基于极化特性自适应阵元选择的同时多波束雷达的波束驻留调度方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115963451A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202211270192.9(22)申请日2022.10.18(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人程婷恒思宇何子述王元卿王宇萌宋佳铭曹聪冲刘璐清李中柱(51)Int.Cl.G01S7/02(2006.01)G01S13/02(2006.01)G06F17/15(2006.01)G06F17/16(2006.01)G06F30/20(2020.01)G06F111/04(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图4页(54)发明名称基于极化特性自适应阵元选择的同时多波束雷达的波束驻留调度方法(57)摘要本发明属于雷达系统资源管理领域，特别涉及一种新型的相控阵雷达实时自适应驻留调度方法。本发明首先利用任务工作方式优先级与截止期相结合构建综合优先级，根据综合优先级由大到小为可执行的任务排序。随后，根据阵元的极化特性，推导了任务接收平均功率需求公式。按照任务顺序和功率需求为可执行的任务选择阵元组合，剩余的阵元则可以同时用于执行下一个任务。从而，本方法能够同时执行多个任务，实现了同时多波束驻留调度。仿真结果表明，与现有方法相比，此方法能够大大降低任务丢失率，提高系统的时间利用率，并且具有实时性，可以应用至实际的雷达系统之中。CN115963451ACN115963451A权利要求书1/2页1.基于极化特性自适应阵元选择的同时多波束雷达的波束驻留调度方法，其特征为：在考虑极化后，第i个阵元的发射特性可以用向量进行描述(1≤i≤Ntotal)，其中，θ为俯仰角，为方位角，Ntotal为阵元总个数，是阵元i在方向上辐射特性在x方向上的投影，是阵元i在方向上辐射特性在y方向上的投影，是阵元i在方向上辐射特性在z方向上的投影；假设在当前调度间隔t0,tend内有N个驻留任务T＝T1,T2,...,TN申请调度，其中，t0为当前调度间隔的起始时刻，tend为当前调度间隔的结束时刻，tend‑t0为本调度间隔的时长；驻留任务模型为其中，rti为期望执行时刻,sti为实际执行时刻，li为时间窗，pi为工作方式优先级，Δti为驻留时长，为任务接收的平均功率需求，pti为信号发射功率，θi,表示任务的方位角和俯仰角；基于极化特性自适应阵元选择的同时多波束雷达系统的波束驻留调度方法包括如下步骤：步骤1：对时间指针tp进行初始化，令tp＝t0，i＝0；步骤2：选出任务请求队列T中满足rt+l＜tp的任务，记这些任务个数为ni，将它们从任务请求队列中删除，再将其存入任务删除队列，i＝i+ni，令M＝Ntotal；步骤3：在任务请求队列中，假设满足tp≥rt‑l的任务有X个；若X＞0，按照(1)式计算各任务优先级swi，其中，Xdi为任务请求Ti(1≤i≤X)在X个任务中按截止期从大到小排列的序号，Xpi为在X个任务中按工作方式优先级从小到大排列的序号；将这X个任务按综合优先级从大到小排序，令itp＝1；若X＝0，则更新时间指针tp＝tp+Δtpmin，其中，Δtpmin为时间指针的最小滑动步长；更新后若tp≥tend，则本次调度间隔分析结束；否则回到步骤2；步骤4：取排序后的任务队列中的第itp个任务Titp；步骤5：若tp+Δtitp＞tend，则本次调度间隔分析结束，Δtitp为Titp的驻留时间；否则，令zy_use为空，m＝1，并执行下一步骤；步骤6：根据Titp的方向参数，由(2)式在阵元各极化方向中可找到与任务Titp目标方向最为匹配的方向θmin与θmax为俯仰角的最小值与最大值，与为方位角的最小值与最大值，Δθ，为俯仰角与方位角的离散度；从而对于任务Titp，M个阵元在方向的极化特性构成了如(3)式所示的矩阵；2CN115963451A权利要求书2/2页步骤7：根据(4)式计算这M个阵元在方向的极化特性各分量平方和，并从大到小进行排序，将按此方法排序的阵元序号存入zy_num；步骤8：选择zy_num中前m个阵元共同计算功率值，记为Pcal；步骤9：若Pcal≥Pdes，则M＝M‑m，并跳至步骤11，否则m＝m+1，并进入步骤10；步骤10：若m＞M，则跳到步骤13，否则，返回步骤8；步骤11：将Titp放入任务执行队列，并把Titp从任务请求队列中删除，令i＝i+1，将所用的m个阵元序号存入zy_usei，表示任务i所用阵元序号集合；将这些阵元在zy中删除，将Titp的驻留时间存入t_store，itp＝itp+1；步骤12：若itp≤X且M＞0，则返回步骤4，否则进入步骤13；步骤13：tp时刻的调度分析完毕，更新时间指针tp＝tpmax(t_