多功能相控阵雷达资源调度算法的研究

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1、第一章绪论请求（波束驻留请求）所要求的时间、能量和计算机资源，为一个调度间隔选择一组最佳雷达事件序列的一种调度方法。目前在相控阵雷达事件调度管理算法上比较先进的自适应调度算法是利用时间窗约束来协调各雷达时间的执行时间，从而达到优化调[7]度效率的目的。时间窗约束可以使雷达执行容量提高一个等级，但它还不是最优的调度算法，通过仿真可以看到，它的雷达时间利用率即使在事件饱和的情况下也远远达不到80%，可见还有相当大的一部分雷达资源没有被利用。本文在时间窗约束的基础上优化了调度算法，利用跟踪事件的驻留空隙交迭安排雷达事件，同时给出了一套详细

2、的演示验证样机的仿真参数模型，仿真结果显示该算法在一定程度上提高了雷达的跟踪容量，从而提高了雷达的资源利用率。1.2国内外发展现状先进的调度策略是相控阵雷达与机械扫描雷达之间的显著区别，也是相控阵雷达技术发展的一个重要方向。目前，在相控阵雷达资源调度及自适应调度算法方面的研究国外起步较早。关于相控阵雷达资源调度方面的研究最早来自于BaughR.A，他针对AEGIS系统中的AN/SPY-1雷达，系统地描述了相控阵雷达计算机控制软件的设计方法，对相控阵雷达中资源调度的基本原理作了详细阐述，并规范了雷达事件调度算法的设计原则。蔡庆宇等设计

3、了一种对相控阵雷达工作方式进行自适应调度的专家系统。张伯彦等在文献[11]的基础上，提出了一种相控阵雷达自适应调度的软/硬件体系结构，并用C语言开发了整个软件系统。A.G.Huizing于1996年在仿真多功能雷达自适应调度算法时提出了雷达事件请求时间窗的概念，在文献[7]中，他详细地阐述了时间窗的概念和存在的合理性，并且在文献[8]中给出了仿真结果。时间窗概念的提出使得雷达时间请求的实际执行时间可根据其期望发射时间在时间窗范围内移动，这就使得原本因时间冲突而舍弃的雷达事件得到执行，从而提高了雷达事件的执行率。[9]为更有效地提高雷

4、达时间利用率，Izquierdo-Fuente等提出一种基于填充（PulsePacking）技术的动态调度算法，其思想是在单个任务收发脉冲间隔中交错调度其他任务的发射或接收脉冲；Orman等进一步分析了这种脉冲交错调度技术，并用启发式方法解决了一部实际雷达的多任务调度问题。Kuo等提出一种称为Batch-TC的实时驻留调度算法，在保证雷达基本操作所需最小资源的前提下显著提高了雷达的调度性能。此外，人工智能在相控阵雷达资源调度中也得到了应用。文献[11]在文献[31]的基础上，提出了一个相控阵雷达工作方式的专家系统。在文献[20]中提

5、出用BP神经网2第一章绪论络分配探测目标的优先级。但是多数的参考文献对相控阵雷达资源调度问题研究不系统，仅从资源优化的某个角度或某个方面进行描述，或者在算法的实现上没有系统给出具体的设计步骤，以及没有给出相应的场景设置。本文从资源调度参数模型出发，以某型相控阵雷达演示验证样机为基础，系统研究了相控阵雷达资源调度的各个方面，并且结合样机自身参数设计了一个合理的调度算法，并给出仿真结果和评估指标。1.3论文主要研究内容本文围绕多功能相控阵雷达资源调度问题，主要研究了关于资源调度模型的建立和资源自适应调度算法。主要内容包括：(1)第二章主

6、要介绍相控阵雷达资源调度参数模型的建立，首先简要概述相控阵雷达的工作原理，然后重点讲述与资源调度相关的雷达工作方式、目标容量的计算以及天线指标和方向图的仿真，最后讲述了雷达参数的选定和信号波形形式以及距离的测量等各方面的内容。(2)第三章为论文的重点。首先讲述资源调度的原理，阐述了资源调度的主要研究内容，以自适应调度算法为重点，详细地分析了自适应调度算法所要考虑的各个方面，包括调度算法的设计原则以及评估指标。最后介绍了目前比较先进的时间窗调度算法。提出了优化时间窗调度算法，即交迭调度算法，给出了该调度算法的原理和仿真流程。(3)第四

7、章以第二章所给的参数设计了一套相控阵雷达资源调度的仿真模型，包括相控阵雷达搜索波位的编排以及目标容量的计算；最后，利用前面分析的场景仿真了时间窗调度、交迭调度算法在理论上的调度效果，并给出评估结果。(4)第五章为论文的结束语。总结论文的研究成果，展望今后需要继续研究的方向。3第二章相控阵雷达资源调度模型的建立第二章相控阵雷达资源调度模型的建立2.1引言在研究相控阵雷达资源管理问题时，对雷达的准确建模十分重要，这是衡量资源管理算法优良的基础。资源调度模型的建模属于相控阵雷达系统建模范畴。相控阵雷达的系统建模方面的研究有很多，其中关于雷

8、达目标跟踪及其资源管理算法的性能的模型是Blair等于1994年提出的第一个Benchmark难题，其中主要考虑在强机动目标背景下如何减少相控阵雷达的系统资源消耗，并提出了一种相控阵雷达模型用于研究此问题。1995年他们设计了第二个B