機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)(OAR)是美國(guó)海軍研究生院(NPS)在美國(guó)導(dǎo)彈防御局(MDA)指派下，針對(duì)宙斯盾(AEGIS)系統(tǒng)的不足，以下一代隱身驅(qū)逐艦DD(X)為設(shè)計(jì)原型，以彈道導(dǎo)彈防御(BMD)為應(yīng)用背景提出的新概念數(shù)字陣?yán)走_(dá)(DAR)。機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)以平臺(tái)隱身性設(shè)計(jì)為核心，顛覆了作戰(zhàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以雷達(dá)為核心的傳統(tǒng)理念；以數(shù)字陣列技術(shù)為基礎(chǔ)，兼具搜索、跟蹤、火控、引導(dǎo)、通信等功能于一體，具備靈活的工作模式(如PA模式、MIMO模式、Ubiquitous模式

2、等)，采用“機(jī)會(huì)性”方式工作的智能化新概念雷達(dá)。機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)具有智能生物人的仿生學(xué)特征，對(duì)外界環(huán)境具有認(rèn)知能力，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)有利個(gè)體生存和發(fā)展的機(jī)會(huì)，并作出機(jī)會(huì)選擇和管理。論文嘗試將人工智能的機(jī)會(huì)理論引入雷達(dá)研究領(lǐng)域，為機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)提供基礎(chǔ)理論支持。機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)單元被隨機(jī)分布于載體平臺(tái)3-D空間的任意可獲得的開放位置，采用不同于傳統(tǒng)雷達(dá)陣列的孔徑結(jié)構(gòu)(Aperstructure)方式。方向圖綜合、數(shù)字波束形成、信號(hào)同步傳輸將成為技術(shù)難題。

3、　　 論文在國(guó)外學(xué)者有關(guān)機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)概念雛形描述理解基礎(chǔ)上，闡述了機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)具體的應(yīng)用概念，技術(shù)特性和工作原理，并分析了其現(xiàn)有的和潛在的關(guān)鍵技術(shù)問題，針對(duì)重要方面進(jìn)行了論證。具體而言，從如下幾方面進(jìn)行了研究工作：
　　 1.論文在大量文獻(xiàn)和情報(bào)調(diào)研基礎(chǔ)上，追溯了機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)概念來源，提出背景，針對(duì)機(jī)會(huì)陣概念的內(nèi)涵和外延進(jìn)行了新的補(bǔ)充和完善。論文將機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)歸屬為一種智能化分布式雷達(dá)，具有人工智能的屬性，闡述了其仿生學(xué)原理，并將人工

4、智能的機(jī)會(huì)理論引入其中，論述了機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)的機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)、機(jī)會(huì)管理和機(jī)會(huì)測(cè)度等問題。
　　 2.機(jī)會(huì)陣方向圖綜合，機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)數(shù)以萬計(jì)的天線單元在3-D空間隨機(jī)分布，為形成目標(biāo)優(yōu)化波束，需要約束多個(gè)自由度，如單元的空間位置，間距、激勵(lì)狀態(tài)和幅相加權(quán)等，方向圖綜合遠(yuǎn)比2-D平面稀疏陣復(fù)雜。論文提出了基于最小二乘-適應(yīng)度評(píng)估的改進(jìn)遺傳算法(LSFE-GA)用于機(jī)會(huì)陣方向圖綜合。LSFE-GA將進(jìn)化過程劃分成若干“紀(jì)元”，在每個(gè)紀(jì)元中采用最小

5、二乘法擬合若干代適應(yīng)度變化曲線，根據(jù)曲線斜率變化預(yù)測(cè)進(jìn)化趨勢(shì)和算法收斂性。并據(jù)此自適應(yīng)地改變遺傳操作算子參數(shù)，可有效地避免運(yùn)算陷入局部最優(yōu)和過早收斂。計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證了該算法的有效性，論文給出了詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型，算法過程、仿真參數(shù)及結(jié)果。
　　 3.機(jī)會(huì)陣數(shù)字波束形成(DBF)，機(jī)會(huì)陣以數(shù)字陣為基礎(chǔ)，DBF是信號(hào)處理的基礎(chǔ)。機(jī)會(huì)陣單元在空間任意分布，陣列信號(hào)處理靈活而復(fù)雜。經(jīng)典的陣列信號(hào)處理方法，如各種參數(shù)估計(jì)方法和DBF算法多適用

6、于均勻間隔的規(guī)則陣而不適用于非規(guī)則任意分布的機(jī)會(huì)陣。論文以自適應(yīng)陣列信號(hào)處理為基礎(chǔ)，采用最大信干噪比(MSINR)準(zhǔn)則在Olen-Compton算法基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了機(jī)會(huì)陣DBF方法。其原理是根據(jù)干擾對(duì)波束形成的影響規(guī)律，采用數(shù)字綜合方法，通過迭代比較期望方向圖與參考方向圖之間的相對(duì)幅度差異，引入人為干擾在需要的方向形成強(qiáng)度抑制，實(shí)現(xiàn)對(duì)主瓣的賦形和旁瓣電平控制。論文給出了改進(jìn)的Olen-Compton算法模型和迭代方程，仿真過程及結(jié)果。

7、>　　 4.信號(hào)傳輸與同步，機(jī)會(huì)陣?yán)走_(dá)隨機(jī)分布式的數(shù)字T/R組件(或單元)面臨本振信號(hào)傳輸、時(shí)序同步與大容量數(shù)據(jù)分集等諸多難題。論文論證了機(jī)會(huì)數(shù)字陣信號(hào)特點(diǎn)和傳輸要求，比較了各種傳輸方案的優(yōu)缺點(diǎn)和可行性，綜合機(jī)會(huì)陣的“分布式”和“數(shù)字陣”的特點(diǎn)和技術(shù)成熟度、可行性等因素，選定無線傳輸和光纖傳輸方式設(shè)計(jì)了信號(hào)自適應(yīng)同步傳輸鏈路。該鏈路具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單元位置和相位變化的能力，采用非標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)幀時(shí)隙同步編碼和快速同步算法，通過閉環(huán)自適應(yīng)校準(zhǔn)系

8、統(tǒng)對(duì)通道一致性和相位擾動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)參量補(bǔ)償。論文嘗試建立了同步性對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)性能影響的關(guān)系模型，該模型能夠定量描述數(shù)字陣?yán)走_(dá)的工作頻率、帶寬、波束指向誤差等系統(tǒng)指標(biāo)與信號(hào)同步性要求的關(guān)系。
　　 5.機(jī)會(huì)陣工程應(yīng)用初探，以用于彈道導(dǎo)彈防御和反隱身的機(jī)會(huì)數(shù)字陣?yán)走_(dá)(ODARBC)為例，從系統(tǒng)總體的角度，介紹了機(jī)會(huì)陣系統(tǒng)的作戰(zhàn)原理和技術(shù)要求。圍繞ODARBC的工程應(yīng)用問題進(jìn)行了論述，如雷達(dá)參數(shù)靈敏度分析，T/R組件冷卻方案、搜索方向圖選