CN106231673A - 一种多模式相控阵雷达组网通信资源管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雷达通信控制技术，尤其涉及一种基于相控阵的编队协同通信网络宽窄带多速率多模式控制的通信资源管理方法。本发明对基于相控阵的编队通信网络的通信资源进行实时管理，通过实时计算网络内各通信链路的通信状态质量和信道环境质量，自适应调整编队通信带宽、速率和时间片参数，选择合适的通信模式。某通信链路有大量数据急需传输且信道环境质量较差时，通过提取最优路由并对最优路由通信时隙动态编排来解决这一问题。通过采用本发明所述方法，对相控阵雷达通信工作方式下的时间、速率、带宽等资源进行有效管理，实现了相控阵雷达网络多模式协同通信的有效控制，提高了宽带高速协同通信模式的利用率，显著提升了通信传输效率。

Description

一种多模式相控阵雷达组网通信资源管理方法

技术领域

本发明涉及一种雷达通信控制技术，尤其涉及一种基于相控阵的编队协同通信网络宽窄带多速率多模式控制的通信资源管理方法。

背景技术

数字相控阵雷达内部使用了大量数字可编程器件，通过对其进行编程重构可实现雷达的各种工作方式和各种功能。当对其发射波形和接收匹配滤波进行合理设计时，可实现雷达间信息传输与编队组网等功能。在相控阵雷达进行协同通信功能时，为保障通信数据的有效传输，需对时间资源在相控阵雷达网络各节点中进行合理的分配，即时隙资源管理技术。一般典型的传感器网络采用TDMA时分多址技术进行时隙管理。

同时，数字相控阵雷达常常具有宽窄带通道，通过对宽带通道增加宽带调制解调技术，使得雷达的通信功能实现同时宽窄带模式。宽窄带模式的联合使用，使得雷达系统可以以不同的通信传输速率进行雷达组网与通信，具有宽带高速、宽带低速及窄带等至少三种通信模式。雷达通信的信道环境质量因气象、电磁环境等不同而变化，并对相控阵雷达网络通信数据的有效传输有一定影响。在信道环境质量固定的情况下，不同的工作带宽或不同的传输速率会有不同的通信传输质量。因而对于具有多种通信模式的相控阵雷达通信网络，亟需设计一种基于实际组网环境的实时的动态通信资源管理方法，针对不同的信道环境质量调节链路的通信带宽、速率和时间等资源参数，对雷达的宽窄带多速率等多种组合工作模式进行实时控制管理，以达到最佳的通信状态。

发明内容

本发明的目的在于为具备宽窄带多速率多模式通信功能的相控阵雷达网络，提出一种有效地资源管理方法，实现相控阵雷达网络多模式通信的有效控制。

实现本发明目的的技术解决方案为：相控阵雷达通信网络各节点开机组网完成后，按照预先编排的通信时隙进行相控阵雷达通信网络间的数据传输。同时实时计算网络内各通信链路的通信状态质量和信道环境质量，自适应调整编队通信资源参数，实时切换网络各链路通信带宽、控制网络通信速率。在某链路有大量数据急需传输且该链路的信道环境质量较差时，通过高速路由传输时隙设计方法提取最优路由并对高速通信路由的传输时隙动态编排来解决这一问题。

本发明的有益效果：由于采用本发明所述的方法，通过通信资源的有效管理提高了宽带高速率协同通信模式的利用率，显著提升了通信传输效率；同时通过宽窄带多速率资源管理方法，实现了相控阵雷达通信网络的宽窄带有效切换和多速率协同通信的有效控制，使相控阵雷达协同网络更好的适应复杂多变的协同通信信道环境。

附图说明

附图1是多模式相控阵雷达组网资源管理方法流程图。

其中：图中S1-S6分别与发明内容多模式相控阵雷达组网资源管理方法中表述的S1-S6过程对应。

附图2是相控阵雷达协同网络多模式通信示意图。

其中，图中不同连接线代表不同的通信模式。

附图3是通信状态及信道环境质量估计结果。

其中，表示通信状态质量和信道环境质量的数字越大质量越差。

附图4是高速路由传输时隙设计流程图。

其中：图中S61-S64分别与发明内容高速路由传输时隙设计方法中表述的S61-S64过程对应。

具体实施方式

多模式相控阵雷达组网资源管理方法的实施过程及流程如图1所示，具体描述为以下过程：

S1雷达网络通信初始化：雷达网络初始化，完成相控阵雷达网络的组建，通信网络的路由关系如附图2所示。

S2时隙初始化分配：根据相控阵雷达网络的通信路由关系，初始化分配时隙，进行网络通信，时隙的分配结果如下表1所示。

表1协同网络时隙初始化分配表

1-20时隙

1<->2

1<->3

1<->5

1<->6

1<->7

1<->8

2<->3

2<->4

2<->5

3<->4

21-40时隙

3<->6

5<->7

6<->8

7<->8

1<->2

1<->3

1<->5

1<->6

1<->7

1<->8

41-60时隙

2<->3

2<->4

2<->5

3<->4

3<->6

5<->7

6<->8

7<->8

……

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……

……

……

……

S3通信状态质量和信道环境质量估计：通过对网络内各链路通信数据传输效果和物理层信号反馈信息的统计分析，实时估计网络各通信链路的信道环境质量和通信状态质量，估计结果如附图3所示。

