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本书以机载网络化雷达为研究对象，以提升其射频隐身性能为目标，详尽阐述了面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术的理论方法与应用，并且介绍了作者在面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术领域已公开发表的系列研究成果。本书主要内容包括：面向射频隐身的机载网络化雷达驻留时间与信号带宽协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达辐射功率与驻留时间协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源与航迹协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达波形自适应优化设计、基于HLA的机载网络化雷达射频隐身软件仿真系统和机载网络化雷达射频隐身半物理试验仿真系统。本书介绍的在面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术领域的研究成果，对于从事射频隐身技术和网络化雷达资源管理研究工作的工程技术人员具有重要参考价值，且本书内容新颖、可读性强，适合高等院校信号与信息处理及相关专业的高年级本科生和研究生阅读，也可作为相关领域的教师、科研人员及工程技术人员的参考书。

目录
第1章  绪论	1
1.1  研究背景及意义	1
1.2  机载网络化雷达概述	3
1.3  国内外研究现状	8
1.3.1  网络化雷达系统研究现状	8
1.3.2  射频隐身技术研究现状	16
1.4  本书体系结构	29
1.5  本章小结	30
1.6  参考文献	31
第2章  面向射频隐身的机载网络化雷达驻留时间与信号带宽协同优化	44
2.1  引言	44
2.1.1  雷达驻留时间管控研究现状	44
2.1.2  本章内容及结构安排	45
2.2  系统模型描述	46
2.2.1  目标运动模型	46
2.2.2  雷达量测模型	47
2.2.3  融合中心模型	49
2.3  面向射频隐身的机载网络化雷达驻留时间与信号带宽协同优化算法	50
2.3.1  问题描述	50
2.3.2  多目标跟踪精度衡量指标	50
2.3.3  优化模型建立	52
2.3.4  优化模型求解	53
2.3.5  算法流程	55
2.4  仿真结果与分析	56
2.4.1  仿真参数设置	56
2.4.2  仿真场景1	57
2.4.3  仿真场景2	60
2.5  本章小结	61
2.6  参考文献	62
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第3章  面向射频隐身的机载网络化雷达辐射功率与驻留时间协同优化	65
3.1  引言	65
3.1.1  雷达功率资源管控研究现状	65
3.1.2  本章内容及结构安排	67
3.2  系统模型描述	68
3.3  面向射频隐身的机载网络化雷达辐射功率与驻留时间协同优化算法	68
3.3.1  问题描述	68
3.3.2  多目标跟踪精度衡量指标	68
3.3.3  优化模型建立	69
3.3.4  优化模型求解	70
3.3.5  算法流程	71
3.4  仿真结果与分析	72
3.4.1  仿真参数设置	72
3.4.2  仿真场景1	73
3.4.3  仿真场景2	76
3.5  本章小结	79
3.6  参考文献	80
第4章  面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源协同优化	82
4.1  引言	82
4.1.1  网络化雷达资源协同优化研究现状	82
4.1.2  本章内容及结构安排	84
4.2  系统模型描述	84
4.2.1  信号模型	84
4.2.2  目标运动模型	85
4.2.3  雷达量测模型	86
4.3  面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源协同优化算法	88
4.3.1  问题描述	88
4.3.2  目标跟踪精度衡量指标	88
4.3.3  射频隐身性能衡量指标	90
4.3.4  优化模型建立	90
4.3.5  优化模型求解	91
4.3.6  算法流程	95
