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1、(10)申请公布号 CN 103593244 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103593244 A (21)申请号 201310612281.1 (22)申请日 2013.11.28 G06F 9/50(2006.01) G06F 9/46(2006.01) (71)申请人 中国船舶重工集团公司第七二四研 究所 地址 210003 江苏省南京市中山北路 346 号 (72)发明人 胡进 严波 臧勤 (54) 发明名称 一种宽波束变频时差定位系统资源调度方法 (57) 摘要 本发明为一种宽波束变频时差定位系统资源 调度实现方法， 可对系统面临的电磁环境、 系统功 能需求进行。
2、实时分析， 自适应调整天线阵列资源、 通道频率资源和时间资源， 较好地完成宽波束变 频时差定位系统的资源调度， 实现对雷达信号、 敌 我识别 （IFF）信号、 TACAN 信号的海空一体化探 测。本发明根据时差定位截获、 跟踪的特点， 设计 了宽波束变频时差定位系统资源调度的实现框架 及其任务参数自适应生成、 任务优先级评估和调 度自适应执行算法。本发明可优化安排宽波束变 频时差定位系统时、 空、 频等资源， 缩短目标发现 时间， 保证跟踪稳定。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页。
3、 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103593244 A CN 103593244 A 1/1 页 2 1. 一种宽波束变频时差定位系统资源调度方法， 其特征为根据时差定位系统雷达、 IFF、 TACAN 信号搜索、 跟踪任务需求， 生成任务模型， 在此基础 上综合考虑时间约束、 信号特征、 物理运动规律生成调度任务的优先级fi， 并根据调度优先 级原则， 将调度任务放入调度执行器进行执行， 可优化时差定位系统波束、 频率、 时间资源， 实现系统雷达、 IFF、 TACAN 信号探测的联合资源调度。 2. 一种申请任务参数生成器的设计方法， 其特征为可以根据雷达、 IFF、 T。
4、ACAN 信号搜 索、 跟踪任务需求， 依据统一模型实时地生成雷达、 IFF、 TACAN 信号探测任务的参数， 参数包 含任务期望执行时间、 任务截止期di、 驻留时间t、 搜索 / 跟踪时间窗wT、 搜索 / 跟踪波 束i、 接收频率和带宽Bi， 生成任务模型。 3. 一种优先级分析器设计方法， 其特征为联合考虑被动探测辐射源的物理运动规律与 信号特征、 时间约束进行综合优先级计算， 计算过程中采用了优先级计算函数先对信号特 征参数进行加权计算， 进而联合考虑时间、 空间约束进行优先级计算， 并可根据需要动态调 整各种任务优先级。 权 利 要 求 书 CN 103593244 A 2 1/。
5、3 页 3 一种宽波束变频时差定位系统资源调度方法 技术领域 0001 本发明涉及一种宽波束变频时差定位系统资源调度的方法， 尤其涉及宽波束变频 时差定位系统资源调度的实现框架、 调度任务参数自适应生成、 任务优先级评估及调度自 适应执行算法。 背景技术 0002 时差定位利用同一辐射源信号到达分布多站的时间差形成双曲线 （面） 进行定位。 作为一种无源定位技术， 长基线时差定位由于其定位精度高、 定位算法简单， 在工程实现中 得到广泛的应用。 0003 时差定位需要多站对同一信号进行接收， 因此， 需对多站的时、 空、 频资源进行统 一调度， 以形成对同一信号的接收时间差， 如何合理地调度系。
6、统资源成为提高时差定位系 统效能的关键因素之一。为了实现多站对同一信号的截获， 时差定位系统往往采用宽波束 设计， 用于形成大的公共覆盖区域。在多目标环境下， 为了实现对多目标的搜索与实时跟 踪， 往往采用变频体制实现对多目标宽频带信号的分时侦测。 0004 对于时差定位系统的资源调度问题， 目前的研究主要集中在如下几个方面 ： 1） 三 站的同步调度方面。考虑到长基线时差定位系统中时差站之间的距离相隔几十公里， 如何 实现三站的同步资源调度控制成为时差资源调度能否实现的基础条件。 高实时性的同步通 信系统的实现的基础上， 对控制命令加上相应的调制时延， 基本上解决了三站同步调度的 问题。2）。
7、 空间宽波束的波束实时调度方面。典型的 GPS 接收机采用的就是时差定位体制， 但其采用了全向天线的接收体制， 因而不存在波束控制的问题。 对于宽波束实时调度问题， 目前的研究主要集中在宽波束覆盖区域计算， 波束切换时机计算等方面， 尚不是很成熟。 3） 频率资源调度方面。对于 IFF 信号的时差定位系统主要集中在较窄的频段内， 频率资源调 度起来相对比较简单 ； 对于 TACAN 信号的调度一般对各个波道进行频率扫描， 依次对各个 波道进行信号搜索 ； 对于雷达信号的搜索一般有扫频搜索、 变频搜索等几种。 0005 上述方法从一定程度上解决了时差定位系统的资源调度问题， 但对于宽波束变频 时。
