相控阵雷达自适应调度算法研究

摘要

相控阵雷达又称电扫描雷达或者扫描阵列雷达，可进行天线波束的快速扫描。与传统雷达相比，由于相控阵雷达天线的波束指向和波束形状具有快速变化的能力，因此可以通过安排不同的资源管理方案来调节雷达的波束指向和波束形状，从而增加相控阵雷达的工作方式，实现多种雷达功能，使相控阵雷达具有更强的自适应能力，大幅度提升雷达性能。
　　根据管理的对象不同，相控阵雷达资源管理问题可以分为宏管理和微管理两个方面：宏管理是指雷达系统的任务规划，即从宏观上管理相控阵雷达系统中的多个雷达，为每个雷达制定未来一段时间的工作任务内容（搜索、跟踪）；微管理指传统意义上的相控阵雷达任务调度，是指单个雷达的控制中心在接受到本周期内各种雷达任务请求序列后，在雷达系统约束下依据某种规则给出本雷达在下一调度间隔所要执行任务的执行顺序，达到优化调度的效果。
　　本文主要针对雷达组网系统中多个相控阵雷达的多目标跟踪任务规划问题，以及单个相控阵雷达的跟踪任务调度问题进行研究，主要包括以下三个方面：
　　(1).针对雷达组网内目标较多时雷达资源不足的情况，对组网内的目标跟踪任务进行建模，在雷达的能量资源以及时间资源约束的条件下，提出了基于最大跟踪个数的任务规划算法，以目标跟踪数目和雷达资源的最大化为优化目标，利用隐枚举法得到对雷达组网中多个雷达的跟踪任务规划。
　　(2).针对隐枚举法算法耗时太长的缺点，提出了基于规则的启发式快速任务规划算法，该算法能够在大幅度提高雷达组网系统中多目标跟踪时多个雷达任务规划算法的速度，满足实际工程需要。
　　(3).针对传统相控阵雷达任务调度中雷达任务只能延迟的情况，不能充分发挥任务时间窗的优势，本文提出了有时间窗的前后一步回溯的雷达任务序列调度方法，该算法使用模糊逻辑推理定义目标的优先级，通过前后一步回溯的方法在时间窗范围内合理安排相邻的几个雷达任务，在保证调度率的前提下降低调度代价，保证高优先级的目标在其期望时刻被调度或者以较小的时间偏移被调度，从而降低调度代价。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究的重要内容与研究现状

1.3 本文的主要工作与结构安排

第二章 任务规划的运筹学基础知识

2.1 引言

2.2 0-1 整数规划数学模型

2.3 0-1整数规划的解法

2.4 多目标优化数学模型

2.5多目标优化问题常用解法

2.6 小结

第三章 雷达组网系统多雷达跟踪任务规划算法

3.1 引言

3.2 雷达组网系统中多雷达的跟踪任务规划模型的建立

3.3 基于隐枚举法的相控阵雷达任务规划的求解

3.4 仿真分析

3.5 总结

第四章 基于启发式雷达组网系统多雷达跟踪任务规划算法

4.1 引言

4.2 任务调度常用的启发式规则

4.3 基于启发式的相控阵雷达任务规划快速求解算法

4.4 仿真分析

4.5 小结

第五章 相控阵雷达跟踪任务优先级的制定以及时间窗研究

5.1 引言

5.2 基于模糊逻辑的优先级确定

5.3 仿真

5.4 相控阵雷达任务时间窗研究

5.5 仿真分析

5.6 小结

第六章 相控阵雷达实时任务调度的自适应调度算法

6.1 引言

6.2 相控阵雷达实时任务调度原理

6.3 现有的自适应调度算法

6.4 基于模糊逻辑优先级的相控阵雷任务自适应调度算法

6.5 仿真

6.6总结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

附录