4.4  仿真结果与分析	96
4.4.1  仿真参数设置	96
4.4.2  仿真场景1	98
4.4.3  仿真场景2	101
4.4.4  仿真场景3	104
4.4.5  计算复杂度对比	107
4.5  本章小结	107
4.6  参考文献	108
第5章  面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源与航迹协同优化	111
5.1  引言	111
5.1.1  飞行器航迹规划研究现状	111
5.1.2  本章内容及结构安排	113
5.2  系统模型描述	114
5.2.1  信号模型	114
5.2.2  目标运动模型	114
5.2.3  机载雷达运动模型	114
5.2.4  雷达量测模型	115
5.3  面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源与航迹协同优化算法	116
5.3.1  问题描述	116
5.3.2  目标跟踪精度衡量指标	117
5.3.3  射频隐身性能衡量指标	118
5.3.4  优化模型建立	119
5.3.5  优化模型求解	119
5.3.6  算法流程	124
5.4  仿真结果与分析	124
5.4.1  仿真参数设置	124
5.4.2  仿真场景1	126
5.4.3  仿真场景2	129
5.4.4  仿真场景3	132
5.4.5  不同被截获概率阈值情况对比	136
5.5  本章小结	137
5.6  参考文献	138
第6章  面向射频隐身的机载网络化雷达波形自适应优化设计	141
6.1  引言	141
6.1.1  雷达波形设计研究现状	141
6.1.2  本章内容及结构安排	142
6.2  系统模型描述	143
6.2.1  扩展目标冲激响应模型	143
6.2.2  机载网络化雷达信号模型	144
6.3  面向射频隐身的机载网络化雷达最优波形设计算法	145
6.3.1  问题描述	145
6.3.2  基于SINR准则的机载网络化雷达最优波形设计算法	145
6.3.3  基于MI准则的机载网络化雷达最优波形设计算法	149
6.4  面向射频隐身的机载网络化雷达稳健波形设计算法	153
6.4.1  不确定性模型	153
6.4.2  基于SINR准则的机载网络化雷达稳健波形设计算法	154
6.4.3  基于MI准则的机载网络化雷达稳健波形设计算法	155
6.4.4  讨论	156
6.5  仿真结果与分析	157
6.5.1  仿真参数设置	157
6.5.2  机载网络化雷达波形优化设计仿真结果	158
6.5.3  射频隐身性能分析	161
6.6  本章小结	163
6.7  参考文献	163
第7章  基于HLA的机载网络化雷达射频隐身软件仿真系统	166
7.1  引言	166
7.1.1  本章内容	166
7.1.2  本章结构安排	167
7.2  管控与场景仿真子系统	167
7.2.1  管控与场景仿真子系统设计	168
7.2.2  仿真执行控制模块实现	168
7.2.3  联邦监视与记录模块实现	171
7.2.4  场景生成模块实现	173
7.3  机载雷达仿真子系统	174
7.3.1  机载雷达仿真子系统设计	174
7.3.2  机载雷达仿真子系统实现	174
7.4  机载无源接收机仿真子系统	187
7.4.1  机载无源接收机仿真子系统设计	187
7.4.2  机载无源接收机仿真子系统实现	187
7.5  射频隐身性能评估子系统	190
7.5.1  射频隐身性能评估子系统设计	190
7.5.2  射频隐身性能评估子系统实现	190
7.6  显示与记录仿真子系统	191
7.6.1  显示与记录仿真子系统设计	191
7.6.2  视景显示模块实现	193
7.6.3  数据记录模块实现	196
7.7  机载网络化雷达射频隐身软件仿真系统	196
7.7.1  机载网络化雷达射频隐身软件仿真系统实现流程	196
7.7.2  飞行器平台间数据融合	197
7.7.3  仿真软件实现	198
7.8  本章小结	200
7.9  参考文献	200
第8章  机载网络化雷达射频隐身半物理试验仿真系统	202
8.1  引言	202
8.1.1  研究现状	202
8.1.2  本章内容及结构安排	202
8.2  半物理试验仿真系统组成	203
8.2.1  半物理试验仿真系统	203
8.2.2  任意信号发生器	203
