多功能相控阵雷达资源管理理论与方法

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面对日益复杂的战场环境,常规雷达已不能完成多任务的要求。相控阵多功能雷达利用相控阵天线波束捷变的能力,提供了丰富的战术功能,可以同时完成目标的搜索、确认及跟踪。从时间上看,多种任务的快速切换执行实质上是对相控阵天线等雷达硬件设备的时分复用。相控阵雷达在硬件上具备支持上述多功能的能力,犹如一台高配的计算机设备,控制系统等软件结构是发挥硬件性能的基础。从使用的角度上看,雷达硬件设备提供了时间资源和能量资源。为充分发挥硬件设备的性能,相控阵雷达需要一套资源管理系统管理和分配各种雷达资源。相控阵多功能雷达资源管理算法多种多样,目前学术研究所涉及到的各种资源管理算法研究重点也不尽相同。雷达资源管理主要有两大事项:任务的优先级化和任务的调度。一些雷达资源管理算法分开处理这两个事项,其他的一些算法同时处理两者。任务的优先级化对任务调度器而言至关重要。环境、目标场景、雷达功能的性能要求决定了雷达调度所需要的时间,该调度时间作为调度器的限制参数,对调度器的工作影响较大。雷达资源管理算法从适应性的角度可以分为非自适应算法和自适应算法。对非自适应算法而言,任务的优先级是事先设定好的,并且雷达调度器按照启发式规则调度雷达任务,因此,雷达资源的使用不是最优的。相对而言,自适应算法可以有效的分配雷达资源,因而可以大幅度提高雷达系统的性能,但是其自身的实现也比较复杂。本文详细介绍了雷达任务调度所涉及的问题。首先从建立雷达任务模型开始,分析了雷达任务的特点和参数要求。为满足雷达任务的性能要求,也就是解决其实时性问题,在文中详细分析了驻留时间窗。脉冲的发射和接收均涉及到能量的使用,雷达功率限制也是相控阵雷达资源管理中重要的一点。为提高雷达发射效率,一般采取交错的形式发射和接收雷达波束。文章介绍了Orman调度算法和Butler调度算法,并比较了两者的性能。为突出雷达任务实时性的要求,论文针对雷达任务驻留时间窗的约束条件,分析了传统MESAR算法的特点和性能,并根据相邻任务时间窗的特点,分析了时间窗串联算法的特点,通过仿真对比两者的性能,突出了时间窗串联算法的优势。
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