100250216 李彤-嵌套认知雷达技术.docVIP

2013雷达对抗原理期末报告 题 目：嵌套认知雷达技术 院 （系） 学院名称 专 业 电子信息工程 学 生 李 彤 班 级 1002502 学 号 100250216 教 师 王 军 报告日期 2013-11-13 认知雷达优化 认知雷达 传统雷达通常采用固定的发射信号，通过接收端的自适应处理及滤波算法的设计来提高性能。由于雷达的测量、分辨性能和杂波中目标的检测在很大程度上取决于发射的波形，对于日益复杂的战场环境及密集杂波、多目标背景等挑战，发射波形固定，当环境发生变化时，紧靠接收端的自适应已难以获得理想的效果。 所以Simon Haykin 教授于 2006 年正式提出了认知雷达的概念, 并明确指出具有认知功能是新一代雷达系统的重要标志。认知雷达将脑科学和人工智能融入雷达系统, 赋予了雷达系统感知环境、 理解环境、 学习、 推理并判断决策的能力, 使雷达系统能够适应日益复杂多变的电磁环境, 从而提高雷达系统的性能: 比如通过调整发射波形有效避开干扰频谱以提高雷达的抗干扰能力; 通过发射波形自适应调整以在更短的时间内实现给定的性能要求, 从而大大减少雷达被发现和攻击的可能性; 通过认知雷达网络有效对抗各种隐身飞行器等。 认知雷达具有从接收机到发射机的信息反馈，利用所感知的信息以及其它先验知识，对发射机和接收机进行联合自适应设计，以实现对目标有效、可靠且稳健的感知和跟踪，从而大幅度提高系统的性能。[1] 认知雷达的提出 传统雷达通常采用固定的发射信号，通过接收端的自适应处理及滤波算法的设计来提高性能。由于雷达的测量、分辨性能和杂波中目标的检测在很大程度上取决于发射的波形，对于日益复杂的战场环境及密集杂波、多目标背景等挑战，发射波形固定，当环境发生变化时，紧靠接收端的自适应已难以获得理想的效果。同时，超大规模集成电路技术和现代数字技术的发展为直接数字合成产生合成波形奠定了基础。当前的硬件技术水平已为实现雷达系统发射端的自适应提供了良好的基础。 在此背景下，认知雷达（cognitive radar）概念的提出，指明了未来雷达的智能化发展趋势。认知雷达通过对历史和当前环境的检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果自适应调整系统的接收和发射，使用最适合的系统配置（包括频率、信号形式、发射功率、信号处理方式等），达到与外部环境和目标状态相匹配，获取最佳性能。 认知雷达的基本结构 “cognitive”一词揭示了认知雷达( cognitive radar) 的本质。根据牛津英语词典, cognition 是一种获悉、 感知并兼有主动的思考、 推理和分析的一种行为。而美国的国家健康协会( NIH) ， 国家精神健康学会( NIMH) 对 cognition 的定义为:认知是一种意识的心理活动，它使人们获悉其所处的环境。 认知的行为包括感知，理解，推理，判断，记忆和解决问题。根据认知的定义认知雷达必须具有: (1) 感知环境的能力; (2) 智能信号处理(基于规则的推理, 自适应算法和运算等) 的能力;(3) 存储器和环境数据库, 或者一种保存雷达回波中信息成分的机制(比如贝叶斯方法) ; (4) 从接收机到发射机的闭环反馈. 因此用一句话总结认知雷达的本质: 通过与环境不断的交互而理解环境并适应环境的闭环雷达系统。 Haykin 给出了典型的认知雷达闭环反馈结构, 如图1所示。可见，认知雷达是一个循环结构，该循环从发射机辐射周围环境开始; 雷达回波进入接收机后同时反馈到雷达场景分析仪和雷达信号处理机制( 检测、跟踪、识别等) ，雷达信号处理机制利用场景分析仪及先验知识提供的信息提高性能; 对处理结果进行分析用以指导下一次的发射波形。图1 为认知雷达的实现提供了一个基本的框架, 也是目前关于认知雷达研究的基础。[1] 研究认知雷达优化的目的和意义 认知雷达是一种智能雷达，是公认的未来雷达。它的主要特点是引入雷达闭环系统：雷达通过先验信息设计发射波形，波形经过环境反射，携带着环境信息被雷达接收，雷达从回波中提取更多的信息作为下一次发射的先验信息，设计下一次的发射波形，如此循环。认知雷达闭环系统主要包括两个部分：知识辅助(KD)和自适应波形设计(AWD)认知雷达具有从接收机到发射机的信息反馈，利用所感知的信息以及其它先验知识，对发射机和接收机进行联合自适应设计，以实现对目标有效、可靠且稳健的感知和跟踪，从而大幅度提高系统的性能。所以认知雷达的优化是今后我们研究的重点。[3] 国内外在优化方向的研究现状及分析 根据人们对认知雷达的期望与构想, 认知