CN106201704A - 一种旋转相控阵雷达任务负载动态均衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转相控阵雷达任务负载动态均衡方法。该方法主要适用于旋转相控阵雷达资源调度，将警戒区域按照方位划分为若干扇区，每个扇区内有任务库和时间资源库，在扇区的调度时刻，统计将来三个扇区任务库中的任务负载，如果有任务库中的任务过载，则需要进行扇区均衡。均衡后，有的扇区的任务库中的任务在执行时，波束的偏移角会过大，需要对其进一步调整。将超过波束偏移角的任务，调整到偏移角较小的扇区。本方法充分的利用了旋转相控阵的电扫能力，实现了扇区的资源均衡，大大提高了完成任务的质量和效率。

Description

一种旋转相控阵雷达任务负载动态均衡方法

技术领域

本发明属于旋转相控阵雷达的资源调度领域。

背景技术

二维旋转相控阵雷达在方位上机械旋转的同时，方位和仰角上均能实现电扫描，因此具有技术先进、多功能、多任务、电子对抗性能优良、战技性能好、可靠性高、性价比高、适装性好、能耗低、重量轻等特点。旋转相控阵雷达采用具有捷变能力的天线波束，使得相控阵雷达在工作时具有极强的灵活性。根据任务负载的情形，在雷达控制器的作用下，相控阵雷达能够自适应地调整工作参数，并在搜索、跟踪等多种工作方式之间进行切换波束。因此，在一定的硬件条件下，研究更加灵活、高效的任务调度算法对进一步提升性能以充分发挥相控阵雷达的潜力具有重要意义。

在雷达的任务调度方面，Baugh在文献中阐述了资源调度的基本原理，Weiberg在文献中给出了按照预先优先级由高向低依次调度的调度方法。A.G.Huizing于1996年做多功相控阵雷达资源仿真时提出雷达任务时间窗的概念。

以往的研究大部分集中在跟踪间隔自适应，波束编排自适应以及单任务的时间资源能量最优等。当任务负载过载时，传统的资源调度采用的是自适应调度，当在某个方向上目标探测任务特别多时，会压缩搜索的时间和能量，优先满足高优先级的任务，对于旋转相控阵雷达，波束具有偏扫的能力，如果充分利用波束的偏移扫能力，将相邻方向的资源均衡到负载任务过载的方向，将会大大提高资源利用率。

发明内容

本发明的针对旋转相控阵扇区资源无法跨扇区配置问题，提出一种扇区间任务负载动态均衡方法。当其中一个扇区任务比较多资源特别紧张时，利用相控阵的二维电扫能力，将相邻任务较少扇区的时间资源均衡到任务较多的扇区。将警戒区域按照方位划分为若干扇区，每个扇区内有任务库和时间资源库(时间资源预算)，在扇区的调度时刻，统计将来三个扇区任务库中的任务负载，如果有任务库中的任务超载，即完成任务负载的时间大大超过了时间预算，则需要进行扇区均衡。将三个扇区的总任务均衡的分配给三个扇区。分配完成后，有的扇区的任务库中的任务在执行时，波束的偏移角会过大，需要对其进一步调整。将超过波束偏移角的任务，调整到其他扇区。均衡完毕后，将任务加载到扇区的任务库，在扇区的任务下达时刻将任务发送到雷达的波控前端。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

附图是一种旋转相控阵雷达任务负载动态均衡方法的实现框图。

具体实施方式

按照大地坐标系，将雷达的警戒区域按方位划分为12个扇区。建立每个扇区的任务库和时间资源库。扇区任务库包含本扇区的常规的警戒搜索，和本扇区的目标类任务。常规搜索任务，若没有先验知识(具体指那些是重点区域)，则任务相同，消耗的时间资源相同。目标类任务，每个扇区不同。

每个时间资源为雷达的天线周期除以扇区数，比如雷达3.6秒转一圈，则每个扇区的时间资源为300ms。通过实时的均衡每个扇区的时间资源和任务，实现调剂相邻扇区的时间资源到任务负载过载的扇区，保证了任务的高质量完成。具体的实施步骤：

1.在本扇区的调度开始时刻，统计后面三个扇区的每个扇区的目标类任务的负载量，计算完成目标类任务需要的时间资源。若三个扇区中任务最多的扇区的目标类社务的时间资源不超过一个特定值比如扇区总时间资源的40％，则表明本扇区任务没有饱和，则不进行扇区间的时间和任务均衡。因为均衡意味着波束偏移扫描，会造成能量的损失。如果某扇区的目标类任务的占用的时间资源超过此特定值后，则表明此扇区任务过载，需要进行扇区间均衡。均衡的步骤为：

2.将三个扇区内的目标类任务按照方位进行排序，统计目标类需要的总的时间，总的时间除以3，为每个扇区内应该承担的目标类任务。按照方位值从小到大，开始从总的目标类的任务中取第一个扇区的任务，同时累加任务需要的时间资源。当时间资源等于总时间的三分之一时。完成了第一个扇区的任务分配。用相同的方法取出第二个扇区的任务，剩下的为第三个扇区的任务。

3.对任务进行调整。相控阵虽然具有二维的电扫能力，但是波束偏移法线方向有个限度，通常为45度到60度，并且偏移的越大，增益损失越大，资源浪费越大。计算每个目标类任务距离本扇区方位边界的距离。例如说，通过前期的任务分配。将一个方位10度的任务，分配给了30-60的扇区，则任务的方位偏离为20度。如果将一个85度的跟踪任务分配给了30-60度的扇区，则任务的方位偏离为25度。

4.依次将每个扇区的目标类任务的方位偏离30度以上的任务，重新分配给偏离小的扇区。步骤如下：将第一个扇区内，目标偏离第一个扇区边界30度以上的目标取出。计算此目标类任务与第二个扇区和第三个扇区的偏离度，将此任务分配给偏离度最小的扇区。以相同的方法，来重新分配第二个扇区，第三个扇区内偏离边界30度以上的任务。将均衡完的任务加入每个扇区的任务库。

5.当下一个扇区的调度时刻到来时，重复上面的均衡步骤。应用此方法能够确保扇区任务不跨两个扇区分配。比如说，扇区1的任务不会分给扇区3执行。跟踪时不会偏离法线30度以上。

Claims (1)

1.一种旋转相控阵雷达任务负载动态均衡方法，其特征在于：在本扇区的调度开始时刻，统计后面三个扇区的每个扇区的任务的负载量，计算完成任务需要的时间，若任一扇区的时间资源需求不超过一个特定值，则不进行扇区间的任务均衡，如果有的扇区的任务时间需求超过此特定值，则表明此扇区任务过载，需要进行扇区间均衡，均衡的步骤为：

a.将三个扇区内任务按照方位进行排序，统计需要的总的时间，总的时间除以3，为每个扇区内应该承担的任务，按照方位值从小到大排序，从总的任务中取第一个的任务，同时累加任务需要的时间资源，当时间资源等于总时间的三分之一时，完成第一个扇区的任务分配，用相同的方法取出第二个扇区的任务，剩下的为第三个扇区的任务；

b.计算每个任务距离本扇区方位边界的距离，依次将每个扇区的任务的方位偏离30度以上的任务，重新分配给偏离小的扇区；

c.将第一个扇区内目标偏离第一个扇区边界45度以上的目标取出,计算此目标类任务与第二个扇区和第三个扇区的偏离度，将此任务分配给偏离度最小的扇区；

d.以相同的方法，重新分配第二个和第三个扇区内偏离边界45度以上的任务，将均衡后的任务加入到每个扇区的任务库，在下一个扇区的调度时刻，重复上面的均衡步骤。