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

【技術領域】
[0001]本發明屬于相控陣雷達系統領域，特別涉及旋轉相控陣雷達資源調度中的波束編排算法。

【背景技術】
[0002]旋轉相控陣雷達在有限的時間內完成360°全空域范圍內的警戒、跟蹤、制導等任務，為實現同時多功能多任務，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類型，不同任務對應的工作方式優先級、截止期、能量消耗等因素；其次，雷達承擔的任務數量、類型往往處于動態變化中，波束調度算法應根據環境的動態變化自適應進行波束編排。此外，調度算法還應實時掌握任務的可調度性，當某個任務預期無法得到調度時，應采取合理的應對策略，保證資源的合理利用和系統效能的充分發揮。
[0003]基于優先級的波束編排算法主要有單調速率算法、截止期最早最優先(earliestdeadline first,簡稱EDF)、空閑時間最短最優先(least slack first,簡稱LSF)、最早放行最優先、可達截止期最早最優先、價值最高最優先、價值密度最大最優先等策。這些算法應用在固定面陣相控陣雷達中，取得了較好的效果，但是在旋轉相控陣雷達中應用受到了限制。旋轉相控陣雷達作360度的機械旋轉，空域會出現暫時的波束不可達，對應的時間窗更小，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編排算法。


【發明內容】

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

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0006]本發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.綜合優先級的計算
相控陣雷達任務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為該駐留任務的工作方式優先級；Τ0Α為駐留任務期望發射時間即任務到達時間；W是任務時間窗，時間窗即指調度分配的波束駐留實際執行時間可在它的期望執行時間前后移動的范圍'Tdwell為任務駐留時間即任務執行所需時間長度W表示任務的絕對截止期，即任務必須在該時刻前執行完畢-,TaskSt印為任務自動生成的周期即更新率；0?，α，β)為期望波束位置。任務調度模塊將根據雷達申請任務的相關屬性參數進行綜合優先級的計算。
[0008]考慮到任務的重要性和緊迫性，綜合優先級設計首先需要遵循以下調度原則: 工作方式優先級越高、截止期越早及任務空閑時間越短的任務的綜合優先級越高，即越早得到調度；綜合優先級值計算結果相同時，采用FIFO的準則進行調整。
2.任務類型
執行任務包括: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。每種任務建立一個任務隊列。
[0009]3.調度間隔大小的設計
調度間隔設置的目的是為了滿足系統實時調度的要求，因此設計調度間隔的原則是既要滿足系統總體對調度的任務延遲性要求(主要取決于雷達數據率要求等)，又要滿足單任務的完整性要求。本文中設置調度間隔為100ms。
[0010]4.調度過程
每個任務請求包含以下信息:請求ID號、事件優先級、波束駐留時間、期望發射時間、波束指向、動態時間窗。動態時間窗的含義是，波束駐留的實際發射時間在期望發射時間前后能移動的有效范圍，當任務申請的期望發射時刻與駐留時間長的時間段內有其他優先級更高的任務，則在動態時間段內進行延遲分配。動態時間段的設置，可以盡可能地保證各個任務的及時分配，減少了由于任務沖突而產生的無效申請。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申請，形成待調度的申請任務隊列；
(2)從申請任務隊列中把期望執行時間在下一個調度間隔內的所有任務取出，并分配綜合優先級；
(3)累加所有取出的任務執行需要的時間；
(4)若時間和小于100ms，則把任務按照期望發射時間排序后，形成執行隊列；
(5)若時間和大于100ms，則按照優先級隊列順序，取出每個任務并累加時間，當大于等于10ms時，把累加的任務按照期望發射時間排序后形成執行隊列；
(6)把為參與累加的任務，進行時間窗判斷，符合下個調度間隔，則寫入延遲隊列，否則寫入刪除隊列。
【權利要求】
1.一種利用雙排序法在二維旋轉相控陣雷達波束編排中的應用技術，其特征在于:雷達的調度模型基于時間窗和綜合優先級，雷達的任務設置一個綜合的優先級和時間窗，任務只有在時間窗內才可被有效執行，在每個調度間隔內，首先對執行隊列進行優先級排序，在調度間隔的約束下取出能夠在本間隔內可以執行的任務，然后按照任務的期望發射時間排序，生成任務執行隊列，剩余任務加入延遲列表，在下個調度周期產生任務請求。
2.根據權利要求1所述的利用雙排序法在二維旋轉相控陣雷達波束編排中的應用技術，其特征在于:在任務負載量過載的情況下，按照優先級進行按高到低進行排序，把重要的任務排在隊列的前面，在調度間隔內優先執行高優先級的任務。
3.根據權利要求2所述的利用雙排序法在二維旋轉相控陣雷達波束編排中的應用技術，其特征在于:按照優先級排序后取出任務形成調度間隔內任務隊列，對任務隊列按照期望發射時間進行排序，能夠使任務執行偏移率最小。
4.根據權利要求3所述的利用雙排序法在二維旋轉相控陣雷達波束編排中的應用技術，其特征在于:按照任務的期望發射時間排序后，根據完成任務需要的駐留時間，把上個任務的結束時刻作為下個任務的執行時刻，對每個任務的執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 優先權日:2014年7月5日
【發明者】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