古 龍,唐 佳,羅 昀,張耀升

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所, 四川 成都 610036)

0 引 言

隨著軍事技術(shù)的迅猛發(fā)展,武器裝備作戰(zhàn)環(huán)境愈發(fā)惡劣。一方面,為了提升作戰(zhàn)能力,作戰(zhàn)平臺(tái)尤其是機(jī)動(dòng)平臺(tái)往往需要同時(shí)具備雷達(dá)、通信和電子戰(zhàn)等功能;另一方面,為了提高生存概率,又要想辦法減小多種功能電子設(shè)備聚集對(duì)平臺(tái)造成的機(jī)動(dòng)能力下降、雷達(dá)反射面積變大以及電磁頻譜紊亂等影響。解決這一問(wèn)題的有效途徑之一就是設(shè)計(jì)一個(gè)多種功能深度耦合的作戰(zhàn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)多種電子設(shè)備的一體化[1-2]。多功能雷達(dá)可以滿足這樣的需求,基于綜合孔徑、電磁兼容、顯示控制和數(shù)據(jù)融合的一體化設(shè)計(jì)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外得到了較為充分的研究[2-3],為多功能雷達(dá)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

多功能雷達(dá)具備時(shí)間、空間、頻率、能量、極化以及孔徑等的多維度資源,合理的系統(tǒng)資源管理是保證雷達(dá)功能有效發(fā)揮的前提條件。文獻(xiàn)[4-7]對(duì)常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)的任務(wù)調(diào)度算法進(jìn)行了研究,但僅限于時(shí)間維的資源管理。文獻(xiàn)[8]研究了基于孔徑分割的多功能一體化雷達(dá)資源管理方法,對(duì)時(shí)間和孔徑資源進(jìn)行統(tǒng)一分配,相比于常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)在事件容量和資源利用率上都展現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)文獻(xiàn)[8]中資源利用不充分的問(wèn)題,文獻(xiàn)[9]對(duì)任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行時(shí)刻主動(dòng)偏移,文獻(xiàn)[10]將任務(wù)分析范圍從當(dāng)前調(diào)度間隔擴(kuò)展到整個(gè)調(diào)度時(shí)間軸,進(jìn)而分別提出了相應(yīng)的改進(jìn)算法。但遺憾的是,上述文獻(xiàn)都只研究了時(shí)間-孔徑二維資源分配,未涉及多維資源管理。文獻(xiàn)[11]分析了多功能電子系統(tǒng)的孔徑分割實(shí)現(xiàn)方法,并指出任務(wù)在頻域上也是可能沖突的,最后基于任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度,是對(duì)多維資源管理的一次較好嘗試。但是,它沒有給出完善的任務(wù)模型和理論化的任務(wù)調(diào)度方法,且存在資源利用不充分的問(wèn)題。

針對(duì)當(dāng)前研究主要聚焦于時(shí)間維和時(shí)間-孔徑二維資源管理,而對(duì)多維資源管理缺乏關(guān)注的問(wèn)題,本文擬在孔徑分割的基礎(chǔ)上,考慮任務(wù)能量和頻譜資源需求,開展多功能雷達(dá)的多維資源管理研究,基于多任務(wù)并行截止時(shí)間優(yōu)先(MTPEDF)算法提出了頻率自適應(yīng)的MTPEDF(FA-MTPEDF)算法,用于處理多功能雷達(dá)任務(wù)調(diào)度問(wèn)題,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)算法有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

1 多功能雷達(dá)任務(wù)建模

多功能雷達(dá)具有多任務(wù)執(zhí)行功能和多維度資源管理需求,從任務(wù)和資源構(gòu)成要素角度出發(fā),可以將多功能雷達(dá)任務(wù)的數(shù)學(xué)模型表示為[8,12]

qi={tei,tsi,li,Li,pi,ηi,ei,fi}

(1)

式中:qi表示第i個(gè)任務(wù)事件;tei,tsi分別為任務(wù)的期望執(zhí)行時(shí)刻和實(shí)際執(zhí)行時(shí)刻;li,Li分別為任務(wù)的時(shí)間窗和需要的執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)度;pi為任務(wù)工作方式優(yōu)先級(jí);ηi,ei,fi分別為任務(wù)的孔徑資源占用率、能量資源占用率和工作中心頻率。時(shí)間窗是指任務(wù)實(shí)際執(zhí)行時(shí)刻在期望執(zhí)行時(shí)刻前后能移動(dòng)的有效范圍,其合理性和大小計(jì)算方法可參見文獻(xiàn)[13]。因此,任務(wù)qi的最早可執(zhí)行時(shí)刻為tei-li;最晚可執(zhí)行時(shí)刻為tei+li,即為任務(wù)截止期。

