多功能相控陣資源調(diào)度問題研究

1、西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)12022-3-5西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)22022-3-5主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、相控陣?yán)走_(dá)的特點一、相控陣?yán)走_(dá)的特點二、相控陣?yán)走_(dá)波位編排二、相控陣?yán)走_(dá)波位編排三、相控陣?yán)走_(dá)資源調(diào)度三、相控陣?yán)走_(dá)資源調(diào)度四、下一步主要工作四、下一步主要工作西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)32022-3-5一、相控陣?yán)走_(dá)的特點一、相控陣?yán)走_(dá)的特點傳統(tǒng)雷達(dá)傳統(tǒng)雷達(dá)相控陣?yán)走_(dá)相控陣?yán)走_(dá)西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)42022-3-5一、相控陣?yán)走_(dá)的特點一、相控陣?yán)走_(dá)的特點高效率搜索、多目標(biāo)跟蹤高效率搜索、多目標(biāo)跟蹤空間定向和空間濾波能力空間定向和空間濾波能力大功率孔徑乘積和

2、可變功率乘積大功率孔徑乘積和可變功率乘積共形陣的實現(xiàn)共形陣的實現(xiàn)1234西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)52022-3-5美國美國AN/SPY-1A雷達(dá)的主要性能參數(shù)雷達(dá)的主要性能參數(shù)一、相控陣?yán)走_(dá)的特點一、相控陣?yán)走_(dá)的特點1.體制：無源相控陣體制：無源相控陣2.工作波段：工作波段：S(3.13.5GHz)3.探測距離：探測距離：450 (km) 4.峰值功率：峰值功率：46 (MW) 5.平均功率：平均功率：58 (kW) 6.輻射單元數(shù)：輻射單元數(shù)：4352(個個)7.功能：搜索、跟蹤、制導(dǎo)功能：搜索、跟蹤、制導(dǎo), 可可 同同 時時 追追 蹤蹤 200個個 以以 上上 的的 目目 標(biāo)標(biāo) 。

3、西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)62022-3-5二、相控陣?yán)走_(dá)的波位編排算法二、相控陣?yán)走_(dá)的波位編排算法雷達(dá)球坐標(biāo)系內(nèi)雷達(dá)作用空域雷達(dá)球坐標(biāo)系內(nèi)雷達(dá)作用空域正弦空間坐標(biāo)系內(nèi)雷達(dá)作用空域正弦空間坐標(biāo)系內(nèi)雷達(dá)作用空域西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)72022-3-5二、相控陣?yán)走_(dá)的波位編排仿真二、相控陣?yán)走_(dá)的波位編排仿真方位角方位角=-45，45，俯仰角，俯仰角=0，60，半功率波束角，半功率波束角5，203個波束個波束西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)82022-3-5三、相控陣?yán)走_(dá)的資源調(diào)度三、相控陣?yán)走_(dá)的資源調(diào)度1.時間分割工作原理時間分割工作原理2.相控陣?yán)走_(dá)控制器工作原理相控陣?yán)走_(dá)控制器

4、工作原理3.相控陣?yán)走_(dá)調(diào)度策略相控陣?yán)走_(dá)調(diào)度策略4.基于修正的基于修正的EDF調(diào)度模型的實時任務(wù)調(diào)度調(diào)度模型的實時任務(wù)調(diào)度西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)92022-3-53.1時間分割原理時間分割原理 相控陣?yán)走_(dá)在執(zhí)行空域搜索的同時，維持對重點相控陣?yán)走_(dá)在執(zhí)行空域搜索的同時，維持對重點目標(biāo)的跟蹤，具有多任務(wù)、多功能特性。這些任務(wù)和目標(biāo)的跟蹤，具有多任務(wù)、多功能特性。這些任務(wù)和功能可以分解為雷達(dá)在特定時刻對某一空間位置的照功能可以分解為雷達(dá)在特定時刻對某一空間位置的照射動作，它們在雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部的時間軸上通常是射動作，它們在雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部的時間軸上通常是串行串行完成的。完成的。天線波束具有一定的覆

