CN112700172A - 一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法 - Google Patents

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严波
臧勤
万铮
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Abstract

本发明涉及一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法，通过统计被动相控阵雷达可能具备的资源，对各个资源进行虚拟化，放入虚拟资源池，针对不同的被动相控阵雷达设计需求，相应修改虚拟资源池中资源数据。本发明能够有效降低被动相控阵雷达资源调度软件工程实现上工作量和维护难度。

Description

一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，涉及宽带被动相控阵资源调度方法。
背景技术
宽带被动相控阵雷达是一种采用数字合成技术来实现收发波束的全数字化相控阵雷达，与传统相控阵雷达相比，具有探测复杂目标能力强、抗干扰能力强、复杂地形环境适应能力强、探测精度高、实现多功能能力强等优势，因而越来越受到人们的关注。由于这种雷达系统开放的特性，使得加入可获得更高性能的模块变得容易，同时不需要提升整个系统，故而其可编程性、通用性、互换性和移植性更强、更经济。将计算机技术与宽带被动相控阵雷达技术相结合，可以自适应的调整雷达工作方式以及工作参数，从而实现雷达的智能化控制。同时，为了更好的发挥数字阵列雷达的性能优势，实现多种战术，使雷达的各类资源被充分高效调度，就需要对雷达实施有效的资源管理。由于雷达系统资源是有限的，操作上又存在时域、空域的限制，因而雷达资源管理不能通过简单的配置或者人工操作来完成。发展一套有效的资源管理方法，势在必行。有效的资源管理方法是能够在实际应用环境下，根据战场态势的实时要求，自适应地对雷达任务进行资源分配，以充分提高雷达系统的整体作战效能。
被动相控阵雷达根据系统设计不同，拥有的各类资源也有所不同，不同的系统就需要不同的资源调度软件，因此不同的被动相控阵雷达就需要重新开发资源调度软件，大大增加了工程实现的工作量。
发明内容
上述现有技术的不足可以将被动相控阵雷达可能具备的资源完全统计，对各类资源进行虚拟化，形成虚拟资源池，独立出资源调度算法，最后资源调度只需对虚拟资源池的资源进行调度。针对不同的被动相控阵雷达，只需修改虚拟资源池的资源量就可以适应新的系统，工程实现上可大大减少工作量和维护难度。本发明提供了一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法，能够有效的降低被动相控阵雷达资源调度软件工程实现上工作量和维护难度。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
步骤1：统计宽带被动相控阵雷达设计中所有可能的资源，包括面阵类资源，射频类资源，信号处理类资源，计算资源；
步骤2：对各个资源进行分类，通过归一化进行虚拟化，设定各个资源的数量，放入资源池，其中各个资源的数量采用宏定义；
步骤3：资源池中资源进行冲突消解；
步骤4：独立封装资源调度算法，调度算法中考虑所有可能的资源，所有资源的数量由资源池中的宏定义传入；
步骤5：创建中间件，将调度算法与资源池解耦合；
步骤6：针对实际的被动相控阵雷达的资源，修改资源池中资源数量的宏定义。
本发明提出的一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法，通过统计被动相控阵雷达可能具备的资源，对各个资源进行虚拟化，放入虚拟资源池，针对不同的被动相控阵雷达设计，只需少量修改虚拟资源池中资源数据即可，能够有效的解决不同的被动相控阵雷达需要重新开发资源调度软件问题，有效的降低被动相控阵雷达资源调度软件工程实现上工作量和维护难度。
附图说明
图1是本发明体系框架图。
图2是本发明流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明。
