相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法技术

技术编号:15399163 阅读:187 留言:0更新日期:2017-05-23 11:04
本发明专利技术公开了一种相控阵雷达资源管理中脉冲交错调度方法,主要解决现有脉冲交错调度方法难以应用于实时性工程化实现的问题。其实现过程是:1)将从相控阵雷达系统的任务产生模块获得的请求任务依据综合优先级从大到小的顺序进行排序得到请求任务链表

Pulse interleaved scheduling method in phased array radar resource management

The invention discloses a pulse interleaving scheduling method in phased array radar resource management, which mainly solves the problem that the existing pulse interleaving scheduling method is difficult to be applied in real-time engineering realization. The implementation process is as follows: 1) the request task obtained from the task generation module of phased array radar system is sorted from the big to the small according to the comprehensive priority, and the request task list is obtained

【技术实现步骤摘要】
相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法
本专利技术属于雷达
,涉及一种相控阵雷达资源管理中雷达任务调度的脉冲交错调度方法,可用于相控阵雷达中的时间能量资源管理。
技术介绍
相控阵雷达具有波束捷变等显著特点,使得单部雷达能够同时完成搜索、跟踪、制导等多个任务,从而形成多功能相控阵雷达系统。多功能相控阵雷达系统在计算机控制单元的控制下,可以自适应地改变波形参数等系统参数,使雷达系统能够不断适应外部环境和状态的变化。但由于雷达系统可用的时间、能量资源是有限的,雷达系统的多功能集成必然要求雷达对有限的可用资源进行合理的分配和利用。相控阵雷达的时间能量资源管理主要包括雷达任务的产生和调度两部分。对于雷达任务的产生问题,许多文献已经进行了较多的研究,产生了协方差控制方法等诸多方法。对于雷达任务的调度问题,Farina.A和Neri.P等人在“Multitargetinterleavedtrackingforphased-arrayradar.Communications,RadarandSignalProcessing,IEEProceedingsF,1980.127(4):p.312-318”文中提出使用脉冲交错技术提高雷达的时间利用率。而到目前为止,对脉冲交错技术的讨论则主要集中在理论最优解的研究上,如利用遗传算法求解最优调度,而对于能够实际应用的方法的讨论则较少。在文章“Anefficientschedulingmethodforphasedarrayradarswithlimitedtimeresources,ProceedingofIETInternationalRadarConference,Guilin,2009.p.1-4”中,ZhangBoyan等人提到在对调度周期划分时间槽的基础上,使用贪婪调度和相邻任务交换的方法实现一种脉冲交错调度方法。但文中并未给出脉冲交错调度的具体实现方法,也没有考虑相邻任务交换中调度增益、扫描顺序和扫描次数等因素对调度性能的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足,提出一种相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法,以实现对雷达任务的实时性调度,并获得较好的调度性能。