基于雙排序的旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束自適應(yīng)編排的實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二維度旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束駐留的雙排序自適應(yīng)編排算法。該方法主要適用于旋轉(zhuǎn)相控陣雷達的波束駐留任務(wù)編排。每個駐留任務(wù)包括以下屬性：優(yōu)先級、駐留時間、期望執(zhí)行時刻、時間窗、實際執(zhí)行時刻、方位、仰角。雙排序法的第一次排序是指先按優(yōu)先級高低對駐留任務(wù)排序，受調(diào)度間隔大小(通常為50毫秒或者100毫秒)的限制，根據(jù)任務(wù)的駐留時間，取出本間隔能夠執(zhí)行的任務(wù)。雙排序法的第二次排序是指對取出的任務(wù)按照期望執(zhí)行時刻的先后排序。把第一個任務(wù)的實際執(zhí)行時刻設(shè)置為本間隔的開始時刻，第二個任務(wù)的執(zhí)行時刻設(shè)置為第一個任務(wù)的結(jié)束時刻，依次設(shè)置。
【專利說明】基于雙排序的旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束自適應(yīng)編排的實現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于相控陣雷達系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及旋轉(zhuǎn)相控陣雷達資源調(diào)度中的波束編排算法。

【背景技術(shù)】
[0002]旋轉(zhuǎn)相控陣雷達在有限的時間內(nèi)完成360°全空域范圍內(nèi)的警戒、跟蹤、制導(dǎo)等任務(wù)，為實現(xiàn)同時多功能多任務(wù)，提高雷達探測效能，必須對時間資源進行有效管理與合理分配。在這一過程中，波束駐留編排算法的選取對優(yōu)化雷達整體性能具有舉足輕重的作用。首先，波束駐留編排算法需充分考慮不同任務(wù)類型，不同任務(wù)對應(yīng)的工作方式優(yōu)先級、截止期、能量消耗等因素；其次，雷達承擔(dān)的任務(wù)數(shù)量、類型往往處于動態(tài)變化中，波束調(diào)度算法應(yīng)根據(jù)環(huán)境的動態(tài)變化自適應(yīng)進行波束編排。此外，調(diào)度算法還應(yīng)實時掌握任務(wù)的可調(diào)度性，當(dāng)某個任務(wù)預(yù)期無法得到調(diào)度時，應(yīng)采取合理的應(yīng)對策略，保證資源的合理利用和系統(tǒng)效能的充分發(fā)揮。
[0003]基于優(yōu)先級的波束編排算法主要有單調(diào)速率算法、截止期最早最優(yōu)先(earliestdeadline first,簡稱EDF)、空閑時間最短最優(yōu)先(least slack first,簡稱LSF)、最早放行最優(yōu)先、可達截止期最早最優(yōu)先、價值最高最優(yōu)先、價值密度最大最優(yōu)先等策。這些算法應(yīng)用在固定面陣相控陣雷達中，取得了較好的效果，但是在旋轉(zhuǎn)相控陣雷達中應(yīng)用受到了限制。旋轉(zhuǎn)相控陣雷達作360度的機械旋轉(zhuǎn)，空域會出現(xiàn)暫時的波束不可達，對應(yīng)的時間窗更小，對實時性要求更高，基于此本文提出了基于雙排序的波束自適應(yīng)編排算法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明在具有時間窗和優(yōu)先級的相控陣雷達自適應(yīng)波束調(diào)度算法基礎(chǔ)上，提出了一種改進算法。每個駐留任務(wù)設(shè)置以下屬性:優(yōu)先級、駐留時間、期望執(zhí)行時刻、時間窗、實際執(zhí)行時刻、方位、仰角。綜合考慮雷達任務(wù)執(zhí)行時間窗和綜合優(yōu)先級。對雷達每個任務(wù)計算一個綜合優(yōu)先級；根據(jù)任務(wù)的期望執(zhí)行時刻，確定執(zhí)行的時間窗。首先，按優(yōu)先級進行第一次排序，確定優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行隊列，優(yōu)先級高的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行。之后，在優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行隊列的基礎(chǔ)上，根據(jù)任務(wù)本身的期望發(fā)射時間進行排序，保證任務(wù)執(zhí)行的時間偏移量最小，進行第二次排序，形成實際任務(wù)執(zhí)行列表。根據(jù)實際任務(wù)執(zhí)行列表，進行雷達波束的編排，執(zhí)行雷達調(diào)度任務(wù)。這樣，通過優(yōu)先級排序保證了高優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行，通過對執(zhí)行隊列期望發(fā)射時間的排序能最大程度的減少任務(wù)執(zhí)行時間的偏移率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]附圖1旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束編排中雙排序法技術(shù)流程圖。

【具體實施方式】
[0006]本發(fā)明采用一種改進的插空法用于波束編排，具體實施步驟參見附圖1。
[0007]1.綜合優(yōu)先級的計算
相控陣雷達任務(wù)模型的駐留請求形式化描述:
RadarTask- {Pri, TOA, W, Tdwell, D, TaskStep, {R, α , β), beam)