5、蓋范圍，且目標(biāo)的運動軌天線波束具有一定的覆蓋范圍，且目標(biāo)的運動軌跡可以預(yù)測，只要任務(wù)的采樣頻度不超過限度，在時跡可以預(yù)測，只要任務(wù)的采樣頻度不超過限度，在時間安排上，相控陣?yán)走_(dá)就具有一定的靈活性和獨立性間安排上，相控陣?yán)走_(dá)就具有一定的靈活性和獨立性，即在，即在時間上是可以分割的時間上是可以分割的。11212212345 678910 11 12 13 1415 16 118 19跟蹤目標(biāo)跟蹤目標(biāo)1跟蹤目標(biāo)跟蹤目標(biāo)2西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)102022-3-53.2相控陣?yán)走_(dá)控制器工作原理相控陣?yán)走_(dá)控制器工作原理雷達(dá)雷達(dá)控制器控制器任務(wù)任務(wù)1任務(wù)任務(wù)2 任務(wù)任務(wù)1任務(wù)任務(wù)2 任務(wù)任務(wù)1任

6、務(wù)任務(wù)2 延遲任務(wù)鏈表延遲任務(wù)鏈表刪除任務(wù)鏈表刪除任務(wù)鏈表執(zhí)行任務(wù)鏈表（被調(diào)度成功任務(wù)序列）執(zhí)行任務(wù)鏈表（被調(diào)度成功任務(wù)序列）雷達(dá)任務(wù)請求雷達(dá)任務(wù)請求相控陣?yán)走_(dá)控制器調(diào)度處理示意圖相控陣?yán)走_(dá)控制器調(diào)度處理示意圖西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)112022-3-53.4相控陣?yán)走_(dá)調(diào)度策略相控陣?yán)走_(dá)調(diào)度策略搜索搜索確認(rèn)確認(rèn)跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤搜索搜索搜索搜索 搜索搜索確認(rèn)確認(rèn)跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤搜索搜索搜索搜索 確認(rèn)確認(rèn)跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤跟蹤搜索搜索 空域搜索空域搜索根據(jù)優(yōu)先級自由調(diào)度根據(jù)優(yōu)先級自由調(diào)度 地平線搜索地平線搜索自適應(yīng)調(diào)度自適應(yīng)調(diào)度 1.固定模板調(diào)度策略固定模板調(diào)度策略2.多模板調(diào)度

7、策略多模板調(diào)度策略3.部分模板調(diào)度策略部分模板調(diào)度策略4.自適應(yīng)調(diào)度策略自適應(yīng)調(diào)度策略西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)122022-3-53.3相控陣?yán)走_(dá)調(diào)度策略相控陣?yán)走_(dá)調(diào)度策略自適應(yīng)調(diào)度算法的功能框圖自適應(yīng)調(diào)度算法的功能框圖1.與環(huán)境變化相適應(yīng)與環(huán)境變化相適應(yīng)2.與不同的工作優(yōu)先級相適應(yīng)與不同的工作優(yōu)先級相適應(yīng)3.雷達(dá)資源得到充分利用雷達(dá)資源得到充分利用4.波束安排盡可能均勻，避免峰值資源請求波束安排盡可能均勻，避免峰值資源請求5.不超過雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計約束范圍不超過雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計約束范圍誰先誰后？誰先誰后？西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)132022-3-53.4任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度-優(yōu)先級確

8、定方式優(yōu)先級確定方式雷達(dá)任務(wù)的優(yōu)先級一種標(biāo)準(zhǔn)是取決于相應(yīng)目標(biāo)雷達(dá)任務(wù)的優(yōu)先級一種標(biāo)準(zhǔn)是取決于相應(yīng)目標(biāo)的重要性和時間緊迫度，且與系統(tǒng)設(shè)計師的經(jīng)驗的重要性和時間緊迫度，且與系統(tǒng)設(shè)計師的經(jīng)驗和主觀判斷有關(guān)。一般可分為一下五個級別：和主觀判斷有關(guān)。一般可分為一下五個級別：1.專用工作方式：雷達(dá)必須進(jìn)行的工作。專用工作方式：雷達(dá)必須進(jìn)行的工作。2.關(guān)鍵工作方式：如對攔截導(dǎo)彈的跟蹤。關(guān)鍵工作方式：如對攔截導(dǎo)彈的跟蹤。3.近距離搜索與跟蹤：時間較緊迫。近距離搜索與跟蹤：時間較緊迫。4.遠(yuǎn)距離搜索與跟蹤：時間較寬裕。遠(yuǎn)距離搜索與跟蹤：時間較寬裕。5.測試與維修：維持雷達(dá)系統(tǒng)的可靠性。測試與維修：維持雷達(dá)系統(tǒng)的

