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相控陣?yán)走_(dá)資源管理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究*1

畢增軍，魯力，徐晨曦，張賢志

(空軍預(yù)警學(xué)院 陸基預(yù)警裝備系，湖北 武漢430019)

摘要：要挖掘和發(fā)揮相控陣?yán)走_(dá)的最佳潛能，必須對(duì)其資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和任務(wù)規(guī)劃。從相控陣?yán)走_(dá)資源管理體系結(jié)構(gòu)入手，分析了相控陣?yán)走_(dá)搜索狀態(tài)下的資源管理、跟蹤狀態(tài)下的資源管理、任務(wù)優(yōu)化配置和調(diào)度等3個(gè)方面國(guó)內(nèi)外的研究?jī)?nèi)容和現(xiàn)狀。針對(duì)未來(lái)相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了進(jìn)一步研究的重點(diǎn)內(nèi)容，并對(duì)相控陣?yán)走_(dá)資源管理技術(shù)研究和應(yīng)用研究的前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：相控陣?yán)走_(dá)；資源管理；任務(wù)優(yōu)化配置；調(diào)度

0引言

由于相控陣天線具有波束快速掃描與波束捷變能力，使得相控陣?yán)走_(dá)可以同時(shí)執(zhí)行多目標(biāo)搜索、跟蹤及其他多樣性的任務(wù)。因此，相控陣?yán)走_(dá)在系統(tǒng)上成為是“雷達(dá)設(shè)備+雷達(dá)控制器”的新結(jié)構(gòu)[1]。其中“雷達(dá)設(shè)備”是運(yùn)行作戰(zhàn)任務(wù)的硬件環(huán)境；“雷達(dá)控制器”是控制執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的各種算法和軟件，完成雷達(dá)時(shí)間、能量資源的管理與調(diào)度，是實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)的基礎(chǔ)。但是，相控陣?yán)走_(dá)多功能的實(shí)現(xiàn)需要分享雷達(dá)的探測(cè)時(shí)間、空間、能量、信號(hào)形式等多種資源。在執(zhí)行任務(wù)樣式的多樣性、環(huán)境的快速變化以及轉(zhuǎn)換時(shí)間等限制條件下，如何通過(guò)合理分配相控陣?yán)走_(dá)資源，優(yōu)化相控陣?yán)走_(dá)多任務(wù)調(diào)度算法，發(fā)揮相控陣?yán)走_(dá)的最優(yōu)作戰(zhàn)性能，挖掘相控陣?yán)走_(dá)的工作潛力，具有十分重要的意義。

一般而言，相控陣?yán)走_(dá)具有搜索和跟蹤2種典型的工作方式。在搜索狀態(tài)下，相控陣?yán)走_(dá)需要在有限的系統(tǒng)資源條件下通過(guò)選取合理的雷達(dá)搜索參數(shù)，使得雷達(dá)系統(tǒng)搜索性能最優(yōu)化；在跟蹤狀態(tài)下，相控陣?yán)走_(dá)需要對(duì)單目標(biāo)或者多目標(biāo)進(jìn)行不同的處理，可以從時(shí)間資源的優(yōu)化或者考慮時(shí)間-能量資源管理的角度來(lái)進(jìn)行研究。綜合考慮搜索和跟蹤工作模式的特點(diǎn)，從任務(wù)管理的角度對(duì)任務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行分配、優(yōu)化調(diào)度。因此，決定相控陣?yán)走_(dá)能否發(fā)揮最優(yōu)性能的關(guān)鍵在于搜索資源管理、跟蹤資源管理和任務(wù)管理與優(yōu)化配置等3個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)時(shí)間資源與能量資源的有效分配。

1資源管理體系結(jié)構(gòu)

