多功能相控陣資源調度問題研究

1、西安電子科技大學西安電子科技大學12022-3-5西安電子科技大學西安電子科技大學22022-3-5主要內容主要內容一、相控陣雷達的特點一、相控陣雷達的特點二、相控陣雷達波位編排二、相控陣雷達波位編排三、相控陣雷達資源調度三、相控陣雷達資源調度四、下一步主要工作四、下一步主要工作西安電子科技大學西安電子科技大學32022-3-5一、相控陣雷達的特點一、相控陣雷達的特點傳統(tǒng)雷達傳統(tǒng)雷達相控陣雷達相控陣雷達西安電子科技大學西安電子科技大學42022-3-5一、相控陣雷達的特點一、相控陣雷達的特點高效率搜索、多目標跟蹤高效率搜索、多目標跟蹤空間定向和空間濾波能力空間定向和空間濾波能力大功率孔徑乘積和

2、可變功率乘積大功率孔徑乘積和可變功率乘積共形陣的實現(xiàn)共形陣的實現(xiàn)1234西安電子科技大學西安電子科技大學52022-3-5美國美國AN/SPY-1A雷達的主要性能參數(shù)雷達的主要性能參數(shù)一、相控陣雷達的特點一、相控陣雷達的特點1.體制：無源相控陣體制：無源相控陣2.工作波段：工作波段：S(3.13.5GHz)3.探測距離：探測距離：450 (km) 4.峰值功率：峰值功率：46 (MW) 5.平均功率：平均功率：58 (kW) 6.輻射單元數(shù)：輻射單元數(shù)：4352(個個)7.功能：搜索、跟蹤、制導功能：搜索、跟蹤、制導, 可可 同同 時時 追追 蹤蹤 200個個 以以 上上 的的 目目 標標 。

3、西安電子科技大學西安電子科技大學62022-3-5二、相控陣雷達的波位編排算法二、相控陣雷達的波位編排算法雷達球坐標系內雷達作用空域雷達球坐標系內雷達作用空域正弦空間坐標系內雷達作用空域正弦空間坐標系內雷達作用空域西安電子科技大學西安電子科技大學72022-3-5二、相控陣雷達的波位編排仿真二、相控陣雷達的波位編排仿真方位角方位角=-45，45，俯仰角，俯仰角=0，60，半功率波束角，半功率波束角5，203個波束個波束西安電子科技大學西安電子科技大學82022-3-5三、相控陣雷達的資源調度三、相控陣雷達的資源調度1.時間分割工作原理時間分割工作原理2.相控陣雷達控制器工作原理相控陣雷達控制器

4、工作原理3.相控陣雷達調度策略相控陣雷達調度策略4.基于修正的基于修正的EDF調度模型的實時任務調度調度模型的實時任務調度西安電子科技大學西安電子科技大學92022-3-53.1時間分割原理時間分割原理 相控陣雷達在執(zhí)行空域搜索的同時，維持對重點相控陣雷達在執(zhí)行空域搜索的同時，維持對重點目標的跟蹤，具有多任務、多功能特性。這些任務和目標的跟蹤，具有多任務、多功能特性。這些任務和功能可以分解為雷達在特定時刻對某一空間位置的照功能可以分解為雷達在特定時刻對某一空間位置的照射動作，它們在雷達系統(tǒng)內部的時間軸上通常是射動作，它們在雷達系統(tǒng)內部的時間軸上通常是串行串行完成的。完成的。天線波束具有一定的覆

5、蓋范圍，且目標的運動軌天線波束具有一定的覆蓋范圍，且目標的運動軌跡可以預測，只要任務的采樣頻度不超過限度，在時跡可以預測，只要任務的采樣頻度不超過限度，在時間安排上，相控陣雷達就具有一定的靈活性和獨立性間安排上，相控陣雷達就具有一定的靈活性和獨立性，即在，即在時間上是可以分割的時間上是可以分割的。11212212345 678910 11 12 13 1415 16 118 19跟蹤目標跟蹤目標1跟蹤目標跟蹤目標2西安電子科技大學西安電子科技大學102022-3-53.2相控陣雷達控制器工作原理相控陣雷達控制器工作原理雷達雷達控制器控制器任務任務1任務任務2 任務任務1任務任務2 任務任務1任

6、務任務2 延遲任務鏈表延遲任務鏈表刪除任務鏈表刪除任務鏈表執(zhí)行任務鏈表（被調度成功任務序列）執(zhí)行任務鏈表（被調度成功任務序列）雷達任務請求雷達任務請求相控陣雷達控制器調度處理示意圖相控陣雷達控制器調度處理示意圖西安電子科技大學西安電子科技大學112022-3-53.4相控陣雷達調度策略相控陣雷達調度策略搜索搜索確認確認跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤搜索搜索搜索搜索 搜索搜索確認確認跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤搜索搜索搜索搜索 確認確認跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤搜索搜索 空域搜索空域搜索根據(jù)優(yōu)先級自由調度根據(jù)優(yōu)先級自由調度 地平線搜索地平線搜索自適應調度自適應調度 1.固定模板調度策略固定模板調度策略2.多模板調度

