一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法。包括如下步驟：以每個調(diào)度周期為一個單元，實時生成雷達任務(wù)；獲取雷達任務(wù)特征參數(shù)；把任務(wù)分配給各個陣面；分別對各陣面雷達任務(wù)綜合優(yōu)先級進行計算；選擇工作模式，在雷達資源約束條件下對雷達任務(wù)進行調(diào)度，分別得到各陣面最終執(zhí)行任務(wù)隊列；若調(diào)度沒結(jié)束，則更新參數(shù)，繼續(xù)從第一步開始執(zhí)行下一個調(diào)度周期。本發(fā)明的方法實現(xiàn)了多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達的任務(wù)調(diào)度：通過對各陣面有分別地計算任務(wù)綜合優(yōu)先級，充分發(fā)揮了各陣面的優(yōu)勢；通過對各陣面的資源使用情況進行控制，能靈活地針對具體探測環(huán)境，有效充分利用雷達資源，從而發(fā)揮相控陣雷達多任務(wù)和多功能的優(yōu)勢。
【專利說明】一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法，具體為一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂相控陣雷達調(diào)度是指在給定雷達任務(wù)請求集合的條件下，雷達調(diào)度器依據(jù)某種準則來安排給出各種任務(wù)請求的執(zhí)行序列，以期望在滿足系統(tǒng)約束的同時達到某種意義上的最優(yōu)調(diào)度效果。
[0003]由于相控陣雷達本身所具有的波束捷變的特點，通常相控陣雷達的天線陣面是固定的。由于成本限制和相控陣天線的昂貴費用，相控陣雷達經(jīng)常面臨著用少于三塊或四塊陣面完成半球覆蓋的需求。作為替換，兩個或三個陣面組合在一起，通過旋轉(zhuǎn)，能在一段掃描時間內(nèi)完成全空域覆蓋。當然這樣就帶來了雷達任務(wù)調(diào)度方法的復(fù)雜性:由多陣面導致的任務(wù)在陣面間的分配的復(fù)雜性；由旋轉(zhuǎn)導致的任務(wù)調(diào)度方法的時間約束復(fù)雜性。
[0004]目前國內(nèi)在雷達任務(wù)調(diào)度方法上的研究都是針對單陣面固定相控陣雷達。比較有代表性的論文有《相控陣雷達自適應(yīng)資源管理技術(shù)研究》，專利有“一種相控陣雷達資源管理方法”(專利號102323972B)。迄今為止，尚未見到針對多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達的任務(wù)調(diào)度方法。國外有一些關(guān)于旋轉(zhuǎn)相控陣雷達資源管理方法的論文，如《Resourcemanagement for a rotating mult1-function radar))和〈〈Radar resource managementfor mechanically rotated electronically scanned phased array radars〉〉，但是上述兩篇論文中都沒有給出具體的調(diào)度方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法中都沒有考慮多陣面和旋轉(zhuǎn)的問題，而提出的一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法，包括以下步驟:
a.以每個調(diào)度周期為一個單元，實時生成雷達任務(wù)；
b.獲取雷達任務(wù)的特征參數(shù)；
c.把任務(wù)分配給各個陣面；
d.分別對各陣面雷達任務(wù)綜合優(yōu)先級進行計算；
e.選擇工作模式，在雷達資源約束條件下對雷達任務(wù)進行調(diào)度，分別得到各陣面最終執(zhí)行任務(wù)隊列；