1.1 綜合優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)

任務(wù)的優(yōu)先級(jí)關(guān)系到系統(tǒng)資源的分配次序,傳統(tǒng)的雷達(dá)資源調(diào)度以任務(wù)工作方式優(yōu)先級(jí)為唯一標(biāo)準(zhǔn),但該方法可能會(huì)造成較高的任務(wù)丟失率,因?yàn)槿蝿?wù)執(zhí)行次序不僅和工作方式優(yōu)先級(jí)相關(guān),還需要考慮任務(wù)的時(shí)間緊迫程度,即工作方式優(yōu)先級(jí)越高越需要優(yōu)先調(diào)度,任務(wù)截止期越早越需要優(yōu)先調(diào)度[8,14]。據(jù)此,提出了基于工作方式優(yōu)先級(jí)pi和任務(wù)截止時(shí)間tei+li-t的綜合優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)方法,其中t表示當(dāng)前調(diào)度時(shí)刻。由于工作方式優(yōu)先級(jí)和任務(wù)截止時(shí)間是不同量綱單位,所以先將任務(wù)分別按照工作方式優(yōu)先級(jí)由低到高和任務(wù)截止時(shí)間由大到小進(jìn)行兩次排序,記錄該任務(wù)在兩次排序中的序號(hào)分別為Np和Nd,再通過(guò)線性加權(quán)求得任務(wù)綜合優(yōu)先級(jí)[6,8]。

Pi=α·Np+(1-α)Nd

(2)

式中:α為傾向于工作方式優(yōu)先級(jí)的加權(quán)值,1-α為傾向于任務(wù)截止時(shí)間的加權(quán)值,α的取值范圍是[0,1],可以通過(guò)對(duì)α值的調(diào)整來(lái)協(xié)調(diào)工作方式優(yōu)先級(jí)Pi和任務(wù)截止時(shí)間對(duì)綜合優(yōu)先級(jí)的影響程度,Pi越大的任務(wù)越需要優(yōu)先調(diào)度。

1.2 任務(wù)孔徑資源占用率分析

多功能雷達(dá)中每個(gè)任務(wù)在被執(zhí)行時(shí)需要占用多少孔徑資源一般可根據(jù)具體事件的作用距離來(lái)確定。對(duì)于某一具體的多功能雷達(dá),每種類型的任務(wù)都有其最大作用距離,此時(shí)就可以依據(jù)每個(gè)任務(wù)的作用距離來(lái)進(jìn)行天線孔徑資源分配。文獻(xiàn)[10,15]詳細(xì)推導(dǎo)了多功能雷達(dá)執(zhí)行探測(cè)任務(wù)和電子偵察任務(wù)時(shí)所需要的孔徑資源,得到了任務(wù)孔徑資源占用比率的經(jīng)典模型為

(3)

式中:βd和βr分別為探測(cè)任務(wù)和電子偵察任務(wù)的孔徑資源占用比率,Rd0和Rr0分別為探測(cè)任務(wù)和電子偵察任務(wù)的實(shí)際作用距離,Rd max和Rr max分別為探測(cè)任務(wù)和電子偵察任務(wù)的最大作用距離。同樣地,當(dāng)多功能雷達(dá)執(zhí)行數(shù)據(jù)通信、電子干擾等其他任務(wù)時(shí),也可以根據(jù)任務(wù)的作用距離來(lái)確定其孔徑資源占用比率。

