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1、10申请公布号CN102323972A43申请公布日20120118CN102323972ACN102323972A21申请号201110142951922申请日20110531G06F19/0020110171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发明人陈杰王磊陈明燕曹建蜀74专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人周永宏54发明名称一种相控阵雷达资源管理方法57摘要本发明属于雷达系统技术领域，公开了一种相控阵雷达资源管理方法。包括如下步骤汇总所有雷达事件；提取雷达事件的原始特征参数；对雷达目标进行威胁度评估；获得雷达事件动态优先级；通过对。
2、雷达事件调度，获得最终事件类型集合。本发明的方法首先提取雷达事件的原始特征参数，然后获得雷达事件动态优先级，通过对雷达事件调度确定各种事件集合。获得的雷达事件优先级是根据环境变化而动态自适应改变的，更能满足复杂多变环境下的雷达资源管理的需求，从而避免了优先级不合理的问题，减小了雷达资源管理缺乏综合评判而有很强的人为因素的影响，有效地提高了雷达系统资源利用率。51INTCL19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3页说明书5页附图4页CN102323983A1/3页21一种相控阵雷达资源管理方法，包括如下步骤A汇总所有雷达事件；B提取雷达事件的原始特征参数；C对雷达目标进行威胁。
3、度评估；D获得雷达事件动态优先级；E通过对雷达事件调度，获得最终的执行事件集合、延迟事件集合和删除事件集合。2根据权利要求1所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤A中所述的雷达事件包括跟踪事件、搜索事件和延迟事件。3根据权利要求1所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤B中所述的特征参数包括目标威胁度、目标类型、目标运动速度、目标距离、目标大小、目标平台武器系统攻击能力强弱、目标的跟踪要求精度、目标的方位、初始静态优先级和雷达工作模式。4根据权利要求1至3所述的任一相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤D中所述获得雷达事件动态优先级通过模糊聚类算法实现。5根据权利要求1至3所述。
4、的任一相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤E中所述的对雷达事件调度通过启发式调度算法实现。6根据权利要求4所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，所述的模糊聚类算法的具体包括如下步骤D1获得VV1，V2K，VN为雷达目标跟踪样本域，表征当前调度间隔内收集的N个目标跟踪事件任务集合，其中，VI，I1，N，表示第I个事件的原始特征参数值；D2获得有限集TT1，T2K，TM，为优先级评判特征域，表征提取的评判优先级等级的M个模糊参数，其中，TJ，J1，M，表示第J个优先级评判特征；D3提取事件VI的特征TJ，获得特征参数数据矩阵其中，XIJ，I1，N，J1，M表示第I个事件的第J个优先级评判特。
5、征值；D4对特征参数数据矩阵作标准差变化和极差变换其中，D5获得模糊相关矩阵对跟踪事件采用指数相似系数模型权利要求书CN102323972ACN102323983A2/3页3其中，对搜索事件采用加权距离模型其中，C0为选取的常系数，使得0RIJ1，AK为加权系数且元素RIJI，J1，2，N组成了模糊相关矩阵，通过模糊相关矩阵进行聚类获得若干个优先级等级。7根据权利要求6所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，在步骤D5后还包括步骤D6引入F统计量，获得最佳分类阀值。8根据权利要求7所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，所述的雷达事件动态优先级具体为很高，高，较高，中，较低，低，很低。9根。