其中，/Yi為該駐留任務(wù)的工作方式優(yōu)先級；Τ0Α為駐留任務(wù)期望發(fā)射時間即任務(wù)到達時間；W是任務(wù)時間窗，時間窗即指調(diào)度分配的波束駐留實際執(zhí)行時間可在它的期望執(zhí)行時間前后移動的范圍'Tdwell為任務(wù)駐留時間即任務(wù)執(zhí)行所需時間長度W表示任務(wù)的絕對截止期，即任務(wù)必須在該時刻前執(zhí)行完畢-,TaskSt印為任務(wù)自動生成的周期即更新率；0?，α，β)為期望波束位置。任務(wù)調(diào)度模塊將根據(jù)雷達申請任務(wù)的相關(guān)屬性參數(shù)進行綜合優(yōu)先級的計算。
[0008]考慮到任務(wù)的重要性和緊迫性，綜合優(yōu)先級設(shè)計首先需要遵循以下調(diào)度原則: 工作方式優(yōu)先級越高、截止期越早及任務(wù)空閑時間越短的任務(wù)的綜合優(yōu)先級越高，即越早得到調(diào)度；綜合優(yōu)先級值計算結(jié)果相同時，采用FIFO的準則進行調(diào)整。
2.任務(wù)類型
執(zhí)行任務(wù)包括:搜索、目標粗跟、目標精跟、目標確認、目標重新捕獲、高重頻掃描等。每種任務(wù)建立一個任務(wù)隊列。
[0009]3.調(diào)度間隔大小的設(shè)計
調(diào)度間隔設(shè)置的目的是為了滿足系統(tǒng)實時調(diào)度的要求，因此設(shè)計調(diào)度間隔的原則是既要滿足系統(tǒng)總體對調(diào)度的任務(wù)延遲性要求(主要取決于雷達數(shù)據(jù)率要求等)，又要滿足單任務(wù)的完整性要求。本文中設(shè)置調(diào)度間隔為100ms。
[0010]4.調(diào)度過程
每個任務(wù)請求包含以下信息:請求ID號、事件優(yōu)先級、波束駐留時間、期望發(fā)射時間、波束指向、動態(tài)時間窗。動態(tài)時間窗的含義是，波束駐留的實際發(fā)射時間在期望發(fā)射時間前后能移動的有效范圍，當(dāng)任務(wù)申請的期望發(fā)射時刻與駐留時間長的時間段內(nèi)有其他優(yōu)先級更高的任務(wù)，則在動態(tài)時間段內(nèi)進行延遲分配。動態(tài)時間段的設(shè)置，可以盡可能地保證各個任務(wù)的及時分配，減少了由于任務(wù)沖突而產(chǎn)生的無效申請。過程如下:
(1)在時間上按照10ms為一個分配單元，接收各種工作模式的任務(wù)申請，形成待調(diào)度的申請任務(wù)隊列；
(2)從申請任務(wù)隊列中把期望執(zhí)行時間在下一個調(diào)度間隔內(nèi)的所有任務(wù)取出，并分配綜合優(yōu)先級；
(3)累加所有取出的任務(wù)執(zhí)行需要的時間；
(4)若時間和小于100ms，則把任務(wù)按照期望發(fā)射時間排序后，形成執(zhí)行隊列；
(5)若時間和大于100ms，則按照優(yōu)先級隊列順序，取出每個任務(wù)并累加時間，當(dāng)大于等于10ms時，把累加的任務(wù)按照期望發(fā)射時間排序后形成執(zhí)行隊列；
(6)把為參與累加的任務(wù)，進行時間窗判斷，符合下個調(diào)度間隔，則寫入延遲隊列，否則寫入刪除隊列。
【權(quán)利要求】
1.一種利用雙排序法在二維旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:雷達的調(diào)度模型基于時間窗和綜合優(yōu)先級，雷達的任務(wù)設(shè)置一個綜合的優(yōu)先級和時間窗，任務(wù)只有在時間窗內(nèi)才可被有效執(zhí)行，在每個調(diào)度間隔內(nèi)，首先對執(zhí)行隊列進行優(yōu)先級排序，在調(diào)度間隔的約束下取出能夠在本間隔內(nèi)可以執(zhí)行的任務(wù)，然后按照任務(wù)的期望發(fā)射時間排序，生成任務(wù)執(zhí)行隊列，剩余任務(wù)加入延遲列表，在下個調(diào)度周期產(chǎn)生任務(wù)請求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雙排序法在二維旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:在任務(wù)負載量過載的情況下，按照優(yōu)先級進行按高到低進行排序，把重要的任務(wù)排在隊列的前面，在調(diào)度間隔內(nèi)優(yōu)先執(zhí)行高優(yōu)先級的任務(wù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用雙排序法在二維旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:按照優(yōu)先級排序后取出任務(wù)形成調(diào)度間隔內(nèi)任務(wù)隊列，對任務(wù)隊列按照期望發(fā)射時間進行排序，能夠使任務(wù)執(zhí)行偏移率最小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用雙排序法在二維旋轉(zhuǎn)相控陣雷達波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:按照任務(wù)的期望發(fā)射時間排序后，根據(jù)完成任務(wù)需要的駐留時間，把上個任務(wù)的結(jié)束時刻作為下個任務(wù)的執(zhí)行時刻，對每個任務(wù)的執(zhí)行時刻進行重新賦值，保證時間的最大利用率。
【文檔編號】G01S7/02GK104076333SQ201410316959
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月5日
【發(fā)明者】李紀三, 尹曉燕, 侯嬌 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所