钱国栋，侯泽欣，涂刚毅

(1. 海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京 210003； 2. 中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153)

基于参数模型构建的雷达任务综合优先级计算方法

钱国栋1，侯泽欣2，涂刚毅2

(1. 海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京 210003； 2. 中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153)

提出一种雷达任务的综合优先级值计算方法。利用雷达任务的多特征参数，根据雷达的不同功能及工作方式对各特征参数的权系数值进行动态的设定，构建合理的几何模型，最后依据所构建模型的几何面积计算结果确定各任务的综合优先级值。运用该方法可实时动态计算雷达各任务的综合优先级值，适用于各种雷达实时任务调度策略及算法。通过仿真验证了本方法计算获得的任务综合优先级值的唯一性和有效性。

多参数；模型构建；雷达任务综合优先级

Abstract: A calculation method of the integrated priority values of radar tasks is presented. By using the multi-feature parameters of radar tasks, according to different functions and working modes of the radar, the weight coefficients of each feature parameter are set dynamically, and the reasonable geometric model is built. Finally, based on the calculation results of the geometric area of the model built, the integrated priority values of each task are confirmed. The integrated priority values of each task can be dynamically calculated in real-time with this method, which applies to various radar real-time task scheduling strategies and algorithms. The integrated priority values calculated with this method are verified to be unique and valid via the simulation.

Keywords: multiple parameters; modeling; integrated priority of radar tasks

0 引 言

多功能相控阵雷达系统实现多探测任务能力和实时精确信息处理性能等会受雷达时间资源、功能资源、实时计算处理资源等因素的制约。研究相控阵雷达资源最优分配控制算法，对有限的雷达资源进行合理分配以实现大量雷达任务的有效调度，发挥相控阵雷达的最大效能，是多功能相控阵雷达技术的发展趋势。

相控阵雷达资源最优分配控制研究的最关键环节为任务的综合优先级计算问题。通过设计合理的任务综合优先级计算算法解决雷达多任务间的时间冲突、能量冲突和功能冲突，优化安排任务的执行顺序，最后控制算法根据各任务综合优先级计算结果对有限的雷达资源进行合理分配。

基于多特征参数任务优先级设计思想，本文研究一种雷达任务多特征参数综合优先级的计算方法。根据雷达资源调度的准则及任务调度原则确定影响综合优先级的因素，制定多任务模板。根据模板分析计算各任务综合优先级的各种参数大小构建几何模型。最后通过各参数值及其权系数值计算图形面积得到各任务综合优先级的结果。仿真结果表明,本文所提算法能够有效、实时、动态地计算雷达各任务的综合优先级值，适用于各种雷达实时任务调度策略及算法，可有效提高多功能雷达的任务调度效率和资源利用率。

1 参数模型构建

雷达任务的综合优先级通常由任务的一个或多个特征参数来确定,如截止时间、或关键性(任务的重要程度)等。若综合优先级的计算结果仅由某一个特征参数来确定是不准确的,如利用EDF策略计算得到的最高综合优先级是具有截止时间最短的任务,利用LSF策略得到的最高优先级是具有空闲时间最短的任务。因为截止时间短的任务不一定是最关键的,或空闲时间最短的任务也不一定是最关键的，所以需要研究利用多特征参数综合计算任务的综合优先级值，建立任务与其综合优先级值间的一一对应关系。

通过对雷达任务的多参数变量构建参数几何模型，进行参数变量的可视化处理，将任务多参数的各个属性值用二维平面图形表示，并提取模型面积进行定量分析。

本文参数模型构建的方法为：根据参与综合优先级计算的特征参数个数选择不同的坐标轴，构建不同的多参数几何模型；n个参数的任务综合优先级计算模型由n个坐标轴构成，每个坐标轴表示任务的各特征参数，坐标轴间的各个夹角由任务各特征参数权值的大小计算获得，最后根据特征参数的大小连接各坐标轴组成一个n边形。

2 综合优先级计算

基于参数模型构建的雷达任务综合优先级计算方法的主要流程如下：

Step1确定雷达各功能工作的主要任务种类；对各类任务的模版进行设计，确定各类任务的工作方式优先级等可固定设置参数。例如，通过对雷达的功能分析，设置各类任务的工作方式优先级分别为1～5，工作方式优先级越大任务的重要性程度越高。

Step2根据雷达所有任务模板及目标特征信息获取参与综合优先级计算的各任务的动态参数信息，如截止时间、偏移时间等随时间变化的参数，其中截止时间表示任务距被丢弃删除的时间段长度，偏移时间表示任务偏离最佳执行时刻的时间段长度。

