专利名称：相控阵雷达任务调度方法
技术领域：
本发明属于雷达系统技术领域，涉及一种相控阵雷达任务调度方法，具体为一种基于时间指针和脉冲交错技术的任务调度方法。
背景技术：
灵活有效的任务调度方法是发挥相控阵雷达多功能优势的基础，也是区别于其他雷达的重要特征之一。任务调度方法的目的就在于安排各种事件请求的执行序列，以期望获得最优的雷达性能。相控阵雷达任务调度方法主要分为两类模板法和自适应调度法，其中，模板法中的模版全部是离线设计的，指在每个调度间隔内依次安排雷达执行固定的任务，如雷达需执行5个任务，则依次执行确认、跟踪、跟踪、搜索、搜索，缺乏对系统环境的灵活性和适应 性，因此常用于单用途雷达。自适应调度法则是在满足不同工作方式优先级下，在雷达设计范围内，实时的平衡各种雷达波束请求所需要的时间、能量和计算资源，为一个调度间隔选择一个最佳雷达任务序列。对于多功能二维相控阵雷达，自适应调度法是最有效的调度方法，作为自适应调度法的一种，脉冲交错技术将脉冲之间的资源充分利用，提高资源利用率，但同时也使得交错调度模型和调度过程变得更加复杂。当前基于脉冲交错技术的不是很多，常见的有基于动态规划的脉冲交错调度法，它是建立在ο-i整数规划基础之上；基于在线脉冲交错的波束驻留调度法来充分利用驻留任务的等待期和接收期；基于调度收益的驻留调度法，它建立在一个最大化收益为目标函数的最优化数学模型之上，采用启发式规则实现脉冲交错以获得模型的次优解，有效地降低了搜索跟踪任务的任务丢失率。这些方法实现一定程度上提高了雷达资源利用率，然而由于脉冲交错模型相对理想化和简单化，通常假定雷达距离不模糊即任意目标的往返时间小于脉冲重复周期和采用基于任务的调度模型即根据任务的期望发射时间安排雷达在一个调度间隔内的任务执行序列，不适用于多样化的外部动态环境且没有充分挖掘脉冲间的雷达资源，将对相控阵雷达工作效率造成很大的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的脉冲驻留调度算法没有充分挖掘脉冲间的雷达资源的问题，提出了一种相控阵雷达任务调度方法本发明的技术方案是一种相控阵雷达资源管理方法，包括如下步骤a.汇总所有雷达事件；b.判断当前时间指针tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲；c.获取可在当前时间指针tp指向时刻执行的所有雷达事件；d.计算雷达事件综合优先级；e.获取当前时间指针tp指向时刻满足资源约束条件的雷达事件，得到最终的执行事件集合、延迟事件集合和删除事件集合。
进一步的，步骤a中所述的雷达事件包括跟踪事件、搜索事件和延迟事件。进一步的，步骤b中所述的判断tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲通过引入时间状态向量函数实现。进一步的，步骤c中所述可在tp指向时刻执行的所有雷达事件可根据事件的最早可执行时间和截止期获取。本发明的有益效果本发明的方法首先汇总所有雷达事件，判断tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲，当该时刻未被占用时，获取可在tp指向时刻执行的所有雷达事件，然后计算雷达事件综合优先级，通过资源约束条件确定各种事件集合；通过脉冲交错技术和时间指针，充分利用了驻留事件波束等待期，有效地提高了雷达系统资源利用率，降低了任务丢失率；同时考虑到了不同波形参数下脉冲交错时间和能量约束条件，更能满足复杂多变环境下要求自适应改变发射波形的需求。
图I为本发明的相控阵雷达任务调度方法流程示意图。图2为本发明实施例的雷达事件驻留情况调度结果对比效果图。图3为本发明实施例的任务丢失率对比示意图。图4为本发明实施例的平均时间偏移率对比示意图。图5为本发明实施例的时间利用率对比示意图。图6为本发明实施例的能量利用率对比示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。雷达驻留事件模型雷达波束驻留任务可以由以下模型描T= {Tr, Tn, tp, w, Id, rt, st, pri}其中，Tr为脉冲重复周期，Tn为脉冲积累个数，tp为脉冲宽度，w为时间窗长度，Id为驻留时间长度，rt和st别为任务的期望发射时间和实际执行时间，pri为工作方式优先级。在线调度时，根据对雷达回波的信号处理，可以将驻留任务细化为发射期、等待期和接收期，如ld={tx, tw, tr},其中，tx、tw及tr分别为驻留的发射期长度、等待期长度和接收期长度。为了实现脉冲交错，雷达波束驻留调度需同时满足时间资源约束和能量资源约束，时间资源约束要求驻留任务在截止期之前执行，并且驻留任务间的发射期和接收期在时间上互不抢占，因此为了便于分析待调度的任务是否满足时间约束，引入标识变量PT，用来分析当前待调度的任务与已调度成功的任务的脉冲发射期或接收期是否有重叠，记为PT= {x1； x2, ru r2, s}其中，Χι、Χ2、Γι和r2分别表示驻留任务的任意一个发射脉冲和其对应的接收脉冲的起始时刻及结束时刻，s表示该发射/接收脉冲的编号，se {O, 1,2,..., Tn-Ij。本发明的相控阵雷达任务调度方法的流程示意图如图I所示，包括如下步骤a.汇总所有雷达事件；