1.3 頻譜資源使用分析

多功能雷達(dá)中多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行時(shí),發(fā)射信號(hào)可能會(huì)耦合進(jìn)入接收通道,產(chǎn)生雜散諧波等干擾,甚至出現(xiàn)自激現(xiàn)象導(dǎo)致系統(tǒng)效能嚴(yán)重降低[16-17]。為了避免電磁頻譜間的相互影響,文獻(xiàn)[11]將空域資源劃分為若干個(gè)扇形區(qū)域,頻譜資源劃分成若干個(gè)頻段,當(dāng)兩任務(wù)作用于同一空域且占用同一頻段時(shí),就認(rèn)為存在電磁頻譜沖突,然后將空域和頻譜資源分配給高優(yōu)先級(jí)任務(wù)。而實(shí)際情況中,即使兩任務(wù)作用于不同空域但占用同一頻段時(shí),也存在電磁頻譜間的影響。為了隔離這種影響,文獻(xiàn)[18]建立了隔離度的理論模型,指出其與載波長(zhǎng)度、收發(fā)陣距離和收發(fā)陣增益(關(guān)于指向、電壓駐波比等參數(shù)的函數(shù))等參數(shù)有關(guān)。在工程上針對(duì)某一具體的天線陣,往往通過(guò)暗室試驗(yàn)獲得空-頻隔離度表用以規(guī)避沖突,并在應(yīng)用實(shí)踐中不斷優(yōu)化。在未能獲得空-頻隔離度表時(shí),可以粗糙地使用頻率隔離來(lái)梳理電磁頻譜,即只要滿足如下條件就可以保證頻譜資源不沖突。

(fi min-fj max)>Δf或(fj min-fi max)>Δf

(4)

式中:fi min和fi max分別為任務(wù)i的最小載頻和最大載頻,fi min=fi-Bi/2,fi max=fi+Bi/2;fj min和fj max分別為任務(wù)j的最小載頻和最大載頻,fj min=fj-Bj/2,fj max=fj+Bj/2;Bi和Bj分別為任務(wù)i和任務(wù)j的工作帶寬;Δf為頻率隔離閾值,是兩個(gè)任務(wù)頻帶所要保持的最小間隔,為達(dá)到有效隔離一般需取到上百兆赫茲[19]。

2 調(diào)度算法的原理與實(shí)現(xiàn)

在常規(guī)相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)調(diào)度中,通常采用基于式(2)優(yōu)先級(jí)的自適應(yīng)調(diào)度策略,稱之為截止時(shí)間優(yōu)先(EDF)算法。對(duì)于孔徑分割的多功能雷達(dá)任務(wù)調(diào)度,其廣泛采用的是MTPEDF算法。MTPEDF算法根據(jù)EDF算法發(fā)展而來(lái),但具備了多任務(wù)并行調(diào)度能力,其基本思想是將當(dāng)前時(shí)刻到達(dá)的所有任務(wù)根據(jù)其最終優(yōu)先級(jí)的大小依次添加到執(zhí)行任務(wù)鏈表中,同步地將雷達(dá)可用資源中減去每個(gè)任務(wù)所消耗的雷達(dá)資源,對(duì)于那些由于雷達(dá)資源不夠而無(wú)法安排的任務(wù),推遲其至雷達(dá)資源變化(增大)的時(shí)刻。在上述過(guò)程中還需不斷地將任務(wù)請(qǐng)求中超出截止期的任務(wù)刪除,對(duì)于已安排的且達(dá)到其執(zhí)行結(jié)束時(shí)刻的任務(wù)要釋放所占用的雷達(dá)資源[8]。

MTPEDF算法較好地解決了孔徑分割多功能雷達(dá)的時(shí)間-孔徑二維資源管理問(wèn)題,也存在多維資源管理應(yīng)用前景。因此,本文嘗試將MTPEDF算法用于多功能雷達(dá)時(shí)間、孔徑、能量和頻譜資源的聯(lián)合管理,以期實(shí)現(xiàn)任務(wù)的合理調(diào)度。與此同時(shí),現(xiàn)代化的頻率源模塊賦予了電子系統(tǒng)頻率捷變能力,采用頻率捷變的雷達(dá)探測(cè)和數(shù)據(jù)通信方式也已具備較好的理論基礎(chǔ)[20-21]。因此,多功能雷達(dá)任務(wù)在頻譜資源沖突時(shí)可以首先改變工作頻率進(jìn)而獲得頻譜資源,只有在變頻也無(wú)法獲得資源時(shí)才考慮推遲其至雷達(dá)頻譜資源變化(增大)的時(shí)刻?；谏鲜鲈?本文提出了頻率自適應(yīng)的MTPEDF(FA-MTPEDF)算法,其基本原理和MTPEDF算法類似,但在頻譜資源沖突時(shí)具備了變頻優(yōu)化能力,FA-MTPEDF調(diào)度算法流程如以下各步驟所示。

步驟1 假設(shè)調(diào)度間隔[T1,T2)內(nèi)有N個(gè)任務(wù)請(qǐng)求{qi}(i=1,2,…,I),組成任務(wù)請(qǐng)求鏈表,同時(shí)初始化任務(wù)執(zhí)行鏈表和任務(wù)刪除鏈表。起始條件下時(shí)間指針tp=T1,該時(shí)刻雷達(dá)孔徑資源ηcur=1-η0,能量資源ecur=1-e0,其中η0,e0分別表示系統(tǒng)當(dāng)前占用的雷達(dá)孔徑資源和能量資源。