7、策略多模板調度策略3.部分模板調度策略部分模板調度策略4.自適應調度策略自適應調度策略西安電子科技大學西安電子科技大學122022-3-53.3相控陣雷達調度策略相控陣雷達調度策略自適應調度算法的功能框圖自適應調度算法的功能框圖1.與環(huán)境變化相適應與環(huán)境變化相適應2.與不同的工作優(yōu)先級相適應與不同的工作優(yōu)先級相適應3.雷達資源得到充分利用雷達資源得到充分利用4.波束安排盡可能均勻，避免峰值資源請求波束安排盡可能均勻，避免峰值資源請求5.不超過雷達系統(tǒng)的設計約束范圍不超過雷達系統(tǒng)的設計約束范圍誰先誰后？誰先誰后？西安電子科技大學西安電子科技大學132022-3-53.4任務調度任務調度-優(yōu)先級確

8、定方式優(yōu)先級確定方式雷達任務的優(yōu)先級一種標準是取決于相應目標雷達任務的優(yōu)先級一種標準是取決于相應目標的重要性和時間緊迫度，且與系統(tǒng)設計師的經(jīng)驗的重要性和時間緊迫度，且與系統(tǒng)設計師的經(jīng)驗和主觀判斷有關。一般可分為一下五個級別：和主觀判斷有關。一般可分為一下五個級別：1.專用工作方式：雷達必須進行的工作。專用工作方式：雷達必須進行的工作。2.關鍵工作方式：如對攔截導彈的跟蹤。關鍵工作方式：如對攔截導彈的跟蹤。3.近距離搜索與跟蹤：時間較緊迫。近距離搜索與跟蹤：時間較緊迫。4.遠距離搜索與跟蹤：時間較寬裕。遠距離搜索與跟蹤：時間較寬裕。5.測試與維修：維持雷達系統(tǒng)的可靠性。測試與維修：維持雷達系統(tǒng)的

9、可靠性。西安電子科技大學西安電子科技大學142022-3-53.4任務調度任務調度-優(yōu)先級確定方式優(yōu)先級確定方式EDF(Earlist Deadlin First)，就是在調度處理中，就是在調度處理中截止期最早截止期最早的任務具有最高的優(yōu)先級，被最先調的任務具有最高的優(yōu)先級，被最先調度執(zhí)行。度執(zhí)行。相控陣雷達每個實時任務對應著雷達波束在某相控陣雷達每個實時任務對應著雷達波束在某個方向上一段時間的駐留，而在波束照射的時間個方向上一段時間的駐留，而在波束照射的時間內是不會被其他任務所中斷，故屬于內是不會被其他任務所中斷，故屬于非搶占式非搶占式調調度問題度問題(Non Preemptive EDF)

10、，即一個任務一旦執(zhí)，即一個任務一旦執(zhí)行就要執(zhí)行完成，期間不能被其他任務所中斷。行就要執(zhí)行完成，期間不能被其他任務所中斷。文獻表明，在正常負載情況下文獻表明，在正常負載情況下EDF調度算法具調度算法具有有最優(yōu)的性能最優(yōu)的性能。西安電子科技大學西安電子科技大學152022-3-53.4任務調度任務調度-優(yōu)先級確定方式優(yōu)先級確定方式截止期截止期（微秒級）（微秒級）優(yōu)先級優(yōu)先級（1、2、3、4、5）西安電子科技大學西安電子科技大學162022-3-53.4任務調度任務調度-優(yōu)先級確定方式優(yōu)先級確定方式124711358126913101415p1p2p3p4p5d1d2d3d4d52.優(yōu)先級表設計法：

11、優(yōu)先級表設計法：3.混合優(yōu)先級設計法：混合優(yōu)先級設計法：mn西安電子科技大學西安電子科技大學172022-3-5相控陣雷達是按照調度間隔（相控陣雷達是按照調度間隔（SI）進行任務調度的，即）進行任務調度的，即當前當前SI分析下一個分析下一個SI內的駐留請求。假設下一個調度間隔內的駐留請求。假設下一個調度間隔ta，ta+SI內有內有L個駐留請求，將其按照到達時刻排序后組個駐留請求，將其按照到達時刻排序后組成任務申請鏈表成任務申請鏈表q=q1,q2,q3,ql。則算法步驟為：。則算法步驟為：3.4任務調度任務調度-算法實現(xiàn)算法實現(xiàn)1.獲取該調度間隔的起始時間獲取該調度間隔的起始時間tp，令，令i=1。2.將將q中截止期減去其駐留時間小于中截止期減去其駐留時間小于tp的請求刪除。的請求刪除。3.從從q中選取到達時刻小于中選取到達時刻小于tp的所有任務，利用混合優(yōu)先級法的所有任務，利用混合優(yōu)先級法計算各任