多源数据融合的雷达威力范围评估分析方法研究.pdf
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1、 2023 年第 10 期(第 42 卷总第 558 期)多源数据融合的雷达威力范围评估分析方法研究刘镇瑜,林欢,燕明亮,李咏晋,陈磊(中国人民解放军 63891 部队,河南洛阳 471003)摘要:传统意义上,由于无法找到大量独立同分布的样本,雷达威力范围评估分析是小样本问题。从雷达威力范围方程出发,分析其中和雷达本身工作状态、参数密切相关的个性因素,以及和雷达本身无关的目标环境、气象环境、操作使用等共性因素,对不同因素分别进行处理,形成能够关联不同雷达测试数据的雷达威力范围方程。分析整理历史上目标雷达截面积数据,确定其分布规律;结合雷达测试数据分析共性因素的分布规律;确定雷达威力范围的分布
2、规律,给出雷达威力范围的点估计和区间估计。经过试验分析,所提方法与其他相关方法相比有较好的优越性。关键词:雷达;威力范围;贝叶斯;评估中图分类号:TP391.9文献标识码:ADOI:10.19358/j.issn.2097-1788.2023.10.005引用格式:刘镇瑜,林欢,燕明亮,等.多源数据融合的雷达威力范围评估分析方法研究 J.网络安全与数据治理,2023,42(10):28-32.Research on the evaluation and analysis method of radarpower range based on multi-source data fusionLi
3、u Zhenyu,Lin Huan,Yan Mingliang,Li Yongjin,Chen Lei(PLA 63891 Troops,Luoyang 471003,China)Abstract:Traditionally,since a large number of independent and identically distributed random variables samples cannot befound,the evaluation and analysis of radar power range is a small sample problem.Starting
4、 from the radar power range equation,the individual factors closely related to the working state and parameters of the radar itself,as well as the common factors such astarget environment,meteorological environment,operation and use that are not related to the radar itself are analyzed.Differentfact
5、ors are processed separately to form a radar power range equation that can connect different radar test data.Also,the cross-sectional area data of historical target radar are analyzed and organized to determine their distribution patterns;the distributionpattern of common factors is analyzed based o
6、n radar test data;the distribution law of radar power range is determined,and thepoint estimation and interval estimation of radar power range are given.The experimental analysis show that this method has betteradvantages compared to other related methods.Key words:radar;power range;Bayes;evaluation
7、0引言雷达对目标进行连续观测的空域称作探测范围,又称威力范围1-2。威力范围是雷达的一项重要性能指标,通过测试数据对威力范围进行评估分析,可以有效地检定雷达的威力范围。由于时间、人力、空间等资源限制,雷达威力范围的测试数据是有限的,也即小样本数据,如何基于有限数据对雷达威力范围进行评估分析是一项难题。传统方法多假定威力范围服从正态分布,然后采用样本均值和检验统计量来确定威力范围的点估计和区间估计,这种方法一般存在较大误差。文献3-5 采用贝叶斯小子样理论对小样本数据进行处理,评估分析精度相比传统方法有较大提高,但是要求验前和验后数据相互独立并且服从相同的分布。本文基于雷达方程,提出了一种基于多
8、源数据融合的雷达威力范围评估分析方法,该方法认为不同雷达的测试数据是存在内在关联的,找到这种关联关系,融合不同雷达的测试数据,可对雷达威力范围进行更为准确的评估分析。82投稿网址:2023 年第 10 期(第 42 卷总第 558 期)1雷达威力范围雷达 威 力 范 围 有 多 种 表 达 形 式,较 为 直 观 常 见的为6-7:R=PtGtGr2(4)3kT0frFnLSN 1/4(1)其中,Pt为 发 射 机 功 率(W);Gt为 发 射 机 天 线 增 益(dB);Gr为接收机天线增益(dB),对于单部雷达而言Gr=Gt;为雷达信号波长(m);为目标对发射机和接收机的雷达横截面积(m2
9、);k 为玻尔兹曼常数,k=1.38 10-23J/K;T0为标准室温,一般取 290 K;fr为接收机的噪声带宽(也为雷达接收机带宽)(Hz);Fn为接收机的噪声系数;L 为雷达各部分损耗引入的损失系数;SN为雷达检测信噪比。式(1)中,Pt、Gt、Gr、fr、Fn、SN为雷达工作的性能参数,数值较为固定,可通过查阅手册获得;k、T0为常量,不会发生变化;相对而言、L 较为复杂,存在较大的随机偶然性。目标的雷达横截面积 可通过对目标的长期观测获取其统计分布数据。损耗系数 L 可分为8-9雷达接收综合损耗 Lr、雷达发射综合损耗 Lt和其他损耗 Lo,雷达发射综合损耗 Lt通常用 2 dB 的
10、数量来近似,雷达接收综合损耗 Lr通常用 1 dB 来近似,其他损耗 Lo包含天线波束形状损耗、目标起伏损耗、操作损耗、大气损耗、多径 损 耗 等,由 于 情 况 复 杂,故 不 易 测 量获得。根据以上分析,将式(1)中的固定值和雷达参数相关的变量进行聚合,式(1)可表示为:R4=AL=A()3+(Lo)(2)其中,A=PtG2t2(4)3kT0frFnSN,()为 目 标 的 雷 达横截面积的随 机 变量,(Lo)为 雷 达 其 他 损 耗 的 随机变量。A 中包含了影响雷达威力范围的个性因素,需要从雷达本身的工作状态参数中获取;()和(Lo)包含了影响雷达威力范围的共性因素,需要从多源数
11、据中进行分析获取,这就为多源数据关联融合分析提供了理论依据。2数据分析方法2.1传统方法威力范围测量数据 X=(x1,x2,xn)是服从正态总体的独立同分布样本。在分布的方差未知情况下,传统统计方法给出的威力范围点估计为:=X(3)传统统计方法给出的威力范围区间估计为:R=X+t2(n-1)SnL=X-t2(n-1)Sn(4)其中:X=1nni=1xi,S2=1nni=1(xi-X)2。2.2贝叶斯方法假定验前和验后威力范围测量数据均为服从正态总体的独立同分布样本,并且分布的均值和方差均未知。对于验前的威力范围数据 Xp=(xp1,xp2,xpm),验前分布参数为:=k=2S2=2(2)2S2
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