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基于雙排序的旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)波束自適應(yīng)編排的實(shí)現(xiàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種二維度旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)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?yán)走_(dá)的波束駐留任務(wù)編排。每個(gè)駐留任務(wù)包括以下屬性：優(yōu)先級(jí)、駐留時(shí)間、期望執(zhí)行時(shí)刻、時(shí)間窗、實(shí)際執(zhí)行時(shí)刻、方位、仰角。雙排序法的第一次排序是指先按優(yōu)先級(jí)高低對(duì)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(shí)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(duì)取出的任務(wù)按照期望執(zhí)行時(shí)刻的先后排序。把第一個(gè)任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行時(shí)刻設(shè)置為本間隔的開(kāi)始時(shí)刻，第二個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)刻設(shè)置為第一個(gè)任務(wù)的結(jié)束時(shí)刻，依次設(shè)置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于雙排序的旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)波束自適應(yīng)編排的實(shí)現(xiàn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)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?yán)走_(dá)在有限的時(shí)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(shí)現(xiàn)同時(shí)多功能多任務(wù)，提高雷達(dá)探測(cè)效能，必須對(duì)時(shí)間資源進(jìn)行有效管理與合理分配。在這一過(guò)程中，波束駐留編排算法的選取對(duì)優(yōu)化雷達(dá)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(lèi)型，不同任務(wù)對(duì)應(yīng)的工作方式優(yōu)先級(jí)、截止期、能量消耗等因素；其次，雷達(dá)承擔(dān)的任務(wù)數(shù)量、類(lèi)型往往處于動(dòng)態(tài)變化中，波束調(diào)度算法應(yīng)根據(jù)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化自適應(yīng)進(jìn)行波束編排。此外，調(diào)度算法還應(yīng)實(shí)時(shí)掌握任務(wù)的可調(diào)度性，當(dāng)某個(gè)任務(wù)預(yù)期無(wú)法得到調(diào)度時(shí)，應(yīng)采取合理的應(yīng)對(duì)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(jí)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(jiǎn)稱(chēng)EDF)、空閑時(shí)間最短最優(yōu)先(least slack first,簡(jiǎn)稱(chēng)LSF)、最早放行最優(yōu)先、可達(dá)截止期最早最優(yōu)先、價(jià)值最高最優(yōu)先、價(jià)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?yán)走_(dá)中，取得了較好的效果，但是在旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)中應(yīng)用受到了限制。旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)作360度的機(jī)械旋轉(zhuǎn)，空域會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的波束不可達(dá)，對(duì)應(yīng)的時(shí)間窗更小，對(duì)實(shí)時(shí)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(shí)間窗和優(yōu)先級(jí)的相控陣?yán)走_(dá)自適應(yīng)波束調(diào)度算法基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)算法。每個(gè)駐留任務(wù)設(shè)置以下屬性:優(yōu)先級(jí)、駐留時(shí)間、期望執(zhí)行時(shí)刻、時(shí)間窗、實(shí)際執(zhí)行時(shí)刻、方位、仰角。綜合考慮雷達(dá)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間窗和綜合優(yōu)先級(jí)。對(duì)雷達(dá)每個(gè)任務(wù)計(jì)算一個(gè)綜合優(yōu)先級(jí)；根據(jù)任務(wù)的期望執(zhí)行時(shí)刻，確定執(zhí)行的時(shí)間窗。首先，按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行第一次排序，確定優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行。之后，在優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行隊(duì)列的基礎(chǔ)上，根據(jù)任務(wù)本身的期望發(fā)射時(shí)間進(jìn)行排序，保證任務(wù)執(zhí)行的時(shí)間偏移量最小，進(jìn)行第二次排序，形成實(shí)際任務(wù)執(zhí)行列表。根據(jù)實(shí)際任務(wù)執(zhí)行列表，進(jìn)行雷達(dá)波束的編排，執(zhí)行雷達(dá)調(diào)度任務(wù)。這樣，通過(guò)優(yōu)先級(jí)排序保證了高優(yōu)先級(jí)任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行，通過(guò)對(duì)執(zhí)行隊(duì)列期望發(fā)射時(shí)間的排序能最大程度的減少任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的偏移率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]附圖1旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)波束編排中雙排序法技術(shù)流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0006]本發(fā)明采用一種改進(jìn)的插空法用于波束編排，具體實(shí)施步驟參見(jiàn)附圖1。
[0007]1.綜合優(yōu)先級(jí)的計(jì)算
