优文推荐 | 面向编队突防的多干扰机协同资源分配方法

文摘   科技   2024-07-11 14:51   陕西  


NO.1 论文简介


干扰对抗的本质为资源维度的竞争,干扰资源受限的单节点已难以满足实际需求,多节点协同干扰可引入更高维度的干扰资源,已成为未来重要的作战形式。然而,传统协同干扰场景中,各节点采用预设发射模式,会导致干扰资源重复冗余配置,在编队突防背景下存在干扰效果较差的问题。针对此问题,提出了一种性能驱动的多干扰机协同资源分配方法,其核心是通过实时分配多干扰机的发射资源,在相同的资源消耗情况下降低敌方雷达对我方突防目标的跟踪精度。首先,该文推导了干扰场景下突防目标跟踪的贝叶斯克拉美罗下界(Bayesian Cramér-Rao Lower Bound,BCRLB),评估了多干扰机协同干扰的性能;而后,结合我方干扰机的资源约束,建立了包含驻留时间变量的多干扰机协同资源优化模型,证明了该模型为凸优化问题,并采用增广拉格朗日乘子法进行了快速求解。仿真结果表明,相比于其他基准方法,所提干扰资源分配方法能够有效压制敌方组网雷达,降低其对我方突防目标的跟踪精度,并且在波束个数受限的约束条件下,所提方法仍然具有较好的干扰效果与快速求解能力。

NO.2 主要贡献


(1)在干扰机协同突防的背景下推导了突防目标跟踪的贝叶斯克拉美罗下界,评估了多干扰机协同干扰的性能,场景如图1、2所示。随后,结合我方干扰机的资源约束,建立了包含驻留时间变量的多干扰机协同资源优化模型,证明了该模型为凸优化问题,并采用增广拉格朗日乘子法进行了快速求解。

图1  编队突防场景二维平面图

图2  雷达、突防目标及干扰机的位置关系

(2)在二维场景下进行了仿真实验,仿真场景如图3所示。仿真结果表明,相比于几种基准方法,所提方法能在相同资源消耗条件下降低敌方组网雷达系统对我方突防目标的跟踪精度,如图4所示。将基于舍入法与所提增广拉格朗日乘子法的两步法联合优化波束指向与驻留时间的方法记为S2,将其与其他基准方法S1与S3对比,图5和图6表明在波束个数受限的条件下仍具有较好的干扰效果与快速求解能力。

图3  编队突防仿真场景

图4  各目标的RMSE和BCRLB

5  ARMSE对比

6  平均运行时间对比

NO.3 研究结论


面向编队突防任务,提出了一种多干扰机协同资源分配方法,目的是在资源受限的情况下快速指导干扰机进行资源分配,使敌方组网雷达系统对我方突防目标的总体跟踪精度最差。该方法以最大化BCRLB为目标函数,并结合我方干扰机的资源约束,构建了多干扰机协同资源优化模型。而后,证明该模型为凸优化问题,并采用增广拉格朗日乘子法快速求解。仿真实验表明,相比于干扰资源均分的情况,所提方法能在相同资源消耗条件下降低敌方组网雷达系统对我方突防目标的跟踪精度,且在波束个数受限的条件下仍具有较好的干扰效果与快速求解能力。下一步的研究重点是将所提干扰资源分配算法进行扩展,进一步实现飞行编队的突防航迹规划。

NO.4 论文资助


  • 国家自然科学基金资助项目(62071345,62192714)

  • 中国航天科技集团公司第八研究院产学研合作基金资助项目(SAST2023-068)

  • 陕西省创新能力推进计划(2023KJXX-015)

NO.5 作者介绍


严俊坤(1987—),男,教授,

E-mail:jkyan@xidian.edu.cn。

张聪睿(1999—),男,西安电子科技大学硕士研究生,

E-mail:owenzh99@163.com。

李婉萍(1994—),女,西安电子科技大学博士研究生,

E-mail:skyelee@foxmail.com。

戴金辉(1993—),男,博士,

E-mail:jhdai_18@stu.xidian.edu.cn。

张   鹏(1996—),男,西安电子科技大学博士研究生,

E-mail:pzhang_3@stu.xidian.edu.cn。

刘宏伟(1971—),男,教授,

E-mail:hwliu@xidian.edu.cn。

近年来,西安电子科技大学严俊坤教授团队面向多种任务场景下分布式系统(分布式雷达与分布式干扰系统)的资源分配方法展开了深入研究,取得了一定的科研学术成果。

图7  严俊坤教授团队




·引用格式·


严俊坤, 张聪睿, 李婉萍, 戴金辉, 张鹏, 刘宏伟. 面向编队突防的多干扰机协同资源分配方法(2024) [J/OL]. 西安电子科技大学学报, [2024-05-17]. https://doi.org/10.19665/j.issn1001-2400.20240501



“扫描二维码查看原文”

https://link.cnki.net/doi/10.19665/j.issn1001-2400.20240501


   编辑:许瀚樱

校对:杨   薇

   审核:牛姗姗


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