步驟2 針對(duì)當(dāng)前時(shí)刻tp,找出任務(wù)請(qǐng)求鏈表中滿足tei-li≤tp的任務(wù)。將其中符合tei+li>tp條件的任務(wù)送入待執(zhí)行任務(wù)集合{Rj},j=1,2,…,J;不滿足條件的任務(wù)由于超出截止期而被刪除送入任務(wù)刪除鏈表中。

步驟3 根據(jù)式(2)計(jì)算待執(zhí)行的J個(gè)任務(wù)的綜合優(yōu)先級(jí),并將這J個(gè)待執(zhí)行的任務(wù)按照優(yōu)先級(jí)重新排列,令j=1。

步驟4 如果ηj≤ηcur且ej≤ecur,令tsj=tp,進(jìn)入步驟5;否則,轉(zhuǎn)入步驟8。

步驟5 遍歷任務(wù)執(zhí)行鏈表,對(duì)于第m個(gè)任務(wù),若tsm+Lm>tsj,說(shuō)明其與任務(wù)j存在時(shí)間重疊,將任務(wù)m送入任務(wù)集合{Rk},k=1,2,…,K。

步驟6 遍歷任務(wù)集合{Rk},判斷是否所有的fk和fj均滿足式(4)中的頻率隔離約束,若滿足,將待執(zhí)行任務(wù)j轉(zhuǎn)移到任務(wù)執(zhí)行鏈表中,同時(shí)ηcur=ηcur-ηj,ecur=ecur-ej,轉(zhuǎn)入步驟8;否則,說(shuō)明存在頻譜資源沖突,需進(jìn)行變頻優(yōu)化,進(jìn)入步驟7。

步驟7 在工作頻段(假設(shè)為fmin～fmax)內(nèi)對(duì)任務(wù)j進(jìn)行一次步進(jìn)為Δf的變頻,即fj=fj+Δf或fj=fmin(當(dāng)fj+Δf>fmax時(shí)),返回步驟6;若遍歷整個(gè)工作頻段均不能使得任務(wù)j和任務(wù)集合{Rk}中所有任務(wù)均滿足頻率隔離約束,說(shuō)明變頻優(yōu)化失敗,將任務(wù)j轉(zhuǎn)移到任務(wù)刪除鏈表中。

步驟8j=j+1,如果j≤J,ηcur>0且ecur>0,則返回步驟4,否則進(jìn)入步驟9。

步驟10 判斷tp≥T2或{qi}是否為空,若成立則輸出本間隔任務(wù)執(zhí)行鏈表和任務(wù)刪除鏈表,并返回步驟1進(jìn)入下一調(diào)度間隔;否則,返回步驟2。

3 調(diào)度算法的性能評(píng)價(jià)

為了評(píng)價(jià)任務(wù)調(diào)度算法的有效性,可以定義任務(wù)丟失率和資源利用率兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),分別從觀測(cè)任務(wù)和觀測(cè)雷達(dá)資源兩個(gè)方面來(lái)反映任務(wù)調(diào)度的效果[15]。

任務(wù)丟失率定義為該算法在雷達(dá)約束條件下調(diào)度失敗的任務(wù)數(shù)與所有申請(qǐng)調(diào)度的任務(wù)數(shù)的比值,任務(wù)丟失率越低說(shuō)明雷達(dá)任務(wù)的執(zhí)行效率越高,其表達(dá)式為

ξ=Nf/N

(5)

式中:Nf為調(diào)度失敗的任務(wù)數(shù);N為總的申請(qǐng)調(diào)度任務(wù)數(shù)。

資源利用率又包括孔徑資源利用率ψη和能量資源利用率ψe兩個(gè)指標(biāo),資源利用率越高說(shuō)明雷達(dá)能力發(fā)揮得越充分,定義孔徑資源利用率為時(shí)間-孔徑聯(lián)合利用率、能量資源利用率為時(shí)間-能量聯(lián)合利用率,其表達(dá)式分別為

(6)

(7)