相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)模型的駐留請(qǐng)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(jí)；Τ0Α為駐留任務(wù)期望發(fā)射時(shí)間即任務(wù)到達(dá)時(shí)間；W是任務(wù)時(shí)間窗，時(shí)間窗即指調(diào)度分配的波束駐留實(shí)際執(zhí)行時(shí)間可在它的期望執(zhí)行時(shí)間前后移動(dòng)的范圍'Tdwell為任務(wù)駐留時(shí)間即任務(wù)執(zhí)行所需時(shí)間長(zhǎng)度W表示任務(wù)的絕對(duì)截止期，即任務(wù)必須在該時(shí)刻前執(zhí)行完畢-,TaskSt印為任務(wù)自動(dòng)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(dá)申請(qǐng)任務(wù)的相關(guān)屬性參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)先級(jí)的計(jì)算。
[0008]考慮到任務(wù)的重要性和緊迫性，綜合優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)首先需要遵循以下調(diào)度原則: 工作方式優(yōu)先級(jí)越高、截止期越早及任務(wù)空閑時(shí)間越短的任務(wù)的綜合優(yōu)先級(jí)越高，即越早得到調(diào)度；綜合優(yōu)先級(jí)值計(jì)算結(jié)果相同時(shí)，采用FIFO的準(zhǔn)則進(jìn)行調(diào)整。
2.任務(wù)類(lèi)型
執(zhí)行任務(wù)包括:搜索、目標(biāo)粗跟、目標(biāo)精跟、目標(biāo)確認(rèn)、目標(biāo)重新捕獲、高重頻掃描等。每種任務(wù)建立一個(gè)任務(wù)隊(duì)列。
[0009]3.調(diào)度間隔大小的設(shè)計(jì)
調(diào)度間隔設(shè)置的目的是為了滿(mǎn)足系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度的要求，因此設(shè)計(jì)調(diào)度間隔的原則是既要滿(mǎn)足系統(tǒng)總體對(duì)調(diào)度的任務(wù)延遲性要求(主要取決于雷達(dá)數(shù)據(jù)率要求等)，又要滿(mǎn)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(guò)程
每個(gè)任務(wù)請(qǐng)求包含以下信息:請(qǐng)求ID號(hào)、事件優(yōu)先級(jí)、波束駐留時(shí)間、期望發(fā)射時(shí)間、波束指向、動(dòng)態(tài)時(shí)間窗。動(dòng)態(tài)時(shí)間窗的含義是，波束駐留的實(shí)際發(fā)射時(shí)間在期望發(fā)射時(shí)間前后能移動(dòng)的有效范圍，當(dāng)任務(wù)申請(qǐng)的期望發(fā)射時(shí)刻與駐留時(shí)間長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)有其他優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)，則在動(dòng)態(tài)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行延遲分配。動(dòng)態(tài)時(shí)間段的設(shè)置，可以盡可能地保證各個(gè)任務(wù)的及時(shí)分配，減少了由于任務(wù)沖突而產(chǎn)生的無(wú)效申請(qǐng)。過(guò)程如下:
(1)在時(shí)間上按照10ms為一個(gè)分配單元，接收各種工作模式的任務(wù)申請(qǐng)，形成待調(diào)度的申請(qǐng)任務(wù)隊(duì)列；
(2)從申請(qǐng)任務(wù)隊(duì)列中把期望執(zhí)行時(shí)間在下一個(gè)調(diào)度間隔內(nèi)的所有任務(wù)取出，并分配綜合優(yōu)先級(jí)；
(3)累加所有取出的任務(wù)執(zhí)行需要的時(shí)間；
(4)若時(shí)間和小于100ms，則把任務(wù)按照期望發(fā)射時(shí)間排序后，形成執(zhí)行隊(duì)列；
(5)若時(shí)間和大于100ms，則按照優(yōu)先級(jí)隊(duì)列順序，取出每個(gè)任務(wù)并累加時(shí)間，當(dāng)大于等于10ms時(shí)，把累加的任務(wù)按照期望發(fā)射時(shí)間排序后形成執(zhí)行隊(duì)列；
(6)把為參與累加的任務(wù)，進(jìn)行時(shí)間窗判斷，符合下個(gè)調(diào)度間隔，則寫(xiě)入延遲隊(duì)列，否則寫(xiě)入刪除隊(duì)列。
【權(quán)利要求】
1.一種利用雙排序法在二維旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:雷達(dá)的調(diào)度模型基于時(shí)間窗和綜合優(yōu)先級(jí)，雷達(dá)的任務(wù)設(shè)置一個(gè)綜合的優(yōu)先級(jí)和時(shí)間窗，任務(wù)只有在時(shí)間窗內(nèi)才可被有效執(zhí)行，在每個(gè)調(diào)度間隔內(nèi)，首先對(duì)執(zhí)行隊(duì)列進(jìn)行優(yōu)先級(jí)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(shí)間排序，生成任務(wù)執(zhí)行隊(duì)列，剩余任務(wù)加入延遲列表，在下個(gè)調(diào)度周期產(chǎn)生任務(wù)請(qǐng)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?yán)走_(dá)波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:在任務(wù)負(fù)載量過(guò)載的情況下，按照優(yōu)先級(jí)進(jìn)行按高到低進(jìn)行排序，把重要的任務(wù)排在隊(duì)列的前面，在調(diào)度間隔內(nèi)優(yōu)先執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)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?yán)走_(dá)波束編排中的應(yīng)用技術(shù)，其特征在于:按照優(yōu)先級(jí)排序后取出任務(wù)形成調(diào)度間隔內(nèi)任務(wù)隊(duì)列，對(duì)任務(wù)隊(duì)列按照期望發(fā)射時(shí)間進(jìn)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?yán)走_(dá)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(shí)間排序后，根據(jù)完成任務(wù)需要的駐留時(shí)間，把上個(gè)任務(wù)的結(jié)束時(shí)刻作為下個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)刻，對(duì)每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)刻進(jìn)行重新賦值，保證時(shí)間的最大利用率。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK104076333SQ201410316959
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)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(jì)三, 尹曉燕, 侯嬌 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二四研究所