b.判断当前时间指针tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲；c.获取可在时间指针tp指向时刻执行的所有雷达事件；d.计算雷达事件综合优先级；e.获取tp指向时刻满足资源约束条件的雷达事件，得到最终的执行事件集合、延迟事件集合和删除事件集合。需要说明的是时间指针是参照了程序语言里指针的定义，时间指针指向当前分析时刻，按照设定的移动步长改变指向，依次指向一些时刻点并分析能在当前时间指针指向时刻点调度的任务。本领域的技术人员应该意识到，这里的时间指针其含义是清楚的。这里，步骤a中所述的雷达事件包括跟踪事件、搜索事件和延迟事件。这里，步骤b中所述的判断tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲通过引入时间状态向量函数实现。所述的时间状态向量函数具体用ΦΔ ΟΟ表示，初始化4>M(k)=0,每调度成功一个事件i则按如下方式更新时间状态向量函数ΦμΟΟ
权利要求
1.一种相控阵雷达资源管理方法，包括如下步骤 a.汇总所有雷达事件； b.判断当前时间指针tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲； C.获取可在当前时间指针tp指向时刻执行的所有雷达事件； d.计算雷达事件综合优先级； e.获取当前时间指针tp指向时刻满足资源约束条件的雷达事件，得到最终的执行事件集合、延迟事件集合和删除事件集合。
2.根据权利要求I所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤a中所述的雷达事件包括跟踪事件、搜索事件和延迟事件。
3.根据权利要求I所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤b中所述的判断tp指向时刻是否存在已调度成功的脉冲通过弓I入时间状态向量函数实现。
4.根据权利要求3所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，所述的时间状态向量函数具体用表示，初始化Φ & (k)=0，每调度成功一个事件i则按如下方式更新 其中，k={l，2，3^··}为调度时间离散间隔编号，At为调度时间离散间隔长度， = (0,1,2,···,ΓΒ(-1}，sti、tp Γ和&分别为事件i的实际执行时间、脉冲宽度、脉冲积累数和脉冲重复频率。
5.根据权利要求I所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤c中所述获取可在当前时间指针tp指向时刻执行的所有雷达事件可根据事件的最早可执行时间和截止期获取。
6.根据权利要求I所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤c中所述的可在当前时间指针tp指向时刻执行的所有雷达事件需满足 max (t0, Irti-Wi) < tp < min CrtJwi, tend) 其中，1%和Wi分别为雷达事件i的期望执行时间和时间窗，t0和tmd分别为该调度间隔的起始和终止时刻。
7.根据权利要求I所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤d中所述的计算雷达事件综合优先级具体通过工作方式优先级和截止期的线性加权实现。。
8.根据权利要求I所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤e中所述的资源约束条件具体为时间资源约束条件和能量资源约束条件。
9.根据权利要求8所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，所述的时间资源约束条件具体为 在当前时间指针P指向时刻调度任务Ti，Tk为已调度成功任意一个任务，Ti与Tk的脉冲重叠分为三种方式(A)发射脉冲间重叠；(B)接收脉冲间重叠；(C)发射脉冲与接收脉冲重叠，驻留任务Ti与Tk脉冲的三种重叠方式的时间约束条件分别为
10.根据权利要求8或9所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，所述的能量资源约束条件具体为=Ei-JAEi ( Emax，表示事件i的执行不会使系统消耗的能量超过能量阀值，其中，Ei^1为调度成功任务i前系统消耗的能量状态向量，AEi表示如果事件i执行所引起的系统消耗能量的变化量，Efflax为系统能承受的最大能量消耗，即能量阀值。
全文摘要
本发明公开了一种相控阵雷达任务调度方法，具体包括如下步骤汇总所有雷达事件；获取可在当前时间指针tp指向时刻执行的所有雷达事件；计算雷达事件综合优先级；获取tp处满足资源约束条件的雷达事件，得到最终事件类型集合。本发明的方法通过脉冲交错技术和时间指针，充分利用了驻留事件波束等待期，有效地提高了雷达系统资源利用率，降低了任务丢失率；考虑到了不同波形参数下脉冲交错时间和能量约束条件，更能满足复杂多变环境下要求自适应改变发射波形的需求。
文档编号G06F9/46GK102831009SQ201210304140
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者谢潇潇, 陈杰, 陆逸, 张伟, 陈明燕 申请人:电子科技大学