CN107247253A - 一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统及方法，所述网络通信模块，通过网络接收波束调度信息，解析后转发给波束指向其他可视化模块；所述波束指向可视化模块，实时显示雷达波束在空间上的位置分布；所述波束调度可视化模块，显示波束的时序编排以及每个波束在实际执行时的偏差；所述资源统计可视化模块，通过饼图和折线图的方式显示不同类型资源的实时使用比例以及历史变化情况；所述任务调度反馈模块，根据当前资源使用情况给出任务调度方面的建议。本发明从空间和时间两个维度全面的展示了雷达波束的调度信息，深入到每个波束的编排和执行，站在整体的角度分析雷达资源消耗情况，并给出了任务调度方面的建议。

Description

一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统及方法

技术领域

本发明涉及一种相控阵雷达技术，尤其涉及的是一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统及方法。

背景技术

相控阵雷达作为新体制雷达，被广泛的应用于预警雷达、靶场测量雷达、炮位雷达等领域。和传统机械扫描雷达相比，相控阵雷达具有波束扫描灵活快速、空间功率分配和时间资源分配动态可控等优势，因此可以在搜索的同时完成对多目标的精密跟踪。

目前相控阵雷达波束调度信息的可视化方式主要包括以下几类：

PPI显示：使用距离-方位的极坐标显示方式，显示波束当前位置。

波位编排表显示：使用表格显示每个波束的调度时间和参数信息。

调度时序图显示：使用时序图显示一段时间内安排的波束调度序列。

这些可视化方式对于波束调度信息的展示相对比较片面，或侧重于展示波束调度的实时信息，或侧重于展示波束调度的预先编排，却忽视了波束编排与实际调度之间的差异，也没有深挖波束调度结果与雷达资源之间的关系。用户无法通过目前的可视化方式，一眼掌握当前雷达波束调度的整体状态。

由于相控阵雷达具有灵活的波束调度能力，因此需要一种波束调度信息的可视化方法，以便更好地观察波束调度信息，实时的显示波束调度实际执行情况和雷达资源分配情况，从而分析任务执行失败的原因并动态调整任务规划。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统及方法，解决现有相控阵雷达波束调度信息可视化中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，包括网络通信模块、波束指向可视化模块、波束调度可视化模块、资源统计可视化模块、任务调度反馈模块；

所述网络通信模块，通过网络接收波束调度信息，解析后转发给波束指向可视化模块、波束调度可视化模块、资源统计可视化模块；

所述波束指向可视化模块，实时显示雷达波束在空间上的位置分布；

所述波束调度可视化模块，显示波束的时序编排以及每个波束在实际执行时的偏差；

所述资源统计可视化模块，通过饼图和折线图的方式显示不同类型资源的实时使用比例以及历史变化情况；

所述任务调度反馈模块，根据当前资源使用情况给出任务调度方面的建议。

所述波束调度信息包括每个波束的类型、威力、指向、带宽、时差等，以及雷达站信息、点航迹信息。

所述波束类型分为：搜索、确认和跟踪，其中搜索分为任务搜索和大屏搜索两类，任务搜索是执行当前任务所需的搜索，大屏搜索是根据预设的搜索屏进行的搜索。

所述波束指向可视化模块包括二维可视化和三维可视化两种显示模式，其中：二维可视化使用方位-仰角显示的方式，以X轴为方位，Y轴为仰角构建直角坐标系，实时显示波束在方位-仰角空间上的位置；三维可视化基于地心地球固联坐标系ECEF构建整个地球作为背景，实时显示波束在三维空间上的位置；二维可视化和三维可视化模式均可叠加显示雷达站、点航迹信息。

所述波束调度可视化模块通过时序和散点相结合的方式显示一段时间内波束的时序编排信息以及每个波束在实际执行时的时间偏差，以时间为X轴，以时间偏差为Y轴构建直角坐标系，在X轴底部以高度相同，宽度和颜色不同的方块按时间水平排列表示波束的时序编排，其中，每个方块的宽度表示对应的波束带宽，方位的位置表示波束调度对应的时间，方块的颜色表示波束类型，在每个方块的上方，使用点的高度表示对应波束在实际执行时的时间偏差。

所述资源统计可视化模块通过饼图和折线图结合的方式显示不同类型资源的使用比例和变化情况，包括分类资源使用比例和任务资源使用比例；

假设一段时间内的搜索波束个数为N_search，确认波束个数为N_confirm,跟踪波束个数为N_track。其中，搜索波束中的任务搜索波束个数为N_mission,大屏搜索波束的个数为N_blank，则：