式中:Ns為調(diào)度成功的任務(wù)數(shù),Ns=N-Nf;Δt為雷達(dá)工作時(shí)長(zhǎng)。

盡管任務(wù)丟失率和資源利用率是兩個(gè)不同視角的評(píng)價(jià)指標(biāo),但它們又存在內(nèi)在聯(lián)系。對(duì)于同一調(diào)度算法,當(dāng)雷達(dá)整體資源利用率越高時(shí),說(shuō)明雷達(dá)的工作環(huán)境越惡劣,大量任務(wù)競(jìng)爭(zhēng)有限的雷達(dá)資源,任務(wù)丟失率將有所增高;對(duì)于不同調(diào)度算法,越好的算法越能充分利用雷達(dá)資源,從而有效降低任務(wù)丟失率。

4 仿真實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證MTPEDF算法用于多功能雷達(dá)多維資源管理的有效性以及本文所提FA-MTPEDF算法的優(yōu)越性,下面利用數(shù)值仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)調(diào)度算法的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。仿真中,除調(diào)度方法不同外,仿真場(chǎng)景和工作參數(shù)設(shè)置完全相同,具體如下:

1) 仿真時(shí)間為2 s,調(diào)度周期為100 ms。

2) 所有任務(wù)均按照其更新率周期產(chǎn)生。

3) 精密跟蹤、普通跟蹤、高分辨和搜索任務(wù)工作頻段7GHz～12GHz,默認(rèn)工作在9GHz,工作帶寬100 MHz;數(shù)據(jù)通信任務(wù)工作頻段15 GHz～17 GHz,默認(rèn)工作在16 GHz,工作帶寬40 MHz;電子偵察任務(wù)在4 GHz～18 GHz進(jìn)行輪詢偵察,工作帶寬1 GHz;假設(shè)同時(shí)在電子干擾3目標(biāo),頻率中心分別為5.5 GHz、9.5 GHz和15.5 GHz,工作帶寬1 GHz。

4) 電子偵察對(duì)頻率做順序輪詢,電子干擾頻率隨目標(biāo),因而不具備變頻能力;由于電子偵察只接收,電子偵察任務(wù)之間不存在頻譜資源沖突。

5) 綜合優(yōu)先級(jí)設(shè)計(jì)中權(quán)值α=0.5;任務(wù)的孔徑資源占用率應(yīng)針對(duì)具體的多功能雷達(dá)系統(tǒng)及相應(yīng)任務(wù)來(lái)確定,但為便于仿真在此僅做簡(jiǎn)單假設(shè),如表1中所示;頻率隔離閾值Δf設(shè)計(jì)為200 MHz。

表1 任務(wù)參數(shù)設(shè)置Tab.1 Task parameter settings

6) 通過(guò)控制精密跟蹤、普通跟蹤、高分辨以及數(shù)據(jù)通信目標(biāo)的個(gè)數(shù)來(lái)控制申請(qǐng)調(diào)度任務(wù)數(shù)量。

任務(wù)的其他參數(shù)設(shè)置如下表1所示。

采用EDF、MTPEDF和FA-MTPEDF在不同任務(wù)數(shù)量情況下分別進(jìn)行調(diào)度仿真,得到圖1所示的任務(wù)丟失率曲線、圖2所示的孔徑資源利用率曲線以及圖3所示的能量資源利用率曲線。

圖1 任務(wù)丟失率曲線圖Fig.1 Task loss rate curve

圖2 孔徑資源利用率曲線圖Fig.2 Aperture resource utilization rate curve

圖3 能量資源利用率曲線圖Fig.3 Energy resource utilization rate curve

由圖1可知,隨著申請(qǐng)調(diào)度任務(wù)數(shù)量的增加,EDF和MTPEDF的任務(wù)丟失率逐漸增高,MTPEDF具有更大的事件容量,這和文獻(xiàn)[8]中結(jié)論一致。這是因?yàn)镋DF只對(duì)時(shí)間資源進(jìn)行管理,導(dǎo)致系統(tǒng)對(duì)其他維度資源利用得不夠充分,大量任務(wù)未能得到執(zhí)行。三種算法中,FA-MTPEDF任務(wù)丟失率最低,從任務(wù)執(zhí)行效率的角度來(lái)說(shuō)具有最優(yōu)性能。由圖2和圖3可知,任務(wù)數(shù)量的增加將導(dǎo)致系統(tǒng)資源負(fù)荷加重,并逐步趨近于算法所能利用的資源極限,在EDF和MTPEDF逐漸達(dá)到資源利用率上限的情況下,FA-MTPEDF即使在任務(wù)個(gè)數(shù)最大時(shí)也沒有達(dá)到上限值,從雷達(dá)能力發(fā)揮的角度來(lái)說(shuō)也是最優(yōu)的。