结合图1说明一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法的体系框架，结合图2说明一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法的具体流程。
步骤1：统计宽带被动相控阵雷达设计中所有可能的资源，资源包括面阵资源、射频带宽、信号处理等资源，对资源进行更精细的子阵、频谱、计算资源划分。面阵资源主要统计可用波束个数、波束宽度、子阵划分等；射频带宽主要统计系统可以实现的带宽有几种；信号处理资源主要统计信号处理算法种类、门限等。
步骤2：构建动态的虚拟化资源池：虚拟化技术是对物理资源进行逻辑抽象和统一表示，是一种将资源抽象的方法。虚拟化是可以将物理资源进行抽象，并转化为一种新的资源形式表现出来，用户可以通过这种资源形式更好地使用这些资源。虚拟化出来的资源不受现有资源原有的物理组态所限制。通过虚拟化技术将面阵资源、射频资源、信号处理资源、计算资源等以统一的表示方式表示，构成一个动态的虚拟化资源池。对各个资源进行分类，设定各个资源的数量，放入资源池，其中各个资源的数量采用宏定义；
步骤3：资源池中资源进行冲突消解：在被动相控阵资源调度中，由于不同工作模式与侦测任务的需求，各自需要占用资源，可能会出现资源冲突，此时应具备面阵孔径、射频带宽、信号处理、计算资源的冲突消解机制。资源冲突消解机制方法拟通过市场拍卖、多智能体博弈等方式在空域、频率、能量域、时域等多域构建联合资源冲突消解方法，实现多种工作模式在联合域的并行处理遂行通道；
步骤4：调度软件采用模块化设计：将调度软件分为任务接收模块、任务调度模块、任务发送模块、调度效能评估模块、调度状态回馈模块，将软件模块作为虚拟资源放入虚拟化资源池；
调度效能评估包括以下几个指标：
(1)单个任务容量：表示调度此任务所获得的利益，记为REVi＝f(pi,ΔTi)；
任务容量由优先级pi和驻留时间长度ΔTi共同决定。函数形式采用f(pi,ΔTi)＝(1+p·pi)·ΔTi q。
其中p,q为可调系数，满足p≥0,q≥0,p+q＝1(p≥0,q≥0,p+q＝1)；
(2)请求容量：一个调度间隔内参与调度的任务容量之和；
(3)调度容量：一个调度间隔内被调度执行的任务容量之和；
(4)删除容量：一个调度间隔内被丢弃的任务容量之和；
(5)总的调度成功率：已调度执行的任务总数与参加调度的任务总数之比：
SSR＝N/M
其中N表示调度执行的被动相控阵雷达事件总数，M为参与调度的事件总数。
(6)各类事件的调度成功率：
SSRk＝Nk/Mk
各类事件中调度执行的事件总数与该类事件参与调度的雷达事件总数之比，k＝1,2,3分别表示搜索、失跟和跟踪。
(7)时间利用率：
Figure BDA0002902268970000031
其中T为调度总时长，ΔTi表示第i个执行任务的驻留时间，M表示参与调度的事件总数；
步骤5：创建中间件，将调度算法与资源池解耦合。通过定义符合相控阵系统调度特色的基本变换/矩阵和矢量运算、数据存储格式和调用接口的一整套规范，实现对相控阵系统资源调度各种运算过程的支持，参考国际上目前已经较为成熟的VSIPL、IT++等计算中间件规范来进行设计，结合目前各种异构处理平台本身经过优化的底层运算函数库、以及相关的高性能数据结构和存取机制，实现对中间件规范的支持。
步骤6：分类并计算实际的被动相控阵雷达的资源，对可以获得的资源进行虚拟化，同时修改资源调度软件中各类可以获得的资源的数量定义。

Claims (1)

1.一种宽带被动相控阵资源调度框架柔性设计方法，其特征在于：
步骤1：统计宽带被动相控阵雷达设计中所有可能的资源，包括面阵类资源，射频类资源，信号处理类资源，计算资源；
步骤2：对各个资源进行分类，通过归一化进行虚拟化，设定各个资源的数量，放入资源池，其中各个资源的数量采用宏定义；
步骤3：资源池中资源进行冲突消解；
步骤4：独立封装资源调度算法，调度算法中考虑所有可能的资源，所有资源的数量由资源池中的宏定义传入；
步骤5：创建中间件，将调度算法与资源池解耦合；
步骤6：针对实际的被动相控阵雷达的资源，修改资源池中资源数量的宏定义。
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