6、据权利要求5所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，所述的启发式调度算法具体包括如下步骤E1取出期望发射时间落入本调度间隔中的雷达事件，同时把上一个调度间隔内的延迟事件插入到本调度间隔的事件队列，得到带有动态优先级的事件队列TT1，T2，T3，TN；TI，I1，N，表示第I个雷达事件，N表示雷达事件数目；E2将事件队列T中的事件安照优先级进行从大到小排序，综合优先级相同的事件按照雷达期望执行时间先后排列，得到新的事件队列TT1，T2，T3，TN，记TT；E3从事件队列T中取出第I个需要调度的事件，根据约束条件确定事件类型；E4如果该调度间隔内所有事件调度完成，则转步骤E1开始下一个调度间隔的。
7、调度；否则令II1，返回步骤E3调度本调度间隔内的下个雷达事件。10根据权利要求9所述的相控阵雷达资源管理方法，其特征在于，步骤E3中所述的约束条件具体如下第I个事件为执行事件满足的三个约束条件为调度时间约束MAXETILI，T0VTIMINETILI，TEND，表示第I个事件执行时间必须在时间窗内，其中，ETI为第I个事件的波束期望发射时间，VTI为第I个事件的驻留波束实际发射时间，LI为第I个事件的时间窗，T0和TEND分别表示该调度间隔的起始时刻和终止时刻；时间资源约束MAXUKUK1，表示该时刻执行该雷达事件不与其它已调度事件竞争同一个事件槽，其中，UK表示该驻留线上的时间槽状态量，U。
8、K表示如果该事件调度引起在驻留线上的时间槽状态变化量；能量资源约束MAXEEEMAX，表示该事件的执行不会使系统消耗的能量超过能权利要求书CN102323972ACN102323983A3/3页4量阀值，其中，E表示系统消耗能量的状态量；E表示如果该事件执行引起的系统消耗能量状态变化量，EMAX表示能量阀值；第I个事件为延迟事件满足的约束条件为ETILITEND，表示满足在下一个调度间隔内可执行的条件，其中，ETI为波束期望发射时间，LI为时间窗；第I个事件为删除事件满足的约束条件为ETILITEND，表示第I个事件不能在下面的调度间隔内调度。权利要求书CN102323972ACN102323。
9、983A1/5页5一种相控阵雷达资源管理方法技术领域0001本发明属于雷达系统技术领域，特别涉及相控阵雷达资源管理方法。背景技术0002由现有理论可知，相控阵雷达资源管理是充分发挥雷达系统性能前提的保障，特别是雷达所面临的战场环境十分复杂且目标密集的情况下，自适应雷达资源管理策略十分有意义。当前在带有动态优先级的自适应雷达资源管理研究不是很多，常见的有基于神经网络的优先级分配方法，通过对部分数据学习计算出优先级；基于智能专家知识数据库系统的优先级划分方法，它基于固定的经典优先级划分原则；模糊逻辑的方法把目标优先级用模糊概念来表示，比如目标的危险性和友好性等，从而达到一定程度雷达资源共享。以上资。
10、源管理方法虽然有一定的自适应性，但是在实际过程中都存在一些缺陷，比如优先级缺乏综合评判而有很强的人为因素、没有严格的数学定义和模型、影响优先级的参数固定死板等。0003通过对实际数据进行验证分析可以发现如果雷达资源调度过程中引入不合理的事件优先级，将对调度结果造成很大的影响。因此，要在雷达事件集合送入调度之前尽量获得合理的动态优先级，为后续调度提供最优的数据，从而获得好的调度结果，进而实现更充分地利用雷达系统资源。发明内容0004本发明的目的是为了解决现有的相控阵雷达资源管理方法中确定的优先级不合理的问题，提出了一种相控阵雷达资源管理方法。0005本发明的技术方案是一种相控阵雷达资源管理方法，。
11、包括如下步骤0006A汇总所有雷达事件；0007B提取雷达事件的原始特征参数；0008C对雷达目标进行威胁度评估；0009D获得雷达事件动态优先级；0010E通过对雷达事件调度，获得最终的执行事件集合、延迟事件集合和删除事件集合。0011步骤A中所述的雷达事件包括跟踪事件、搜索事件和延迟事件。0012步骤B中所述的特征参数包括目标威胁度、目标类型、目标运动速度、目标距离、目标大小、目标平台武器系统攻击能力强弱、目标的跟踪要求精度、目标的方位、初始静态优先级和雷达工作模式。0013步骤D中所述获得雷达事件动态优先级通过模糊聚类算法实现。0014步骤E中所述的对雷达事件调度通过启发式调度算法实现。。