f.若調(diào)度沒結(jié)束，則更新參數(shù)，繼續(xù)從步驟a開始執(zhí)行。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(1)實現(xiàn)了多陣面和旋轉(zhuǎn)體制下的相控陣雷達的任務(wù)調(diào)度，而多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達相對固定陣面相控陣雷達，所帶來的好處主要有兩點:一是在全空域掃描情況下節(jié)約了成本；一是在方位角上減弱了波束展寬和增益減少的影響；(2)通過對各陣面分別設(shè)計任務(wù)綜合優(yōu)先級計算方法，充分發(fā)揮各陣面的特長，實現(xiàn)了任務(wù)的合理分配；(3)通過對各陣面資源使用情況的控制，實現(xiàn)了資源的合理配置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明實施例的兩陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達工作示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實施例的兩陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行說明，應(yīng)當理解，此處所描述的附圖和實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0011]實施例中相控陣天線采用兩塊陣面，如圖1所示。
[0012]本發(fā)明的多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法流程示意圖如圖2所示，包括以下步驟:
a.以每個調(diào)度周期為一個單元，實時生成雷達任務(wù)；
b.獲取雷達任務(wù)的特征參數(shù)；
c.把任務(wù)分配給各個陣面；
d.分別對各陣面雷達任務(wù)綜合優(yōu)先級進行計算；
e.選擇工作模式，在雷達資源約束條件下對雷達任務(wù)進行調(diào)度，分別得到各陣面最終執(zhí)行任務(wù)隊列；
f.若調(diào)度沒結(jié)束，則更新參數(shù)，繼續(xù)從步驟a開始執(zhí)行。
[0013]本實施例中，步驟a中實時生成的任務(wù)包括搜索任務(wù)，確認任務(wù)，普通跟蹤任務(wù)，精密跟蹤任務(wù)，失跟處理任務(wù)(丟失后重新搜索)。初始時，所有任務(wù)都為搜索任務(wù)；當搜索任務(wù)發(fā)現(xiàn)目標后，即變?yōu)榇_認任務(wù)；確認成功，即變?yōu)楦櫲蝿?wù)；跟蹤任務(wù)又分為普通跟蹤任務(wù)和精密跟蹤任務(wù)；當跟蹤任務(wù)重照間隔超過要求時間間隔(即任務(wù)數(shù)據(jù)率)，變?yōu)槭Ц幚砣蝿?wù)。
[0014]步驟b中所述的特征參數(shù)包括目標距離，目標方位角，目標俯仰角，任務(wù)初始工作方式優(yōu)先級，任務(wù)駐留時間，由雷達陣面旋轉(zhuǎn)導致的任務(wù)臨時截止期，由數(shù)據(jù)率決定的任務(wù)截止期。
[0015]則每個任務(wù)可記為-JaskiR, Azh Ek，Pt，D，Dt, Ts)。其中R，紙:Ele依次為目標距
離、方位角和俯仰角。Pt為任務(wù)的工作方式優(yōu)先級，按搜索任務(wù)、確認任務(wù)、普通跟蹤任務(wù)、精密跟蹤任務(wù)、失跟處理任務(wù)的重要性別設(shè)定不同的優(yōu)先級為任務(wù)截止期，其定義為，在這個時刻之前，任務(wù)必須執(zhí)行一次。這個時刻由雷達設(shè)計所要求的各種任務(wù)的數(shù)據(jù)率所決定，D的具體計算方法為:D = 7；+2；,其中/；為任務(wù)上次執(zhí)行時間，初始為0，7；為雷達設(shè)
計要求所規(guī)定的同一任務(wù)兩次照射之間的最長時間間隔(數(shù)據(jù)率)，不同類型的任務(wù)這一時間間隔通常是不一樣的。初始都為搜索任務(wù)。久為任務(wù)臨時截止期，其定義為由于陣面的旋轉(zhuǎn)，目標在緊接著的一次離開天線陣面波束掃描范圍的時刻，考慮到任務(wù)有一定的持續(xù)時間，即任務(wù)駐留時間，Dt的具體計算方法為'Dt = 7； —/；，其中T0為目標位置離開雷達波束照射范圍的時刻，Td為任務(wù)駐留時間，通常每種類型的任務(wù)駐留時間是不同的。[0016]步驟c的任務(wù)分配方法具體如下:根據(jù)陣面的旋轉(zhuǎn)角度，雷達波束掃描范圍和目標的位置決定當前時刻雷達任務(wù)分配給哪一個陣面:當目標的位置在某一陣面波束掃描范圍內(nèi)，則此雷達任務(wù)分配給該陣面。
