不确定信息条件下的雷达角度欺骗干扰随机优化控制系统的制作方法

本发明涉及雷达，特别涉及一种不确定信息条件下的雷达角度欺骗干扰随机优化控制系统。

背景技术：

1、单脉冲雷达具备较高的测向精度和较快的数据更新速率，在多目标跟踪与高精度测角场景中表现出显著优势。其体制决定了它对常规幅度起伏和噪声干扰具有较好的抑制能力，在雷达制导与跟踪系统中占据重要地位。

2、单脉冲雷达对单点源干扰的角度欺骗具有较强的抗干扰能力，但当多个干扰源同时出现在雷达主瓣范围内时，单脉冲雷达的角度跟踪系统则会受到影响。针对单脉冲雷达干扰样式大致有以下几种：地形反弹干扰、镜像干扰、边频干扰、闪烁干扰、拖曳式诱饵、交叉极化干扰，以及交叉眼干扰。体外式非相参多点源干扰是当前已形成装备的主要干扰样式，如机载拖曳式诱饵、伞降式诱饵弹、悬停式诱饵弹等。但现有的体外式非相参角度欺骗干扰在实战中干扰效果并不理想，存在使用过程较为复杂、受气象条件影响较大和影响我方机动等问题。而干扰机被配置在被保护平台之上采取相参干扰体制的交叉眼干扰则是一种能够有效对抗单脉冲测角雷达的干扰样式，近年来受到国内外学者的广泛关注。

3、随着相控阵雷达的广泛使用和自适应阵列信号处理理论的提出，空间谱估计在许多领域有着非常重要的应用。空间谱估计是找出空间能量分布强的目标所对应的方向，所以空间谱估计是对接收信号到达角度的估计，也可以叫做波达方向（direction ofarrival，doa）估计。doa估计是阵列信号处理中的一个极为热门的研究课题，近30年来取得了大量的科研成果。其基本目标是确定空间区域中信源的空间位置。通过设计合理的阵列结构，运用高性能的现代信号处理算法，理论上可以充分提高空间信号的角度估计精度，解决空间谱估计算法之前的参数估计受阵列孔径的大小限制的问题。但doa估计仍存在各类问题影响其效能发挥，通常受到强相参干扰、主瓣窄带欺骗式干扰等其性能通常会下降甚至失效。

4、目前，国内外学者已在干扰策略的智能生成方法上开展了广泛研究，尽管在干扰强化学习框架构建、决策问题建模与方法探索等方面取得了阶段性成果，但现有研究大多建立在雷达角度测量模型及参数完备的理想假设之上，鲜有考虑实际对抗中针对测角雷达普遍存在的角度信息不确定性问题。同时，现有干扰决策算法在角度欺骗策略的自由度、实时性与时序连贯性上仍有欠缺，难以生成并执行持续稳定且精准的角度欺骗拖引策略，无法有效对抗采用先进信号处理算法的现代测角雷达。因此，面向雷达位置、波束等关键信息不完全的实战条件，依据部分先验知识和实时环境反馈，对干扰空域与时域资源进行智能协同调度以实现角度欺骗效能最大化，是未来认知干扰机至关重要的研究发展方向。

5、现有针对测角雷达的干扰策略研究多依赖于理论上的精确角度测量模型，能够在雷达波束形状、指向等参数完全已知的理想假设下进行干扰调度。然而，实际电子战中，干扰方获取的雷达位置、雷达角度波束、扫描方式等信息往往存在显著的不确定性和噪声。在雷达角度信息不准确的情况下，通过释放角度欺骗干扰在雷达视线中产生的虚假目标角度则会与预估的角度存在明显偏差，且随着相对位置的不断变化，虚假目标所在的角度会出现不稳定的抖动。现有方法未能将这种不确定性系统地内化为优化模型的核心变量，缺乏在信息不确定条件下进行空域协同鲁棒优化的理论框架，导致所生成的欺骗策略在实际对抗中指向精度不足、效能急剧下降。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种不确定信息条件下的雷达角度欺骗干扰随机优化控制系统，用以解决背景技术中的问题。

2、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

3、根据本技术实施例的第一方面，提供了不确定信息条件下的雷达角度欺骗干扰随机优化控制系统，部署于真实目标中，系统包括：信号接收与发射设备用于接收数据链提供的第三方位置信息以及雷达信号观测量，并提供给数据处理平台，以及根据数据处理平台生成的干扰参数时序控制序列产生干扰信号对外辐射；所述第三方位置信息包括第三方视角下的真实目标位置与雷达位置；雷达信号观测量包括雷达到达角与雷达辐射强度；所述数据处理平台用于根据实时第三方位置信息以及雷达信号观测量对干扰参数时序控制序列进行优化。

4、根据本技术的一个实施例的，所述信号接收与发射设备包括第一干扰机、第二干扰机、同步通信模块以及接收机；其中，第一干扰机与第二干扰机对称布置在真实目标两侧，分别用于将数据处理平台提供的干扰参数时序控制序列生成干扰信号并对外辐射；同步通信模块用于接收数据链的第三方位置信息，获取雷达与真实目标的实时位置；接收机用于接收雷达信号观测量，实时获取雷达信号到达角以及雷达辐射强度。