8.2.3  信号发生器同步中心	204
8.2.4  光脉冲发生器	205
8.2.5  上变频器	206
8.2.6  下变频器	207
8.2.7  示波器	208
8.2.8  数据存储仪	209
8.2.9  连接设计	210
8.3  半物理试验仿真系统波形的产生、接收与分析	211
8.3.1  半物理试验仿真系统波形的产生与接收	212
8.3.2  半物理试验仿真系统接收波形的时频图	215
8.4  半物理试验仿真系统及试验结果分析	219
8.4.1  半物理试验仿真系统	219
8.4.2  半物理试验仿真系统控制与仿真	221
8.4.3  半物理试验仿真结果分析	222
8.5  本章小结	225
8.6  参考文献	226
注释表	227

前言


为了应对中俄军事力量的崛起，特别是中国在反预警、反卫星、反航母等方面“反介入/区域拒止”能力的不断增强，着眼于未来强对抗战场环境下的军事优势，美军提出了全新的分布式作战理念，并开展了相应的分布式作战理念研究。分布式作战主要强调空间上的分布、功能上的分散，能够动态调配或重组作战资源，进而形成作战优势。近年来的多次高技术局部战争已经证实，只有将多种力量融于一体、不同类型的武器系统紧密协同、不同类型的兵种取长补短，才可以使整体军事实力得以充分发挥。
机载网络化雷达基于“网络赋能”的思想，将多部不同体制、不同频段、不同极化方式、不同工作模式的机载雷达在不同空域合理部署，通过平台间数据链路相互连接形成网络，由融合中心统一调配而构成一个有机整体。借助多维和多源信息融合技术，机载网络化雷达将网内各雷达节点所获取的探测信息经综合处理后生成最终的雷达情报，其组网模式按照作战需求灵活调整各雷达工作状态，充分发挥各自优势，能够显著提高战场态势重构的精确度，明显改善雷达系统在协同探测、协同跟踪、协同突防、协同制导、协同任务规划等方面的性能，是“体系中心战”作战理论的重要抓手。
未来空中作战体系更多是在具有极大威胁的对抗环境中执行渗透打击等作战任务。在这种情况下，射频隐身对抗能力是未来隐身平台开展体系协同的基本能力，是提高作战体系生存能力和突防能力的重要手段。射频隐身技术通过控制己方射频信号的辐射特征，缩短敌方无源探测系统对有源电子设备的有效作用距离，从而提高射频装备及其搭载平台的生存能力，并实施对敌目标探测、跟踪、识别、打击等作战任务。机载网络化雷达若不采用合理的射频辐射管控技术控制电磁波的辐射，则极易被几百千米外的敌方无源探测系统发现，这将使搭载平台的雷达隐身和红外隐身失去意义。在多域综合的复杂作战环境中，隐身作战平台面临战场态势感知与作战意图暴露的突出矛盾：为获取实时战场态势，平台应主动辐射功率，接收目标回波信息，而主动辐射又会被敌方无源探测系统发现，从而容易暴露己方作战意图。因此，为实现在隐藏作战意图的条件下获取实时战场态势，迫切需要建立科学、合理的射频辐射特征协同管控机制，在满足联合探测跟踪任务需求的情况下，提升飞行器射频隐身性能和体系作战效能，夺取电磁频谱控制的主动权和制信息权。针对上述问题，本书重点讨论了面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术，在全面梳理总结国内外相关领域最新研究成果的基础上，分析了机载网络化雷达辐射资源分配及平台航迹规划策略对多目标跟踪精度、射频隐身性能的影响规律，揭示了各雷达射频辐射参数及平台运动参数与多目标跟踪精度和射频隐身性能之间的内在函数关系，提出了一系列机载网络化雷达射频隐身资源协同优化算法。根据目标特性先验知识和电磁频谱环境的多维感知信息，对机载网络化雷达的功率域、时域、频域和空域等射频资源进行自适应动态优化配置，进而在满足预先设定的多目标协同探测跟踪性能条件下，提升其射频隐身能力。另外，作者还开发了基于HLA的机载网络化雷达射频隐身软件仿真系统，并搭建了一种可应用于多平台协同射频隐身效能验证的半物理试验仿真系统。本书旨在为网络化雷达资源管理与射频隐身技术领域的广大科研工作者、工程技术人员提供参考，希望吸引更多优秀的专业人才加入相关领域的研究工作，推动射频隐身技术向更高层次发展。本书的撰写特点如下。
（1）从机载网络化雷达射频隐身需求入手，力求对机载网络化雷达射频隐身技术领域的相关研究基础进行较为全面的介绍，包括研究背景及意义、机载网络化雷达与射频隐身技术的基本概念、发展动态及特点，并概述了网络化雷达系统与射频隐身相关关键技术的国内外研究现状。
