基于双排序的旋转相控阵雷达波束自适应编排的实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种二维度旋转相控阵雷达波束驻留的双排序自适应编排算法。该方法主要适用于旋转相控阵雷达的波束驻留任务编排。每个驻留任务包括以下属性：优先级、驻留时间、期望执行时刻、时间窗、实际执行时刻、方位、仰角。双排序法的第一次排序是指先按优先级高低对驻留任务排序，受调度间隔大小(通常为50毫秒或者100毫秒)的限制，根据任务的驻留时间，取出本间隔能够执行的任务。双排序法的第二次排序是指对取出的任务按照期望执行时刻的先后排序。把第一个任务的实际执行时刻设置为本间隔的开始时刻，第二个任务的执行时刻设置为第一个任务的结束时刻，依次设置。
【专利说明】基于双排序的旋转相控阵雷达波束自适应编排的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于相控阵雷达系统领域，特别涉及旋转相控阵雷达资源调度中的波束编排算法。
【背景技术】
[0002]旋转相控阵雷达在有限的时间内完成360°全空域范围内的警戒、跟踪、制导等任务，为实现同时多功能多任务，提高雷达探测效能，必须对时间资源进行有效管理与合理分配。在这一过程中，波束驻留编排算法的选取对优化雷达整体性能具有举足轻重的作用。首先，波束驻留编排算法需充分考虑不同任务类型，不同任务对应的工作方式优先级、截止期、能量消耗等因素；其次，雷达承担的任务数量、类型往往处于动态变化中，波束调度算法应根据环境的动态变化自适应进行波束编排。此外，调度算法还应实时掌握任务的可调度性，当某个任务预期无法得到调度时，应采取合理的应对策略，保证资源的合理利用和系统效能的充分发挥。
[0003]基于优先级的波束编排算法主要有单调速率算法、截止期最早最优先(earliestdeadline first,简称EDF)、空闲时间最短最优先(least slack first,简称LSF)、最早放行最优先、可达截止期最早最优先、价值最高最优先、价值密度最大最优先等策。这些算法应用在固定面阵相控阵雷达中，取得了较好的效果，但是在旋转相控阵雷达中应用受到了限制。旋转相控阵雷达作360度的机械旋转，空域会出现暂时的波束不可达，对应的时间窗更小，对实时性要求更高，基于此本文提出了基于双排序的波束自适应编排算法。
【发明内容】
[0004]本发明在具有时间窗和优先级的相控阵雷达自适应波束调度算法基础上，提出了一种改进算法。每个驻留任务设置以下属性:优先级、驻留时间、期望执行时刻、时间窗、实际执行时刻、方位、仰角。综合考虑雷达任务执行时间窗和综合优先级。对雷达每个任务计算一个综合优先级；根据任务的期望执行时刻，确定执行的时间窗。首先，按优先级进行第一次排序，确定优先级任务执行队列，优先级高的任务优先执行。之后，在优先级任务执行队列的基础上，根据任务本身的期望发射时间进行排序，保证任务执行的时间偏移量最小，进行第二次排序，形成实际任务执行列表。根据实际任务执行列表，进行雷达波束的编排，执行雷达调度任务。这样，通过优先级排序保证了高优先级任务优先执行，通过对执行队列期望发射时间的排序能最大程度的减少任务执行时间的偏移率。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]附图1旋转相控阵雷达波束编排中双排序法技术流程图。
【具体实施方式】
[0006]本发明采用一种改进的插空法用于波束编排，具体实施步骤参见附图1。
[0007]1.综合优先级的计算
相控阵雷达任务模型的驻留请求形式化描述:
RadarTask- {Pri, TOA, W, Tdwell, D, TaskStep, {R, α , β), beam)