5、根据本技术的一个实施例的，所述数据处理平台包括：

6、雷达位置解算及假目标航路规划模块，用于根据第三方位置信息与雷达信号到达角采用加权最小二乘算法实时估算雷达位置，作为几何基准；以及根据真实目标的飞行航路规划与雷达位置规划虚假目标的动态航路轨迹；

7、rcs解算模块，内置全空域静态rcs数据库，用于根据实时估算的雷达位置与真实目标的第三方位置信息解算雷达入射波相对于真实目标机体的入射姿态角，并从全空域静态rcs数据库中查询当前入射姿态角对应的rcs，进而根据rcs估算雷达接收端的目标回波信号功率，作为回波能量基准；

8、干扰参数解算与控制模块，采用扩展卡尔曼滤波在线辨识真实干信比与设定值之间的未知缓变偏差，驱动基于梯度的自适应控制器对干信比进行优化调节；同时根据雷达位置解算及航路规划模块提供的实时几何基准与回波能量基准，基于理想交叉眼干扰模型解算得到幅度比；基于优化的干信比与幅度比，生成两路幅度匹配、相位反相的干扰参数时序控制序列，并发送至信号接收与发射设备。

9、根据本技术的一个实施例的，所述rcs解算模块中的全空域静态rcs数据库建立方法包括：

10、通过电磁仿真软件对真实目标模型进行高精度仿真计算，并通过暗室和外场实测进行修正、平滑，建立全空域静态rcs数据库。

11、根据本技术的一个实施例的，所述rcs解算模块包括：

12、入射姿态角解算模块，利用估算的雷达位置，结合真实目标通过数据链信息实时同步的自身精确位置以及姿态欧拉角，将雷达坐标系下的雷达位置转换至真实目标机体坐标系，得到雷达入射波相对于目标机体的入射姿态角。

13、根据本技术的一个实施例的，所述rcs解算模块还包括：

14、rcs获取模块，以雷达的入射姿态角为索引，在全空域静态rcs数据库查询对应的后向散射截面积，并通过双线性插值算法处理离散数据库与连续姿态角之间的分辨率差异，获取精确的rcs估值；

15、回波信号功率计算模块，基于精确的rcs估值，依据雷达方程估算雷达接收端的目标回波信号功率。

16、根据本技术的一个实施例的，所述干扰参数解算与控制模块包括：

17、输入数据接收与观测偏置预处理模块，用于接收输入数据并对观测序列进行平滑跟踪与偏置补偿；所述输入数据包括雷达位置解算及假目标航路规划模块输入的实时几何基准、虚假目标的动态航路轨迹、rcs解算模块输出的回波能量基准以及雷达信号观测量；

18、幅度比预解算模块，基于输入的实时几何基准和回波强度基准，根据理想交叉眼干扰模型预先解算幅度比的基准值；

19、扩展卡尔曼滤波模块，将实际等效干信比与设定干信比之间的输入偏差，以及将雷达到达角的观测偏差作为状态向量；将真实目标截获的雷达单脉冲指示角度作为观测量，利用干信比与交叉眼干扰下雷达单脉冲指示角度之间的非线性响应函数构建观测方程，通过扩展卡尔曼滤波，确定每个控制周期下输入偏差与观测偏差的最优估计值；

20、梯度计算模块，用于计算雷达单脉冲指示角关于经偏差补偿后的干信比的梯度；

21、控制模式选择与切换模块，提供快速模式与精细模式两种控制模式的参数，并根据当前角度控制误差的大小自动切换；所述角度控制误差为期望虚假目标角度与实际观测角度之间的偏差；

22、干信比梯度下降更新模块，根据所选控制模式的参数，采用梯度下降法更新干性比设定值，生成下一周期的干性比设定值；

23、参数生成模块，基于幅度比预解算模块输出的幅度比与干信比梯度下降更新模块输出的干性比设定值，生成两路反相的干扰参数时序控制序列。

24、根据本技术的一个实施例的，所述控制模式选择与切换模块中，引入切换保护机制；所述切换保护机制包括：仅当连续若干次误差持续满足同一模式条件时，才正式执行模式切换；否则维持当前模式不变。

25、根据本技术的一个实施例的，所述快速模式的参数配置包括：

26、学习率：设置为大于预设阈值；

27、最大步长限制：对单次干信比增量设置上限阈值；

28、自适应学习率筛选：当角度控制误差收窄至预设门限以内时，学习率按预设衰减系数逐周期衰减；

29、梯度平滑：采用中位数滤波对最近若干次梯度值取中位数作为当前有效梯度。

30、根据本技术的一个实施例的，所述精细模式的参数配置包括：

31、学习率：设置为小于预设阈值；

32、最大步长限制：对单次干信比增量设置上限阈值，其中，精细模式的上限阈值小于快速模式的上限阈值；

33、指数平滑：对梯度序列进行一阶指数平滑，滤除残余的高频噪声分量；

34、死区：当角度控制误差小于预设死区门限时，控制器暂停调整。

35、与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：

36、本发明可以在雷达测角信息不准确、相对快速变化的场景下的实现鲁棒且精确的角度欺骗。