8、差定位系统进行 IFF、 TACAN、 雷达信号进行一体化探测的资源调度方法尚比较欠缺， 相关 资源调度算法主要体现在主动探测方面， 对于多站宽波束变频时差定位系统资源调度的研 究较少， 急需开展相关技术研究。 发明内容 0006 宽波束变频时差定位系统， 需要多站对同一信号进行同时截获， 为了实现对多目 标进行实时有效的时差定位， 需要对宽波束进行实时切换， 以满足波束空间覆盖需求， 同 时， 应实时地切换系统接收频率， 完成信号频率的截获。 0007 本发明为解决宽波束变频时差定位系统资源调度的难题， 通过设计宽波束变频时 差定位系统自适应调度算法的实现框架， 对搜索与跟踪目标在频率上采用。
9、扫频与变频相结 合的策略， 同时， 调度相关波束， 已完成信号在空域与频率的有效截获和定位 ； 自适应调度 说 明 书 CN 103593244 A 3 2/3 页 4 任务参数自适应生成、 任务优先级评估及调度自适应执行算法， 可有效地解决宽波束变频 时差定位系统的资源管理问题， 使得系统的各类资源在搜索、 目标跟踪及其它类型的任务 之间合理分配， 从而充分发挥系统效能。 0008 本发明为解决其技术问题所采用的技术解决方案为 ： 将调度申请任务送入申请任 务生成器， 生成相应的调度参数 ； 在优先级分析器中根据生成的调度参数对各申请任务编 排优先级 ； 将编排好优先级的任务送入调度执行器，。
10、 对各任务进行分析。 满足调度原则的将 其送入执行队列， 并把系统可用资源分配给该事件 ； 将不满足该调度间隔加时间窗后满足 下次调度的事件送入延迟队列， 延迟队列中的事件将参与下一调度间隔的调度分析 ； 加窗 后仍然不满足下次调度的送到删除队列， 删除队列中的事件直接丢弃。 0009 本发明与现有技术方法相比， 能够有效地在搜索任务、 目标跟踪及其他类型的任 务之间合理的分配宽波束变频时差定位系统的波束、 频率、 时间资源， 实现对雷达信号、 敌 我识别 （IFF） 信号、 TACAN 信号的海空一体化探测， 缩短目标发现时间， 保证跟踪稳定。 附图说明 0010 附图 1 是雷达、 IFF。
11、、 TACAN 信号资源调度系统处理流程图。 0011 附图 2 是申请任务参数生成器模型图。 0012 附图 3 是优先级分析器模型图。 0013 附图 4 是调度执行器工作流程图。 具体实施方式 0014 以下结合附图 1- 附图 4 给出宽波束变频时差定位系统资源调度方法的具体实施 方式。 0015 1、 系统总体实施方式 系统总体实施方式如附图 1 所示 ： 1) 将雷达信号、 IFF、 TACAN 信号探测申请任务送入 申请任务参数生成器， 生成相应的调度队列。2) 将申请任务参数生成器生成的调度队列和 延迟任务队列送入优先级分析器进行优先级排序。 3)将经优先级分析器排序后的调度队。
12、列 送入调度执行器， 对各任务进行分析， 根据判断将任务分别送入执行任务队列、 删除任务队 列、 延迟任务队列。 0016 2、 申请任务参数生成器设计 附图 2 给出了利用总体实施方式中第 2) 步， 申请任务参数生成器。申请任务参数 生成器分为搜索任务参数生成器和跟踪任务参数生成器。主要完成任务期望执行时间 计算、 任务截止期计算di、 驻留时间t、 搜索 / 跟踪时间窗wT、 搜索 / 跟踪波束i计算、 接收频率和带宽Bi计算， 生成任务模型， 可为后续优先级分析 器提供依据。 0017 其中， 若搜索任务的起始时刻为t0， 则第i个波束上第k次任务的期望执行时 间满足 ：， 其中Ps为。
13、搜索周期 ； 第i个搜索任务的截止 期为 ：。第i个跟踪任务的期望执行时间可表示为 ： 说 明 书 CN 103593244 A 4 3/3 页 5 ， 其中ti0表示第i个跟踪的起始时刻， 每个跟踪任务的期望执行时间 由跟踪采样周期 Ti决定。而第i个跟踪任务的截止期满足 ：。驻留时间 t的计算依据目标的重复周期PRI以截获N个脉冲的时间PRI*N进行计算，N的典型值为 20100。搜索任务的时间窗wT取固定值， 而跟踪任务的时间窗依据目标的物理运动规律获 取相关时间窗， 宽波束变频时差定位系统的跟踪任务时间窗以目标不运动出波束覆盖范围 为限。搜索任务的接收波束和频率的调度依次遍历所有波束，。
14、 并以最大的带宽依次遍历所 有感兴趣信号的频率范围， 跟踪任务则根据目标的运动特性和频率特性选择相应的波束和 信号接收频率。 0018 3、 优先级分析器 附图 3 给出了优先级分析器实现的流程方法。在宽波束变频时差定位系统资源调度处 理流程的基础上， 设计了如附图 3 所示的优先级分析器， 其中w1、w2和w3分别对辐射源目标 速度、 频率及其他目标属性进行加权， 针对不同类型的任务， 权值有所不同， 如对于跟踪任 务， 更关注辐射源目标的角速度和角加速度等信息， 而对于搜索任务， 如果没有先验信息指 导， 则按照波束编排顺序执行， 优先级主要考虑工作方式和任务截止期。 优先级分析器中的 f。
15、 () 设计为 ：， 参数k确定了函数形状， 可根据实际情况选择， 一般可选 择 1， 函数的取值范围在 01 之间， 而为权重值。 0019 4、 调度执行器 附图 4 给出了调度执行器功能的实现过程， 其具体流程如下 ： 调度器读取任务序列进行调度分析， 满足调度原则的将其送入执行队列， 并把雷达可 用资源分配给该事件 ； 将不满足该调度间隔加时间窗后满足下次调度的事件送入延迟队列， 延迟队列中的事 件将参与下一调度间隔的调度分析 ； 加窗后仍然不满足下次调度的送到删除队列， 删除队列中的事件直接丢弃。 说 明 书 CN 103593244 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103593244 A 6 2/2 页 7 图 4 说 明 书 附 图 CN 103593244 A 7 。