为实现上述目的,本专利技术的实现步骤包括如下:1)将从相控阵雷达系统的任务产生模块中获得的请求任务,依据综合优先级从大到小进行排序,得到请求任务链表其中Ri为请求任务链表中的第i个请求任务,i=1,…,N,N为请求任务链表中请求任务的个数;2)初始化执行任务链表为空链表,顺序遍历请求任务链表,依次对其中的第i个请求任务Ri进行如下双向贪婪搜索调度:(2a)对请求任务Ri执行前向搜索,获得前向实际执行时间(2b)对请求任务Ri执行后向搜索,获得后向实际执行时间(2c)计算请求任务Ri的实际执行时间tei:当并且时,令当并且时,令否则令实际执行时间tei为任意负数,表示无效的实际执行时间,其中,tpi表示请求任务Ri的期望执行时间,其由相控阵雷达系统的任务产生模块获得,T表示调度周期结束时刻;(2d)若实际执行时间tei≥0,则由请求任务Ri产生相应的执行任务,且执行任务的实际执行时间与请求任务的实际执行时间相同;将执行任务放入执行任务链表且使执行任务链表中执行任务的实际执行时间满足从小到大的顺序;3)顺序遍历执行任务链表中的执行任务,以进行二次调度:3a)设迭代次数k=1,…,N′一1,其中N′为执行任务链表中执行任务的个数,在第k次迭代中,从执行任务链表中去掉第k个和第k+1个执行任务Ek和Ek+1,形成修改后的执行任务链表3b)在修改后的执行任务链表的基础上按照步骤(2)所述的双向贪婪搜索调度过程,重新依次调度执行任务Ek和Ek+1所对应的请求任务Rm和Rn,其中1≤m,n≤N,分别形成执行任务链表和并分别计算执行任务链表的调度增益和执行任务链表的调度增益3c)在修改后的执行任务链表的基础上按照步骤(2)所述的双向贪婪搜索调度过程,重新依次调度请求任务Rn和Rm,分别形成执行任务链表和并分别计算执行任务链表的调度增益和执行任务链表的调度增益3d)取最大调度增益所对应的执行任务链表i=1,2,3,4,作为得到的执行任务链表重复步骤(3a)—(3d)继续迭代,直至迭代次数k达到最大值;4)依据相控阵雷达系统可用时间资源的多少,重复执行步骤(3)共3~5次,得到执行任务链表5)将步骤(4)得到的执行任务链表送入相控阵雷达系统中的任务执行模块,按照执行任务链表中执行任务的顺序依次执行各个执行任务。本专利技术与现有技术相比具有以下优点:1)与现有的最优化方法相比,本专利技术针对工程实现的需求,使用双向贪婪搜索调度方法和二次调度扫描方法,在得到较好的任务调度性能的前提下,能够满足实时性要求,便于脉冲交错技术的工程应用。2)本专利技术中没有将调度周期划分为若干个时间槽,而是直接在连续时间上进行操作,避免了离散时间对调度性能的影响,通过双向贪婪搜索调度方法,在第一次调度时即可避免过大的平均期望执行时间偏差度,为后续的进一步处理提供了良好基础。而且双向贪婪搜索调度中的前向搜索和后向搜索可以并行进行,便于提高速度。3)本专利技术中使用释放并重调度的方式进行二次调度扫描,该释放并重调度的方式并非交换,而是试图释放执行任务间的相互约束,同时本专利技术的二次调度方法允许多次重复执行,通过指定进行3~5次二次调度扫描,既可以显著提高调度增益,又可避免过多无用的二次调度扫描,浪费相控阵雷达系统的时间资源。4)本专利技术中的二次调度扫描使用自然顺序,即按照执行任务链表中执行任务的顺序进行二次调度扫描,相比按照随机顺序或按照综合优先级顺序扫描具有更好的调度性能。5)本专利技术中二次调度扫描中使用调度增益作为判断依据,不同于仅使用平均期望执行时间偏差度的方法,能够综合考虑价值实现率和平均期望执行时间偏差度等因素,更能准确的描述调度性能,获得更佳的调度结果。附图说明图1是本专利技术的总流程图;图2是本专利技术中的双向贪婪搜索子流程图;图3是本专利技术中的双向贪婪搜索中的前向搜索子流程图;图4是本专利技术中的双向贪婪搜索中的后向搜索子流程图;图5是本专利技术中的二次调度扫描子流程图;图6是使用本专利技术进行脉冲交错调度的结果示意图;图7是本专利技术使用不同的扫描顺序对调度性能的影响比较图。具体实施方式参照图1,本专利技术的实现步骤如下:步骤1,获取请求任务并进行排序,得到请求任务链表。将从相控阵雷达系统的任务产生模块中获得的请求任务,依据综合优先级从大到小进行排序,得到请求任务链表其中Ri为请求任务链表中的第i个请求任务,i=1,…,N,N为请求任务链表中请求任务的个数;所述的综合优先级为请求任务Ri携带的参数,由任务产生模块计算得到,该任务产生模块位于本专利技术所处功能模块的前端,负责形成请求任务Ri,并计算请求任务Ri的参数;综合优先级体现了请求任务的重要性,排序使得后续操作能够优先处理重要的请求任务。步骤2,初始化执行任务链表为空链表,顺序遍历请求任务链表进行双向贪婪搜索调度。参照图2,本步骤中对请求任务链表中的第i个请求任务Ri进行双向贪婪搜索调度的步骤如下:(2a)对请求任务Ri执行前向搜索,获得前向实际执行时间如图3所示,所述前向搜索的步骤如下:2a1)设迭代次数k=0本文档来自技高网
...
相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法

【技术保护点】
相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法,包括如下步骤:1)将从相控阵雷达系统的任务产生模块中获得的请求任务,依据综合优先级从大到小进行排序,得到请求任务链表