总波束个数：N_beam＝N_search+N_confirm+N_track

搜索资源比例：

确认资源比例：

跟踪资源比例：

任务资源比例：

空闲资源比例：

分类资源使用比例比较了搜索、确认、跟踪三类资源的使用比例，通过饼图显示当前使用比例，使用折线图显示使用比例的历史变化情况；

任务资源使用比例比较了任务资源和空闲资源的使用比例，通过饼图显示当前使用比例，使用折线图显示使用比例的历史变化情况。

所述任务调度反馈模块在任务资源使用比例超过阈值时，显示预警信息，提示用户删除优先级低的任务或者降低数据率。

一种相控阵雷达波束调度信息的可视化方法，使用所述的系统，包括以下步骤：

(1)接收波束调度信息、雷达站及点航迹信息等，解析后转发；

(2)通过二维可视化和三维可视化两种显示模式显示雷达波束在空间上的实时位置分布；

(3)通过时序和散点相结合的方式显示一段时间内波束的时序编排以及每个波束在实际执行时的时间偏差；

(4)通过饼图和折线图结合的方式显示不同类型资源的使用比例和变化情况；

(5)在任务资源使用比例超过阈值时，显示预警信息，提示用户删除优先级低的任务或者降低数据率。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过波束指向可视化实时显示雷达波束在空间上的位置分布，通过波束调度可视化从微观上展示了一段时间内的波束时序编排及每个波束在实际执行时的时间偏差，通过资源统计可视化从宏观上展示了当前资源的整体分布比例以及最近一段时间的变化趋势，通过任务调度反馈模块根据当前资源使用情况给出任务调度方面的建议。该可视化方法显示画面明确直观，显示内容丰富，不仅从空间和时间两个维度全面的展示了雷达波束的调度信息，还兼顾了微观和宏观两个方面，既深入到每个波束的编排和执行，又站在整体的角度分析雷达资源消耗情况，并给出了任务调度方面的建议。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2是本发明的波束指向二维可视化示意图；

图3是本发明的波束指向三维可视化示意图；

图4是本发明的波束调度可视化示意图；

图5是本发明的分类资源统计可视化示意图；

图6是本发明的任务资源统计可视化示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化方法，包括以下步骤：第一步：如图1所示，首先搭建一个相控阵雷达波束调度信息可视化系统，该系统包括：网络通信模块、波束指向可视化模块、波束调度可视化模块、资源统计可视化模块、任务调度反馈模块。

第二步：网络通信模块接收波束调度信息、雷达站及点航迹信息等，通过计算校验和提取协议号等常规解析后转发给其他可视化模块。其中：波束调度信息包括：每个波束的类型、威力、指向、带宽、时差等。

波束类型分为：搜索、确认、跟踪，其中搜索又可以进一步分为任务搜索和大屏搜索两类，任务搜索是执行当前任务所需的搜索，大屏搜索是根据预设的搜索屏进行的搜索。

第三步：波束指向可视化模块通过二维可视化和三维可视化两种显示模式显示雷达波束在空间上的实时位置分布，包括波束类型、威力、指向、覆盖范围。

二维可视化使用方位-仰角显示的方式，以X轴为方位，Y轴为仰角构建直角坐标系，使用十字靶标实时显示波束在方位-仰角空间上的位置，并叠加显示点航迹信息。其中：十字靶标的中心指示波束的中心，十字靶标的颜色指示波束的类型。波束指向二维可视化效果如图2所示。十字靶标标识波束中心指向，离散的点代表点迹，连线代表航迹，文本显示航迹批号。

三维可视化基于地心地球固联坐标系(ECEF)构建整个地球作为背景，使用半透明圆锥体实时显示波束在三维空间上的位置，并叠加显示雷达站信息和点航迹信息。其中，圆锥体的顶点位于雷达站，圆锥体的中轴线和波束中心指向重合，圆锥体的半径反映波束的实际宽度，圆锥体的长度反映波束的威力范围，圆锥体的颜色反映波束的类型。波束指向三维可视化效果如图3所示。圆锥体标识波束，半透明框体标识搜索屏，实线标识航迹，离散的点标识点迹，半透明粗线标识预测轨迹，地面的三维模型标识雷达站。

第四步：波束调度可视化模块通过时序和散点相结合的方式显示一段时间内波束的时序编排以及每个波束在实际执行时的时间偏差。

该模块以时间为X轴，以时间偏差为Y轴构建直角坐标系。在X轴底部以高度相同，宽度和颜色不同的方块按时间水平排列表示波束的时序编排。其中，每个方块的宽度表示对应的波束带宽，方位的位置表示波束调度对应的时间，方块的颜色表示波束类型。其中，任务搜索波束用黑白格方块表示，确认波束用白色方块表示，跟踪波束用黑色方块表示，大屏搜索波束用灰色方块表示。在每个方块的上方，使用菱形点表示对应波束在实际执行时的时间偏差。波束调度可视化效果如图4所示。

第五步：资源统计可视化模块通过饼图和折线图结合的方式显示不同类型资源的使用比例和变化情况，包括：分类资源使用比例和任务资源使用比例。

假设每秒的搜索波束个数为N_search，确认波束个数为N_confirm,跟踪波束个数为N_track。其中，搜索波束中的任务搜索波束个数为N_mission,大屏搜索波束的个数为N_blank。则：

