tài)和幅相加權等，方向圖綜合遠比2-D平面稀疏陣復雜。論文提出了基于最小二乘-適應度評估的改進遺傳算法(LSFE-GA)用于機會陣方向圖綜合。LSFE-GA將進化過程劃分成若干“紀元”，在每個紀元中采用最小

5、二乘法擬合若干代適應度變化曲線，根據曲線斜率變化預測進化趨勢和算法收斂性。并據此自適應地改變遺傳操作算子參數，可有效地避免運算陷入局部最優(yōu)和過早收斂。計算機仿真驗證了該算法的有效性，論文給出了詳細的數學模型，算法過程、仿真參數及結果。
　　 3.機會陣數字波束形成(DBF)，機會陣以數字陣為基礎，DBF是信號處理的基礎。機會陣單元在空間任意分布，陣列信號處理靈活而復雜。經典的陣列信號處理方法，如各種參數估計方法和DBF算法多適用

6、于均勻間隔的規(guī)則陣而不適用于非規(guī)則任意分布的機會陣。論文以自適應陣列信號處理為基礎，采用最大信干噪比(MSINR)準則在Olen-Compton算法基礎上設計了機會陣DBF方法。其原理是根據干擾對波束形成的影響規(guī)律，采用數字綜合方法，通過迭代比較期望方向圖與參考方向圖之間的相對幅度差異，引入人為干擾在需要的方向形成強度抑制，實現對主瓣的賦形和旁瓣電平控制。論文給出了改進的Olen-Compton算法模型和迭代方程，仿真過程及結果。

7、>　　 4.信號傳輸與同步，機會陣雷達隨機分布式的數字T/R組件(或單元)面臨本振信號傳輸、時序同步與大容量數據分集等諸多難題。論文論證了機會數字陣信號特點和傳輸要求，比較了各種傳輸方案的優(yōu)缺點和可行性，綜合機會陣的“分布式”和“數字陣”的特點和技術成熟度、可行性等因素，選定無線傳輸和光纖傳輸方式設計了信號自適應同步傳輸鏈路。該鏈路具有實時監(jiān)測單元位置和相位變化的能力，采用非標準的雷達幀時隙同步編碼和快速同步算法，通過閉環(huán)自適應校準系

8、統對通道一致性和相位擾動進行動態(tài)參量補償。論文嘗試建立了同步性對雷達系統性能影響的關系模型，該模型能夠定量描述數字陣雷達的工作頻率、帶寬、波束指向誤差等系統指標與信號同步性要求的關系。
　　 5.機會陣工程應用初探，以用于彈道導彈防御和反隱身的機會數字陣雷達(ODARBC)為例，從系統總體的角度，介紹了機會陣系統的作戰(zhàn)原理和技術要求。圍繞ODARBC的工程應用問題進行了論述，如雷達參數靈敏度分析，T/R組件冷卻方案、搜索方向圖選