S4宽窄带多速率分析：对各链路的通信状态质量、信道环境质量和实时的工作带宽、传输速率，进行数据分析，选择最优通信模式设置合适的工作带宽和传输速率以达到链路当前信道环境质量下最优的通信状态质量。如图2所示为宽窄带多速率分析结果，各链路连接线粗细的不同代表不同的通信模式。

S5时隙动态分配：根据实时调整的各链路通信带宽和速率进行时隙的动态分配；时隙分配结果如表2所示，其中时隙字体加粗、有划线代表宽带高速模式，加粗、无下划线代表宽带低速模式，不加粗、无下划线代表窄带低速模式。

表2协同网络时隙动态分配表

1-20时隙

1<->2

1<->3

1<->5

1<->6

1<->7

1<->8

2<->3

2<->4

2<->5

3<->4

21-40时隙

3<->6

5<->7

6<->8

7<->8

1<->2

1<->3

1<->5

1<->6

1<->7

1<->8

41-60时隙

2<->3

2<->4

2<->5

3<->4

3<->6

5<->7

6<->8

7<->8

……

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S6高速路由传输时隙设计：分析各链路的通信状态质量和信道环境质量，提取高速路由解决方案，并对编排的时隙进行动态调整。

高速路由传输时隙设计的具体流程如附图4所示，具体描述为以下过程：

S61高速路由需求：当有大量紧急数据需在某一链路中传输而该链路信道的通信状态差，传输速率低时，即有高速路由传输的需求。例如节点1急需向节点6传输大容量数据。

S62路由状态分析：统计分析该链路的通信状态信息，及链路两节点所有路由方式的各通信链路的通信状态信息；

S63最优路由获取：由下式计算各路由方式的通信速率Sj、传输效率Pj，提取最优路由信息，节点1与节点6传输的最优路由方式为1<->3,3<->6。

S_j表示第j种路由方式的通信速率，n为路由跳数，s_i为路由中各单链路的通信速率。

P_j表示第j种路由方式的传输效率，n为路由跳数，p_i为路由中各单链路的传输效率。

max(S_j·P_j)，通信速率与传输效率之积最大的路由方式为最优路由。

S64时隙动态分配：根据最优路由信息动态分配时隙，将时隙3<->6提前与1<->3相连并在原时隙3<->6前加入1<->3，删除时隙1<->6，分配结果如下表3所示。

表3高速路由传输时隙动态分配表

1-20时隙

1<->2

1<->3

3<->6

1<->5

1<->7

1<->8

2<->3

2<->4

2<->5

3<->4

1<->3

21-40时隙

3<->6

5<->7

6<->8

7<->8

1<->2

1<->3

3<->6

1<->5

1<->7

1<->8

2<->3

41-60时隙

2<->4

2<->5

3<->4

1<->3

3<->6

5<->7

6<->8

7<->8

……

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Claims (2)

1.一种多模式相控阵雷达组网通信资源管理方法，其主要特征在于：

第一步，雷达网络初始化，完成相控阵雷达网络的组建；

第二步，根据相控阵雷达网络的路由结构，初始化分配时隙，进行网络通信；

第三步，通过对网络内各节点间通信数据传输效果和前端物理层信号反馈信息的统计分析，实时估计网络各节点通信链路的信道环境质量和通信状态质量；

第四步，对各链路的通信状态质量、信道环境质量和实时的工作带宽、传输速率进行数据分析，寻找当前信道环境质量下最优的工作带宽和传输速率参数，切换至相应的通信模式以达到链路最优的通信状态质量；

第五步，根据实时调整的各链路通信模式进行时隙的动态分配；

第六步，高速路由传输时隙设计，分析各链路的通信状态质量和信道环境质量，提取高速通信路由解决方案，并对编排的时隙进行动态调整。

2.一种根据权利要求1所述的多模式相控阵雷达组网通信资源管理方法，其特征在于所述步骤六的高速路由传输时隙设计采用以下方法：

1)当有大量紧急数据需在某一链路中传输而该链路信道的通信状态差，传输速率低时，即产生高速路由传输需求；

2)统计分析该链路的通信状态信息，及链路两节点所有路由方式的各通信链路的通信状态信息；

3)分析两节点的所有路由方式通信速率和传输效率，通信速率与传输效率之积最大即为最优路由方式；

4)根据最优路由信息动态分配时隙。