其中，/Yi为该驻留任务的工作方式优先级；Τ0Α为驻留任务期望发射时间即任务到达时间；W是任务时间窗，时间窗即指调度分配的波束驻留实际执行时间可在它的期望执行时间前后移动的范围'Tdwell为任务驻留时间即任务执行所需时间长度W表示任务的绝对截止期，即任务必须在该时刻前执行完毕-,TaskSt印为任务自动生成的周期即更新率；0?，α，β)为期望波束位置。任务调度模块将根据雷达申请任务的相关属性参数进行综合优先级的计算。
[0008]考虑到任务的重要性和紧迫性，综合优先级设计首先需要遵循以下调度原则: 工作方式优先级越高、截止期越早及任务空闲时间越短的任务的综合优先级越高，即越早得到调度；综合优先级值计算结果相同时，采用FIFO的准则进行调整。
2.任务类型
执行任务包括:搜索、目标粗跟、目标精跟、目标确认、目标重新捕获、高重频扫描等。每种任务建立一个任务队列。
[0009]3.调度间隔大小的设计
调度间隔设置的目的是为了满足系统实时调度的要求，因此设计调度间隔的原则是既要满足系统总体对调度的任务延迟性要求(主要取决于雷达数据率要求等)，又要满足单任务的完整性要求。本文中设置调度间隔为100ms。
[0010]4.调度过程
每个任务请求包含以下信息:请求ID号、事件优先级、波束驻留时间、期望发射时间、波束指向、动态时间窗。动态时间窗的含义是，波束驻留的实际发射时间在期望发射时间前后能移动的有效范围，当任务申请的期望发射时刻与驻留时间长的时间段内有其他优先级更高的任务，则在动态时间段内进行延迟分配。动态时间段的设置，可以尽可能地保证各个任务的及时分配，减少了由于任务冲突而产生的无效申请。过程如下:
(1)在时间上按照10ms为一个分配单元，接收各种工作模式的任务申请，形成待调度的申请任务队列；
(2)从申请任务队列中把期望执行时间在下一个调度间隔内的所有任务取出，并分配综合优先级；
(3)累加所有取出的任务执行需要的时间；
(4)若时间和小于100ms，则把任务按照期望发射时间排序后，形成执行队列；
(5)若时间和大于100ms，则按照优先级队列顺序，取出每个任务并累加时间，当大于等于10ms时，把累加的任务按照期望发射时间排序后形成执行队列；
(6)把为参与累加的任务，进行时间窗判断，符合下个调度间隔，则写入延迟队列，否则写入删除队列。
【权利要求】
1.一种利用双排序法在二维旋转相控阵雷达波束编排中的应用技术，其特征在于:雷达的调度模型基于时间窗和综合优先级，雷达的任务设置一个综合的优先级和时间窗，任务只有在时间窗内才可被有效执行，在每个调度间隔内，首先对执行队列进行优先级排序，在调度间隔的约束下取出能够在本间隔内可以执行的任务，然后按照任务的期望发射时间排序，生成任务执行队列，剩余任务加入延迟列表，在下个调度周期产生任务请求。
2.根据权利要求1所述的利用双排序法在二维旋转相控阵雷达波束编排中的应用技术，其特征在于:在任务负载量过载的情况下，按照优先级进行按高到低进行排序，把重要的任务排在队列的前面，在调度间隔内优先执行高优先级的任务。
3.根据权利要求2所述的利用双排序法在二维旋转相控阵雷达波束编排中的应用技术，其特征在于:按照优先级排序后取出任务形成调度间隔内任务队列，对任务队列按照期望发射时间进行排序，能够使任务执行偏移率最小。
4.根据权利要求3所述的利用双排序法在二维旋转相控阵雷达波束编排中的应用技术，其特征在于:按照任务的期望发射时间排序后，根据完成任务需要的驻留时间，把上个任务的结束时刻作为下个任务的执行时刻，对每个任务的执行时刻进行重新赋值，保证时间的最大利用率。
【文档编号】G01S7/02GK104076333SQ201410316959
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月5日 优先权日:2014年7月5日
【发明者】李纪三, 尹晓燕, 侯娇 申请人:中国船舶重工集团公司第七二四研究所