12、0015本发明的有益效果本发明的方法首先提取雷达事件的特征参数，然后获得雷达事件动态优先级，通过对雷达事件调度确定各种事件集合。获得的雷达事件优先级是根据说明书CN102323972ACN102323983A2/5页6环境变化而动态自适应改变的，更能满足复杂多变环境下的雷达资源管理的需求，从而避免了优先级不合理的问题，减小了雷达资源管理缺乏综合评判而有很强的人为因素的影响，有效地提高了雷达系统资源利用率。附图说明0016图1为本发明的相控阵雷达资源管理方法流程示意图。0017图2为本发明实施例中动态优先级模糊聚类算法流程示意图。0018图3为本发明实施例中跟踪事件考虑的特征参数示意图。0019。
13、图4为本发明实施例中搜索事件考虑的特征参数示意图。0020图5为本发明实施例的原始特征参数数据示意图。0021图6为本发明实施例的经过变化后的模糊特征参数数据示意图。0022图7为本发明实施例的雷达事件之间的原始相关性示意图。0023图8为本发明实施例的优先级动态聚类效果图。0024图9为本发明实施例的雷达事件驻留情况调度结果效果图。具体实施方式0025下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的阐述。0026本发明的相控阵雷达资源管理方法的流程示意图如图1所示，包括如下步骤0027A汇总所有雷达事件；0028B提取雷达事件的原始特征参数；0029C对雷达目标进行威胁度评估；0030D获得雷达。
14、事件动态优先级；0031E通过对雷达事件调度，获得最终的执行事件集合、延迟事件集合和删除事件集合。0032这里，步骤A中所述的雷达事件包括跟踪事件、搜索事件和延迟事件。步骤B中所述的特征参数通常包括目标威胁度、目标类型、目标运动速度、目标距离、目标大小、目标平台武器系统攻击能力强弱、目标的跟踪要求精度、目标的方位、初始静态优先级和雷达工作模式。这些参数的获取是通过读取雷达信号检测和雷达数据处理后的数据综合分析实现的。0033这里对雷达目标进行威胁度评估为本领域的普通技术常识，在此不再进行详细描述。0034步骤D中所述获得雷达事件动态优先级通过模糊聚类算法实现，具体流程如图2所示，包括如下步骤0。
15、035D1获得VV1，V2K，VN为雷达目标跟踪样本域，表征当前调度间隔内收集的N个目标跟踪事件任务集合，其中，VI，I1，N，表示第I个事件的原始特征参数值；0036D2获得有限集TT1，T2K，TM，为优先级评判特征域，表征提取的评判优先级等级的M个模糊参数，其中，TJ，J1，M，表示第J个优先级评判特征；0037D3提取事件VI的特征TJ，获得特征参数数据矩阵说明书CN102323972ACN102323983A3/5页70038其中，XIJ，I1，N，J1，M表示第I个事件的第J个优先级评判特征值；0039D4对特征参数数据矩阵作标准差变化和极差变换00400041其中，0042004。
16、3D5获得模糊相关矩阵0044对跟踪事件采用指数相似系数模型00450046其中，0047对搜索事件采用加权距离模型00480049其中，C0为选取的常系数，使得0RIJ1，K为加权系数且0050元素RIJI，J1，2，N组成了模糊相关矩阵，通过模糊相关矩阵进行聚类获得若干个优先级等级。0051对了获得更合理的优先级等级，在步骤D5后还包括步骤D6引入F统计量，获得最佳分类阀值。F统计量为本领域的普通技术常识，在此不再进行详细描述。0052根据分类阀值把事件分为若干个优先级等级，本实施例中为七个等级，具体为很高，高，较高，中，较低，低，很低。0053在本实施例中，采用的是模糊聚类算法确定动态优。
17、先级，本领域的普通技术人员应该意识到还可以采用其它方法确定动态优先级。0054步骤E中所述的对雷达事件调度通过启发式调度算法实现，以获得最优雷达资源调度问题的次优解，包括如下步骤0055E1取出期望发射时间落入本调度间隔中的雷达事件，同时把上一个调度间隔内的延迟事件插入到本调度间隔的事件队列，得到带有动态优先级的事件队列TT1，T2，T3，TN；TI，I1，N，表示第I个雷达事件，N表示雷达事件数目；0056E2将事件队列T中的事件安照优先级进行从大到小排序，综合优先级相同的事说明书CN102323972ACN102323983A4/5页8件按照雷达期望执行时间先后排列，得到新的事件队列TT1。