总波束个数：N_beam＝N_search+N_confirm+N_track

搜索资源比例：

确认资源比例：

跟踪资源比例：

任务资源比例：

空闲资源比例：

分类资源使用比例图：使用饼图结合图释表示当前时刻搜索、确认、跟踪这三类资源的使用比例(由下至上)，使用折线表示最近20秒内搜索、确认、跟踪这三类资源的历史变化情况，显示效果如图5所示。

任务资源使用比例图：使用饼图结合图释表示当前时刻空闲资源、任务资源这两类资源的使用比例，使用折线表示最近20秒内空闲资源、任务资源这两类资源的历史变化情况。显示效果如图6所示。

第六步：任务调度反馈模块在任务资源比例P_mission超过90％时，显示预警信息，提示用户删除优先级低的任务或者降低数据率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，包括网络通信模块、波束指向可视化模块、波束调度可视化模块、资源统计可视化模块、任务调度反馈模块；

所述网络通信模块，通过网络接收波束调度信息，解析后转发给波束指向可视化模块、波束调度可视化模块、资源统计可视化模块；

所述波束指向可视化模块，实时显示雷达波束在空间上的位置分布；

所述波束调度可视化模块，显示波束的时序编排以及每个波束在实际执行时的偏差；

所述资源统计可视化模块，通过饼图和折线图的方式显示不同类型资源的实时使用比例以及历史变化情况；

所述任务调度反馈模块，根据当前资源使用情况给出任务调度方面的建议。

2.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，所述波束调度信息包括每个波束的类型、威力、指向、带宽、时差等，以及雷达站信息、点航迹信息。

3.根据权利要求2所述的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，所述波束类型分为：搜索、确认和跟踪，其中搜索分为任务搜索和大屏搜索两类，任务搜索是执行当前任务所需的搜索，大屏搜索是根据预设的搜索屏进行的搜索。

4.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，所述波束指向可视化模块包括二维可视化和三维可视化两种显示模式，其中：二维可视化使用方位-仰角显示的方式，以X轴为方位，Y轴为仰角构建直角坐标系，实时显示波束在方位-仰角空间上的位置；三维可视化基于地心地球固联坐标系ECEF构建整个地球作为背景，实时显示波束在三维空间上的位置；二维可视化和三维可视化模式均可叠加显示雷达站、点航迹信息。

5.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，所述波束调度可视化模块通过时序和散点相结合的方式显示一段时间内波束的时序编排信息以及每个波束在实际执行时的时间偏差，以时间为X轴，以时间偏差为Y轴构建直角坐标系，在X轴底部以高度相同，宽度和颜色不同的方块按时间水平排列表示波束的时序编排，其中，每个方块的宽度表示对应的波束带宽，方位的位置表示波束调度对应的时间，方块的颜色表示波束类型，在每个方块的上方，使用点的高度表示对应波束在实际执行时的时间偏差。

6.根据权利要求3所述的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，所述资源统计可视化模块通过饼图和折线图结合的方式显示不同类型资源的使用比例和变化情况，包括分类资源使用比例和任务资源使用比例；

假设一段时间内的搜索波束个数为N_search，确认波束个数为N_confirm,跟踪波束个数为N_track。其中，搜索波束中的任务搜索波束个数为N_mission,大屏搜索波束的个数为N_blank，则：

总波束个数：N_beam＝N_search+N_confirm+N_track

搜索资源比例：

确认资源比例：

跟踪资源比例：

任务资源比例：

空闲资源比例：

分类资源使用比例比较了搜索、确认、跟踪三类资源的使用比例，通过饼图显示当前使用比例，使用折线图显示使用比例的历史变化情况；

任务资源使用比例比较了任务资源和空闲资源的使用比例，通过饼图显示当前使用比例，使用折线图显示使用比例的历史变化情况。

7.根据权利要求6所述的一种相控阵雷达波束调度信息的可视化系统，其特征在于，所述任务调度反馈模块在任务资源使用比例超过阈值时，显示预警信息，提示用户删除优先级低的任务或者降低数据率。

8.一种相控阵雷达波束调度信息的可视化方法，其特征在于，使用如权利要求1～7任一项所述的系统，包括以下步骤：

(1)接收波束调度信息、雷达站及点航迹信息等，解析后转发；

(2)通过二维可视化和三维可视化两种显示模式显示雷达波束在空间上的实时位置分布；

(3)通过时序和散点相结合的方式显示一段时间内波束的时序编排以及每个波束在实际执行时的时间偏差；

(4)通过饼图和折线图结合的方式显示不同类型资源的使用比例和变化情况；

(5)在任务资源使用比例超过阈值时，显示预警信息，提示用户删除优先级低的任务或者降低数据率。