隨機(jī)抽取當(dāng)任務(wù)數(shù)量為392個(gè)時(shí)的調(diào)度仿真,通過(guò)統(tǒng)計(jì)仿真過(guò)程中雷達(dá)孔徑資源、雷達(dá)能量資源和任務(wù)頻譜資源的變化來(lái)具體分析FA-MTPEDF的性能表現(xiàn)。圖4為0 ms～400 ms間申請(qǐng)調(diào)度任務(wù),橫軸表示任務(wù)的期望執(zhí)行時(shí)序;圖5為0 ms～400 ms間調(diào)度成功任務(wù),橫軸表示任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行時(shí)序。雷達(dá)孔徑資源的變化過(guò)程如圖6所示,雷達(dá)能量資源的變化過(guò)程如圖7所示,對(duì)于執(zhí)行隊(duì)列中存在變頻優(yōu)化的任務(wù)其頻譜資源變化情況如圖8所示。

圖4 0 ms～400 ms間申請(qǐng)調(diào)度任務(wù)Fig.4 The request scheduling tasks between 0 ms～400 ms

圖5 0 ms～400 ms間調(diào)度成功任務(wù)Fig.5 The successfully scheduled tasks between 0 ms～400 ms

圖6 雷達(dá)孔徑資源變化Fig.6 Radar aperture resource variation

圖7 雷達(dá)能量資源變化Fig.7 Radar energy resource variation

從圖4可以看出,周期產(chǎn)生的雷達(dá)申請(qǐng)調(diào)度任務(wù)在時(shí)間軸上交疊程度較高;從圖5可以看出,申請(qǐng)時(shí)間交疊的不同任務(wù)在經(jīng)過(guò)調(diào)度后呈有序交錯(cuò)的執(zhí)行狀態(tài),說(shuō)明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行能力。從圖6和圖7可以看出,整個(gè)調(diào)度過(guò)程中雷達(dá)孔徑資源占用率和能量資源占用率是在動(dòng)態(tài)變化的,但嚴(yán)格波動(dòng)于[0,1]范圍內(nèi)且總體處于較高水平,說(shuō)明本文方法對(duì)孔徑和能量資源的分配是合理且高效的。從圖8可以看出FA-MTPEDF改變了部分任務(wù)的工作頻率,這是由于FA-MTPEDF具備變頻優(yōu)化能力,在任務(wù)頻譜資源沖突時(shí)通過(guò)改變?nèi)蝿?wù)工作頻率實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)頻譜資源的優(yōu)化分配。同時(shí),這也使更多的任務(wù)得以成功執(zhí)行,進(jìn)而提升了系統(tǒng)孔徑、能量資源利用率。說(shuō)明在增加頻譜維度的資源優(yōu)化后,系統(tǒng)的多任務(wù)執(zhí)行能力與資源利用能力同時(shí)得到了改善。這也從另一方面驗(yàn)證了本文所提算法的優(yōu)越性。

5 結(jié)束語(yǔ)

多功能雷達(dá)可以適應(yīng)未來(lái)復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,其系統(tǒng)資源管理技術(shù)已成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。本文將傳統(tǒng)的MTPEDF算法用于多功能雷達(dá)任務(wù)調(diào)度,并在此基礎(chǔ)上結(jié)合研究問(wèn)題的新特點(diǎn)提出了具備頻譜資源優(yōu)化能力的FA-MTPEDF算法。本文建立了多功能雷達(dá)任務(wù)模型,敘述了調(diào)度算法的原理與實(shí)現(xiàn)途徑,提出了算法性能評(píng)價(jià)指標(biāo),并設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)將FA-MTPEDF算法和傳統(tǒng)的EDF算法、MTPEDF算法進(jìn)行對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,FA-MTPEDF算法可以合理分配系統(tǒng)時(shí)間、孔徑、能量和頻譜資源,有效提升系統(tǒng)事件容量和資源利用率,相比于傳統(tǒng)EDF算法、MTPEDF算法更具優(yōu)越性,對(duì)多功能雷達(dá)系統(tǒng)資源管理具備參考價(jià)值。本文在仿真中將任務(wù)孔徑和能量設(shè)定為兩個(gè)獨(dú)立維度資源,而實(shí)際上二者是可以相互轉(zhuǎn)化的,后續(xù)計(jì)劃中,擬進(jìn)一步研究孔徑-能量耦合的多功能雷達(dá)系統(tǒng)資源管理方法。