[0017]本實施例考慮兩個陣面，在一個調(diào)度周期中，兩塊陣面波束掃描范圍分別為和O 2，最大作用距離分別為TPlmax和7?2_，任務(wù)分配具體計算方法如下:
若(紙m €?i,則任務(wù)分配給陣面i;同樣地，若(加周e m且
R ^ ，則任務(wù)分配 給陣面2。
[0018]步驟d中各陣面雷達任務(wù)的綜合優(yōu)先級計算方法采用了一種考慮空域優(yōu)先級的優(yōu)先級表方法，具體步驟如下:
dl.根據(jù)作戰(zhàn)需求以及雷達性能，對探測空域進行劃分，確定每個空域的空域優(yōu)先級
Pr'
d2.每個任務(wù)的工作方式優(yōu)先級A與其所在空域的空域優(yōu)先級慫相加，得到每個任務(wù)
的空域-工作方式優(yōu)先級:Pn=Pr+Pt ;
d3.把任務(wù)按照空域-工作方式優(yōu)先級從大到小排序，空域-工作方式優(yōu)先級相同的情況下按照臨時截止時間從小到大排序，按排序后的順序依次為每個任務(wù)編號，每個任務(wù)得到一個優(yōu)先級序號i (i = l.2…/7)，其中，/7為任務(wù)個數(shù)；
d4.把任務(wù)截止期D按從小到大的順序排序，每個任務(wù)得到一個截止期序號j‘C/=l.2-
n)；
d5.根據(jù)雷達作戰(zhàn)需求，按下面四種方法計算任務(wù)綜合優(yōu)先級/^ 0°越小，任務(wù)越早執(zhí)行):(A)傾向于空域-工作方式優(yōu)先級的計算方法，即具有同一截止期的任務(wù)，空域-工作方式優(yōu)先級越高的任務(wù)具有更高的優(yōu)先級；(B)傾向于截止期的計算方法，即同一空域-工作方式優(yōu)先級等級的任務(wù)，截止期較早的任務(wù)具有更高的優(yōu)先級；(C)傾向于空域-工作方式優(yōu)先級的加權(quán)算法，即引入一個權(quán)重參數(shù)《，加強對空域-工作方式優(yōu)先級的傾向；(D)傾向于截止期的加權(quán)算法，即引入一個權(quán)重參數(shù)2，加強對截止期的傾向，四種方法具體計算方法如下:
(A) P= (6/+ j-l).(f+ j -2)/2 +.?；
CB) P = (t + j_I)-(J + j-2)/2 + j ；
(0尸=(0；.(1 — 1 —溝+2」一2)<1 + 用/2+;,其中，多=40 —為/0:」；
(D ) P= (a-1； J-l-jff)+2-1-2)-(j + ^)/2 + j , K 中，= [(1- 2)/a」。
[0019]這里，根據(jù)各陣面特性及雷達的性能要求，步驟dl中每個陣面的空域劃分和優(yōu)先級的設(shè)定可以相同也可以不同。同樣，步驟d5中四種基于優(yōu)先級表的綜合優(yōu)先級計算方法可根據(jù)雷達設(shè)計要求采用一種或幾種，各陣面采用的方法可以相同也可以不同。
[0020]經(jīng)過步驟d的綜合優(yōu)先級之后，任務(wù)可以記為％成(昃，在
任務(wù)參數(shù)里多了一個綜合優(yōu)先級參數(shù)。因為優(yōu)先級表方法能保證所有任務(wù)都能分配到一個唯一的優(yōu)先級，所以把所有任務(wù)按照優(yōu)先級從小到大的順序依次送入待執(zhí)行隊列，通過步驟e，確定是否滿足工作模式和資源約束條件。[0021]步驟e中所述的工作模式具體為:設(shè)定各陣面在一次調(diào)度周期內(nèi)搜索任務(wù)占用時間資源與所有任務(wù)占用時間資源的最小比例3**1和最大比例口》01 ? ( 0 — > -^rnax — ^ )，統(tǒng)稱
力”不同的^對應(yīng)于不同的工作模式。每個陣面的7可以相同也可以不同，任一陣面的^改變都視為改變工作模式。例如，需要陣面I主要負責搜索任務(wù)，陣面2主要負責跟蹤任務(wù)，則可對陣面I設(shè)置:= 0.7 ,:71_ = I對陣面2設(shè)置d = 0.1, d = CL5這種工作
模式保證陣面I至少有70%的時間用來執(zhí)行搜索任務(wù)，而陣面2最少有50%的時間，最多有90%的時間用來執(zhí)行跟蹤任務(wù)。
