机会阵雷达系统理论与体系架构研究

Based on the platform as the core，Opportunistic Array Radar(OAR) system is designed under the condition of the operational capability and survivability of the maximum platform. Therefore, starting from the platform constraint conditions, the system theory and architecture of radar system will be researched. A single flat airborne platform will be selected as the research object，such as X37-B. Under the premise of ensuring the performance of the aircraft, such as aerodynamic, stealth and maneuverability, constraint conditions for OAR antenna element layout are obtained and configuration data structure is built. Task oriented self-organization resource management theory is the core of the theoretical study of the new system radar system. The theory of system resource constrained programming is studied ; Task oriented resource constrained programming model and optimization algorithm are designed and adaptive resource scheduling strategy and resource management method based on Uncertainty Theory is explored. Combined with the development of application technology, system architecture of single platform or multi-platform is explored. Such as the wireless network unit or sub-array architecture based on microwave photonic and the architec-ture of reconfigurable antenna array and signal processing.

机会阵雷达采用以平台为核心的雷达设计理念，即最大化平台的作战能力与生存能力条件下开展雷达系统设计。因此，项目从平台约束条件研究入手，在S、X频段下开展机会阵雷达系统理论和体系架构研究。选择未来扁平化的单个机载平台作为研究对象（如X37-B），在保证飞机气动性、隐身性等平台性能的前提下，获取机会阵雷达天线阵元布局的平台约束条件，建立外形数据结构，为机会阵雷达方向图综合，资源管理等研究提供输入条件。“面向任务的动态可重构资源管理理论”是新体制雷达系统理论研究的核心，项目研究系统资源约束规划理论，建立面向任务的资源约束规划模型、优化算法；研究基于不确定性理论的动态可重构资源调度策略和管理方法。结合应用技术发展，还将探索机会阵雷达单个平台和多个平台的体系架构，如基于微波光子的无线网络化机会阵单元架构及基于可重构技术的天线阵列和信号处理架构等。项目研究为机会阵雷达应用奠定理论基础，具有重要研究意义。

机会阵雷达采用以平台为核心的雷达设计理念，即最大化平台的作战能力与生存能力条件下开展雷达系统设计。因此，项目从平台约束条件研究入手，开展雷达系统理论与体系架构研究。项目研究内容主要包括三部分。（1）机会阵雷达平台约束条件研究：项目选择未来扁平化的单个机载平台作为研究对象，以隐身飞行器F-35C战机为建模对象，在保证飞机气动性、隐身性、机动性等平台性能的前提下，获取了机会阵雷达天线阵元布局的约束条件，建立了机会阵布局的外形数据结构，确定了阵元的可排布区域，计算出遮挡条件下的有效几何表面区域。通过建立平台约束条件下的机会阵方向图综合的数学模型，从而得到了平台在隐身性、气动性、机动性等多约束条件下阵列布局的最优化结果。（2）面向任务的动态可重构资源管理理论研究：针对目标检测和跟踪时的目标信息的不确定性因素以及雷达所处环境、自身资源分配的不确定性，项目主要采用机会约束规划模型，针对不同的雷达任务，建立分布式雷达系统资源分配的优化模型。完成了机会阵雷达资源管理的机会约束规划模型的建立和求解算法设计；完成了基于态势感知的典型多任务机会阵雷达资源管理方法研究和仿真软件开发。项目提出的资源管理模型和优化方法可使得任务的实现价值率(HVR)≥0.9，期望执行时间偏差度(ARB)≤0.1。（3）机会阵雷达体系架构研究：针对机会阵雷达单元数目众多，空间上随遇机会布置，高度数字化、多功能一体化的特点。提出了机会阵雷达单个平台、多平台和网络化的体系架构并申报一系列发明专利。针对单个机载平台应用提出了基于飞机平台、无人机平台、浮空平台的体系架构；针对多个平台提出了多模态的体系架构；针对同质集群和异质协同应用场景提出了网络化的机会阵雷达系统架构。机会阵雷达系统架构具备孔径快速重构、波束灵活捷变、运算负荷动态变化、处理模式多样化的技术能力。项目研究依照研究计划，如期完成了研究内容，实现了研究目标，取得了一批创新性研究成果，为机会阵雷达技术实现奠定了基础。