（2）对面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术进行深入分析，构建了机载网络化雷达多域资源管控模型，重点讨论了面向射频隐身的机载网络化雷达驻留时间与信号带宽协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达辐射功率与驻留时间协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源协同优化、面向射频隐身的机载网络化雷达辐射资源与航迹协同优化和面向射频隐身的机载网络化雷达波形自适应优化设计，并通过仿真实验加深读者对相关理论的理解，具有重要的理论研究意义和工程实用价值。
（3）本书介绍了基于HLA的机载网络化雷达射频隐身软件仿真系统，并搭建了机载网络化雷达射频隐身半物理试验仿真系统，包括软件仿真系统，半物理试验仿真系统组成，半物理试验仿真系统波形的产生、接收与分析，半物理试验仿真系统及试验结果分析。与本书前面的内容是相辅相成、互相补充的。
（4）本书对机载网络化雷达射频隐身技术的具体描述力求结合实际应用，且配有丰富的仿真实验和结果分析，便于读者快速掌握书中给出的理论方法，为读者提供有益的借鉴，具有重要的参考价值。本书以作者及其研究团队的代表性研究成果为基础，较为完整地描述了面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化的相关理论技术。
本书由南京航空航天大学时晨光、汪飞、周建江和李海林联合撰写，系统梳理了作者及其研究团队在面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术领域的代表性研究成果。可以说，本书是作者及其研究团队集体智慧的结晶。其中，时晨光和汪飞负责统稿，周建江和李海林负责审阅。此外，雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室的丁琳涛、王奕杰、仇伟等研究生对本书中的大量理论进行了数学推导和仿真验证，石兆、闻雯、张巍巍、陈春风、代向荣、董璟、唐志诚、王健、林文斌、吴家乐、窦山岳、于伟强、孙萍、陈义源、黄晓彦等研究生参与了书稿编辑整理和校阅等工作。
衷心感谢中国工程院贲德院士在百忙之中认真审阅了书稿，给予了宝贵意见和建议，并为本书作序。感谢英国莱斯特大学工程学院Jonathon A. Chambers教授（IEEE Fellow）、杜伦大学工程学院Sana Salous教授（IET Fellow）和赫尔瓦特大学工程与物理科学学院Mathini Sellathurai教授在雷达信号处理与目标跟踪等研究过程中给予作者深入的指导与帮助。感谢西安电子科技大学严俊坤教授、电子科技大学易伟教授和程婷副教授、江苏科技大学张贞凯教授就相关问题与作者进行的学术交流和讨论。
本书在撰写的过程中，参考了众多学者的论著及研究成果，中国电子科技集团公司、中国航空工业集团公司所属研究所和相关高校的科技工作者也给予作者许多有益启发和宝贵意见，在此向他们表示诚挚的谢意。另外，向所有的参考文献作者及为本书出版付出辛勤劳动的同志表示感谢。
同时，本书是在国家自然科学基金面上项目（编号：62271247，61371170，61671239）、国家自然科学基金青年基金项目（编号：61801212）、装备预研重点实验室基金（编号：6142401200402）、国防基础科研计划资助项目（编号：JCKY2021210B004）、航空科学基金（编号：20200020052002，20200020052005）、2021年度江苏省科协青年科技人才托举工程、江苏省基础研究计划（自然科学基金）青年基金项目（编号：BK20180423） 、国防科技创新特区项目、南京航空航天大学前瞻布局科研专项资金和雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室（南京航空航天大学）等资助下取得的成果结晶，特此致谢。
由于作者精力和水平有限，关于机载网络化雷达射频隐身技术研究的诸多方面，本书未能全部涉及。另外，由于面向射频隐身的机载网络化雷达资源协同优化技术研究仍处于起步阶段，机载雷达技术和体制一直在不断升级改进，加之射频隐身技术需求与应用也处于快速迭代之中，因此，书中难免存在不妥或疏漏之处，恳请业界专家、学者及广大读者批评指正，可通过邮箱联系我们：scg_space@163.com。

作  者   
2023年3月

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