[0022]設(shè)定工作模式后，每次生成執(zhí)行任務(wù)時都先計算I ,其中兄為一個調(diào)度周期內(nèi)搜索任務(wù)占用的時間資源，為一個調(diào)度周期內(nèi)所有任務(wù)占用的時間資源。當盡IRm € H I，則將任務(wù)送入執(zhí)行隊列，否則不執(zhí)行該任務(wù)。
`[0023]步驟e中所述的資源約束條件具體為=^1+A^ ,其中，I1為一個調(diào)度周期
內(nèi)第A個任務(wù)被調(diào)度前時間資源使用情況，為第A個任務(wù)執(zhí)行所引起的系統(tǒng)時間資源使用的變化量，/?為一個調(diào)度周期的總時間資源。
[0024]本發(fā)明的方法實現(xiàn)了多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達的任務(wù)調(diào)度:通過對各陣面有分別地計算任務(wù)綜合優(yōu)先級，充分發(fā)揮了各陣面的優(yōu)勢，體現(xiàn)了各陣面對探測任務(wù)的不同側(cè)重，尤其是采用納入空域優(yōu)先級的綜合優(yōu)先級計算方法，體現(xiàn)了各陣面對探測范圍的不同側(cè)重；通過對各陣面的資源使用情況進行控制，即改變工作模式，能靈活地針對具體探測環(huán)境，有效充分利用雷達資源，從而發(fā)揮相控陣雷達多任務(wù)和多功能的優(yōu)勢。
[0025]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)`明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法，包括以下步驟: a.以每個調(diào)度周期為一個單元，實時生成雷達任務(wù)； b.獲取雷達任務(wù)的特征參數(shù)； c.把任務(wù)分配給各個陣面； d.分別對各陣面雷達任務(wù)綜合優(yōu)先級進行計算； e.選擇工作模式，在雷達資源約束條件下對雷達任務(wù)進行調(diào)度，分別得到各陣面最終執(zhí)行任務(wù)隊列； f.若調(diào)度沒結(jié)束，則更新參數(shù)，繼續(xù)從步驟a開始執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟d中各陣面雷達任務(wù)的綜合優(yōu)先級計算方法采用了一種考慮空域優(yōu)先級的優(yōu)先級表方法，具體步驟如下: dl.針對每個陣面，按照其探測性能，對其探測空域進行劃分，確定每個子空域的優(yōu)先級； d2.當任務(wù)分配給 某個陣面后，把任務(wù)所在子空域的空域優(yōu)先級加上任務(wù)的工作方式優(yōu)先級，得到空域_工作方式優(yōu)先級； d3.考慮空域-工作方式優(yōu)先級、任務(wù)臨時截止期和任務(wù)截止期，用優(yōu)先級表方法對任務(wù)綜合優(yōu)先級進行設(shè)計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟e中所述的工作模式具體為:設(shè)定各陣面在一次調(diào)度周期內(nèi)搜索任務(wù)占用時間資源與所有任務(wù)占用時間資源的最小比例^?^和最大比例^?1 ,其中O SS I，統(tǒng)稱為及,不同的？對應(yīng)于不同的工作模式，每個陣面的3可以相同也可以不同，任一陣面的^改變都視為改變工作模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多陣面旋轉(zhuǎn)相控陣雷達任務(wù)調(diào)度方法，其特征在于，所述步驟e中所述的資源約束條件具體為'Rk' +ARk≤/P，其中，Rk'為一個調(diào)度周期內(nèi)第左個任務(wù)被調(diào)度前時間資源使用情況，為第A個任務(wù)執(zhí)行所引起的系統(tǒng)時間資源使用的變化量，為一個調(diào)度周期的總時間資源。
【文檔編號】G06F19/00GK103617359SQ201310640129
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】涂剛毅, 程小楓, 侯澤欣 申請人:中國船舶重工集團公司第七二四研究所