18、，T2，T3，TN，记TT；0057E3从事件队列T中取出第I个需要调度的事件，根据约束条件确定事件类型；0058E4如果该调度间隔内所有事件调度完成，则转步骤E1开始下一个调度间隔的调度；否则令II1，返回步骤E3调度本调度间隔内的下个雷达事件。0059上述约束条件具体如下0060第I个事件为执行事件满足的三个约束条件为0061调度时间约束MAXETILI，T0VTIMINETILI，TEND，表示第I个事件执行时间必须在时间窗内，其中ETI为第I个事件的波束期望发射时间，VTI为第I个事件的驻留波束实际发射时间，LI为第I个事件的时间窗，T0和TEND分别表示该调度间隔的起始时刻和终止时刻。
19、；0062时间资源约束MAXUKUK1，表示该时刻执行该雷达事件不与其它已调度事件竞争同一个事件槽，其中，UK表示该驻留线上的时间槽状态量，UK表示如果该事件调度引起在驻留线上的时间槽状态变化量；0063能量资源约束MAXEEEMAX，表示该事件的执行不会使系统消耗的能量超过能量阀值，其中，E表示系统消耗能量的状态量；E表示如果该事件执行引起的系统消耗能量状态变化量，EMAX表示能量阀值，即系统能承受的最大能量消耗；0064第I个事件为延迟事件满足的约束条件为ETILITEND，表示满足在下一个调度间隔内可执行的条件，其中ETI为波束期望发射时间，LI为时间窗；0065第I个事件为删除事件满足。
20、的约束条件为ETILITEND，表示第I个事件不能在下面的调度间隔内调度。0066在本实施例中，采用的是基于三个自适应原则的自适应启发式调度算法，这三个准则为优先级高的事件先调度原则，期望发射事件靠前的事件先调度的原则，事件调度满足时间资源和能量资源约束原则。本领域的普通技术人员应该意识到还可以采用其它相近的原则来设计自适应调度算法。0067图3和图4分别是本实施例仿真中跟踪事件和搜索事件考虑的特征参数。图5为本实施例的跟踪事件原始特征参数数据。由图5所示数据可知实际雷达事件特征参数数据具有以下特点在某一维特征参数上，特征数据数值大小在一个范围内，同一雷达事件的特征参数数值具有可比性；同一目标。
21、不同特征参数数值不具有可比性，例如某个目标的目标运动速度和目标方位这两个特征参数数值就没有可比性。0068采用本发明的方法对图5所示原始特征参数数据进行处理，得到如图6的归一化的特征参数，对这些特征参数采用指数相关模型获得雷达事件原始相关性，如图7所示，颜色越深的地方表示两个雷达事件相关程度越大，在对角线上颜色最深，表示雷达事件为相关性度1的自相关。图8为本发明实施例的优先级动态聚类效果图。由图8所示数据可知实际雷达事件优先级在不同阀值下聚类成多个动态的优先级等级，当聚类阀值取082时，特征参数相关度接近的雷达事件被动态聚为一类，雷达事件优先级被分成7个优先级等级，这个聚类过程实质上是待调度事。
22、件按照任务的重要性分为若干类的过程。通过对带有动态优先级的雷达事件集合采用本发明的方法进行调度，获得实施例中雷达事件调度结果如图9所示。说明书CN102323972ACN102323983A5/5页90069本发明的方法首先提取雷达事件的特征参数，然后获得雷达事件动态优先级，通过对雷达事件调度确定各种事件集合。本发明通过模糊聚类方法对雷达事件进行评判，从而获得适应环境的动态优先级等级，所获得的雷达事件优先级是根据环境变化而动态自适应改变的，更能满足复杂多变环境下的雷达资源管理的需求，从而避免了优先级固定死板的问题，减小了雷达资源管理缺乏综合评判而有很强的人为因素的影响。在具体实施过程中，对于跟。
23、踪事件和搜索事件采用不同的特征参数构建聚类矩阵，跟踪事件主要考虑到目标方位特征、目标属性特征等参数，而搜索事件主要考虑雷达当前工作模式、新目标出现率等参数，把雷达事件分为很高，高，较高，中，较低，低，很低7个优先级等级。本发明中启发式调度策略的设计思想是遵循优先级高的事件先调度，期望发射事件靠前的事件先调度的原则，调度同时考虑到雷达时间资源约束和能量资源约束，调度结果是调度问题的次优解，很好地满足最大化利用雷达系统资源的准则。0070本发明的方法可以实现相控阵雷达资源管理，并提高雷达系统资源的利用率，从而更有效充分利用雷达资源，发挥相控阵雷达强大的机动性能和多功能性能。0071本领域的普通技术。
24、人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。说明书CN102323972ACN102323983A1/4页10图1图2图3说明书附图CN102323972ACN102323983A2/4页11图4图5说明书附图CN102323972ACN102323983A3/4页12图6图7说明书附图CN102323972ACN102323983A4/4页13图8图9说明书附图CN102323972A。