Step3针对各任务参数设计不同的权系数大小为ωi，可根据雷达所处环境及针对不同目标态势的工作方式不同，调整各类任务的各特征参数权系数大小；由雷达任务的调度原则(工作方式优先级原则、资源充分利用原则、期望时间原则、时间、能量和计算约束原则)及各任务特征参数对不同任务种类的影响不同，特征参数表现出对各任务综合优先级计算结果的不同影响程度，因此可对各任务的特征参数设置合理的权系数。

例如，任务类型1，根据其特征参数的重要性程度，将任务工作方式优先级、截止时间、资源占用量的权系数分别设置为0.7、0.15、0.15，将任务类型2的特征参数权系数分别设计为0.2、0.4、0.4。

Step4由任务特征参数的个数构建几何模型。根据参与综合优先级计算的特征参数个数n选择不同的坐标轴构建不同的几何模型。如图1所示，n参数的任务综合优先级计算模型由n个坐标轴构成，每个坐标轴表示任务的各特征参数，根据特征参数及其权系数大小ξi连接各坐标轴组成一个n边形。

图1 基于n参数的任务综合优先级计算模型

Step5根据各任务所构建的几何模型计算几何面积。由Step4构建的多边形可知，多边形的面积可由计算各小三角形面积之和得到。各小三角形面积由三角形面积公式计算可得，夹角大小及两夹边长度均与各参数及其权系数大小有关，具体计算公式为

夹角大小

(ωi+ωi+1)·π

夹边长度

Li=efi(ξi)，Li+1=efi+1(ξi+1)

三角形面积

模型面积

Area=Area1+…+Areai+…+Arean

图2 基于三参数的任务综合优先级计算模型

各参数权系数设置分别为ω1、ω2、ω3，根据各参数权系数计算：

则各小三角形的面积如下式所示：

根据参数所构建的几何模型计算模型面积大小,Area=Area1+Area2+Area3,对面积计算结果进行归一化处理得到任务的综合优先级值为

令

则任务的综合优先级值为

同理，如图1、3所示，任务多特征参数所构建的几何模型由多个小三角形构成，通过参数权值设计可计算得到任务的综合优先级值为

其中

图3 基于四参数的任务综合优先级计算模型

3 仿真分析

基于以上研究对本方法进行仿真验证，评估计算结果。在相同场景设置条件下仿真比较了不同参数变化下不同任务综合优先级值计算结果，并进行分析。

仿真设置场景中有5种雷达任务类型，其中任务类型1、2为随机事件，其他任务设置不同的数据率，具体任务模版设置如下：

(1) 任务类型1(随机事件)

(2) 任务类型2(随机事件)

(3) 任务类型3(数据率30 s)

(4) 任务类型4(数据率12 s)

(5) 任务类型5(数据率500 ms)

仿真设置5种类型任务的各项参数如上模版所示，其他参数固定任务的截止时间从大到小变化。采用本方法计算任务综合优先级的结果如图4所示。

图4 综合优先级随截止时间变化曲线

假设各任务模版的参数权系数固定为[0.7,0.15,0.15]，采用本方法计算任务综合优先级的结果如图5所示。

图5 各任务相同权值综合优先级变化曲线

由图4、5分析可知，当各任务的参数权系数相同时，任务的综合优先级值随单一参数值变化的变化率是相同的。在相同的权系数值计算下，截止时间、资源占用率相同的任务的综合优先级值受任务工作方式优先级的大小影响，工作方式优先级越大任务的综合优先级值越大。由此可知，本文综合优先级计算方法结果准确有效。

4 结束语

多功能多任务相控阵雷达系统是目前雷达研究的主流，而其性能的充分发挥是研究的热点、重点及难点。为充分发挥雷达系统性能，雷达多任务有效调度是最主要的手段，而任务综合优先级的实时、有效计算则是问题的根本。

本文提出了基于参数模型构建的雷达任务综合优先级计算方法，在分析雷达任务参数模拟的基础上构建几何模型进行任务综合优先级计算方法研究。仿真结果表明，与传统任务综合优先级计算方法相比，本文算法具有较强的可扩展性，且计算结果有效，充分体现了任务各特征参数的重要性。

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A calculation method of integrated priority of radar tasks based on parameter modeling

QIAN Guo-dong1, HOU Ze-xin2, TU Gang-yi2

(1.Military Representatives Office of Radar System of the PLA Navy in Nanjing, Nanjing 210003; 2. No.724 Research Institute of CSIC, Nanjing 211153)

TN911

A

1009-0401(2017)03-0010-04

2016-10-08;

2016-11-23

钱国栋(1982-)，男，工程师，硕士，研究方向：雷达总体技术；侯泽欣(1989-)，男，工程师，硕士，研究方向：相控阵雷达资源调度；涂刚毅(1981-)，男，高级工程师，博士，研究方向：相控阵雷达总体技术。