【技术特征摘要】
1.相控阵雷达资源管理中的脉冲交错调度方法,包括如下步骤:1)将从相控阵雷达系统的任务产生模块中获得的请求任务,依据综合优先级从大到小进行排序,得到请求任务链表其中Ri为请求任务链表中的第i个请求任务,i=1,…,N,N为请求任务链表中请求任务的个数;2)初始化执行任务链表为空链表,顺序遍历请求任务链表依次对其中的第i个请求任务Ri进行如下双向贪婪搜索调度:2a)对请求任务Ri执行前向搜索,获得前向实际执行时间te′i;2b)对请求任务Ri执行后向搜索,获得后向实际执行时间te″i;2c)计算请求任务Ri的实际执行时间tei:当te′i-tpi≤te″i-tpi并且te′i≠T时,令tei=te′i,当te′i-tpi>te″i-tpi并且te″i≠T时,令tei=te″i,否则令实际执行时间tei为任意负数,表示无效的实际执行时间,其中,tpi表示请求任务Ri的期望执行时间,其由相控阵雷达系统的任务产生模块获得,T表示调度周期结束时刻;2d)若实际执行时间tei≥0,则由请求任务Ri产生相应的执行任务,且令执行任务的实际执行时间为tei;2e)将执行任务放入执行任务链表且使执行任务链表中执行任务的实际执行时间满足从小到大的顺序;3)顺序遍历执行任务链表中的执行任务,以进行二次调度:3a)设迭代次数k=1,…,N′-1,其中N′为执行任务链表中执行任务的个数,在第k次迭代中,从执行任务链表中去掉第k个和第k+1个执行任务Ek和Ek+1,形成修改后的执行任务链表3b)在修改后的执行任务链表的基础上按照步骤2)所述的双向贪婪搜索调度过程,调度执行任务Ek所对应的请求任务Rm,形成执行任务链表在执行任务链表的基础上调度执行任务Ek+1所对应的请求任务Rn,形成执行任务链表其中1≤m,n≤N,并分别计算执行任务链表的调度增益和执行任务链表的调度增益3c)在修改后的执行任务链表的基础上按照步骤2)所述的双向贪婪搜索调度过程,调度请求任务Rn,形成执行任务链表在执行任务链表的基础上调度请求任务Rm,形成执行任务链表并分别计算执行任务链表的调度增益和执行任务链表的调度增益3d)取最大调度增益所对应的执行任务链表作为得到的执行任务链表重复步骤3a)—3d)继续迭代,直至迭代次数k达到N′-1;4)依据相控阵雷达系统可用时间资源的多少,重复执行步骤3)共3~5次,得到最终执行任务链表5)将步骤4)得到的最终执行任务链表送入相控阵雷达系统中的任务执行模块,按照最终执行任务链表中执行任务的顺序依次执行各个执行任务。2.根据权利要求1所述的方法,其中步骤2a)所述的对请求任务Ri执行前向搜索,按如下步骤进行:2a1)设迭代次数k=0,1,2,…,在第k次迭代中,计算请求任务Ri的前向接收执行时间为第k次迭代的前向执行时间,初始时前向执行时间tdi表示请求任务Ri的发射-接收延时,由相控阵雷达系统的任务产生模块获得;2a2)在执行任务链表中查找执行时间位于前向执行时间前的发射子任务和接收子任务以及执行时间位于前向执行时间后的发射子任务和接收子任务1≤m,n≤N′,并分别计算前向发射-发射剩余量和前向发射-接收剩余量前向发射-发射松弛量和前向发射-接收松弛量前向发射-发射步进量和前向发射-接收步进量2a3)在执行任务链表中查找执行时间位于前向接收执行时间前的发射子任务和接收子任务以及执行时间位于前向接收执行时间后的发射子任务和接收子任务1≤p,q≤N′,并分别计算前向接收-发射剩余量和前向接收-接收剩余量前向接收-发射松弛量和前向接收-接收松弛量前向接收-发射步进量和前向接收-接收步进量2a4)判断请求任务Ri的前向执行时间是否满足如下条件:如果满足,则计算最小前向松弛量和最小前向剩余量如果不满足,则令前向实际执行时间te′i=T,结束搜索,其中twi和τri均从相控阵雷达系统的任务产生模块获得,twi为请求任务Ri的时间窗,τri为请求任务Ri的接收子任务占用时间;2a5)判断最小前向松弛量及最小前向剩余量是否满足如下条件:如果满足,则令前向实际执行时间结束搜索;如果不满足,则计算请求任务Ri第k+1次迭代的前向执行时间并重复步骤2a1)—2a5)继续迭代;所述计算请求任务Ri第k+1次迭代的前向执行时间按如下公式计算:当时,当且时,其中,下标tt表示发射-发射关系,tr表示发射-接收关系,rt表示接收-发...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘峥张清帅吴旭姿刘韵佛
申请(专利权)人:西安电子科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1