9、可靠性。西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)142022-3-53.4任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度-優(yōu)先級確定方式優(yōu)先級確定方式EDF(Earlist Deadlin First)，就是在調(diào)度處理中，就是在調(diào)度處理中截止期最早截止期最早的任務(wù)具有最高的優(yōu)先級，被最先調(diào)的任務(wù)具有最高的優(yōu)先級，被最先調(diào)度執(zhí)行。度執(zhí)行。相控陣?yán)走_(dá)每個實時任務(wù)對應(yīng)著雷達(dá)波束在某相控陣?yán)走_(dá)每個實時任務(wù)對應(yīng)著雷達(dá)波束在某個方向上一段時間的駐留，而在波束照射的時間個方向上一段時間的駐留，而在波束照射的時間內(nèi)是不會被其他任務(wù)所中斷，故屬于內(nèi)是不會被其他任務(wù)所中斷，故屬于非搶占式非搶占式調(diào)調(diào)度問題度問題(Non Preemptive EDF)

10、，即一個任務(wù)一旦執(zhí)，即一個任務(wù)一旦執(zhí)行就要執(zhí)行完成，期間不能被其他任務(wù)所中斷。行就要執(zhí)行完成，期間不能被其他任務(wù)所中斷。文獻(xiàn)表明，在正常負(fù)載情況下文獻(xiàn)表明，在正常負(fù)載情況下EDF調(diào)度算法具調(diào)度算法具有有最優(yōu)的性能最優(yōu)的性能。西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)152022-3-53.4任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度-優(yōu)先級確定方式優(yōu)先級確定方式截止期截止期（微秒級）（微秒級）優(yōu)先級優(yōu)先級（1、2、3、4、5）西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)162022-3-53.4任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度-優(yōu)先級確定方式優(yōu)先級確定方式124711358126913101415p1p2p3p4p5d1d2d3d4d52.優(yōu)先級表設(shè)計法：

11、優(yōu)先級表設(shè)計法：3.混合優(yōu)先級設(shè)計法：混合優(yōu)先級設(shè)計法：mn西安電子科技大學(xué)西安電子科技大學(xué)172022-3-5相控陣?yán)走_(dá)是按照調(diào)度間隔（相控陣?yán)走_(dá)是按照調(diào)度間隔（SI）進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的，即）進(jìn)行任務(wù)調(diào)度的，即當(dāng)前當(dāng)前SI分析下一個分析下一個SI內(nèi)的駐留請求。假設(shè)下一個調(diào)度間隔內(nèi)的駐留請求。假設(shè)下一個調(diào)度間隔ta，ta+SI內(nèi)有內(nèi)有L個駐留請求，將其按照到達(dá)時刻排序后組個駐留請求，將其按照到達(dá)時刻排序后組成任務(wù)申請鏈表成任務(wù)申請鏈表q=q1,q2,q3,ql。則算法步驟為：。則算法步驟為：3.4任務(wù)調(diào)度任務(wù)調(diào)度-算法實現(xiàn)算法實現(xiàn)1.獲取該調(diào)度間隔的起始時間獲取該調(diào)度間隔的起始時間tp，令，令i=1。2.將將q中截止期減去其駐留時間小于中截止期減去其駐留時間小于tp的請求刪除。的請求刪除。3.從從q中選取到達(dá)時刻小于中選取到達(dá)時刻小于tp的所有任務(wù)，利用混合優(yōu)先級法的所有任務(wù)，利用混合優(yōu)先級法計算各任