圖1顯示了一種典型的相控陣?yán)走_(dá)資源管理的體系結(jié)構(gòu)[2]。其中雷達(dá)天線代表雷達(dá)設(shè)備，目標(biāo)環(huán)境、雷達(dá)功能和雷達(dá)天線之間構(gòu)成資源管理體系結(jié)構(gòu)的核心，包括搜索管理模塊、跟蹤管理模塊以及配套使用的波形數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。在任務(wù)配置和調(diào)度部分則包含優(yōu)先級(jí)分配模塊和任務(wù)調(diào)度模塊。首先根據(jù)目標(biāo)環(huán)境模型或者上級(jí)下達(dá)的指控信息在一定空域內(nèi)產(chǎn)生出相控陣?yán)走_(dá)的任務(wù)需求，并結(jié)合波形數(shù)據(jù)庫(kù)模塊對(duì)搜索資源進(jìn)行管理。搜索模塊將會(huì)對(duì)監(jiān)視空域所需要的雷達(dá)波束進(jìn)行必要性分析和計(jì)算，形成搜索任務(wù)列表以便后續(xù)的任務(wù)分配和調(diào)度。與搜索資源管理類似，在跟蹤管理模塊中也要根據(jù)雷達(dá)執(zhí)行任務(wù)的要求選取合適的波形參數(shù)形成跟蹤任務(wù)列表。波束數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的建立需要從覆蓋空域的邊界條件、目標(biāo)特性、方位仰角和距離等方面進(jìn)行考慮。對(duì)空間目標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)而言，在搜索和跟蹤模塊將會(huì)完成雷達(dá)工作方式的選擇；對(duì)有相控陣制導(dǎo)雷達(dá)則可以利用引導(dǎo)信息更加高效地在指定空域內(nèi)進(jìn)行搜索和跟蹤，并進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。完成雷達(dá)工作方式選擇后，將工作任務(wù)列表送入任務(wù)優(yōu)先權(quán)分配模塊后，將會(huì)根據(jù)任務(wù)的重要性進(jìn)行評(píng)估，從而完成任務(wù)列表的隊(duì)列排序。最后根據(jù)時(shí)間約束條件在任務(wù)調(diào)度模塊制定出一套針對(duì)排序后的任務(wù)度量準(zhǔn)則，快速高效地對(duì)任務(wù)執(zhí)行調(diào)度和操作。從框圖中可以看到，從雷達(dá)功能到任務(wù)調(diào)度模塊的輸出形成了一個(gè)閉合環(huán)路，這樣可以為下一個(gè)時(shí)刻的任務(wù)進(jìn)行不斷更新。

圖1　相控陣?yán)走_(dá)資源管理體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1　Architecture of phased array radar resource management

2搜索狀態(tài)下的資源管理

相控陣?yán)走_(dá)搜索資源管理的目的就是通過(guò)選取合理的工作參數(shù)使得雷達(dá)系統(tǒng)搜索性能最優(yōu)。從相控陣?yán)走_(dá)搜索方式的過(guò)程看，首先是對(duì)監(jiān)視空域的劃分，即波位編排，通過(guò)選取劃分雷達(dá)波束，可以使得雷達(dá)用最少的時(shí)間覆蓋給定的監(jiān)視空域。其次是通過(guò)對(duì)雷達(dá)搜索參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使得雷達(dá)搜索捕獲目標(biāo)的概率最大[3]。因此，搜索管理研究問(wèn)題主要包括波位編排和參數(shù)設(shè)計(jì)兩方面。

在波位編排研究方面，由于相控陣?yán)走_(dá)波束在偏離法線方向掃描時(shí)會(huì)展寬，波束形狀也有所變化，研究重點(diǎn)都是圍繞正弦空間坐標(biāo)系及其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行開展，近年來(lái)取得了較為豐富的成果。文獻(xiàn)[4]研究了相控陣?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)中掃描波位的確定問(wèn)題，將使雷達(dá)系統(tǒng)既滿足一定的檢測(cè)概率和作用距離，并且能在最短的時(shí)間內(nèi)掃描整個(gè)空域作為波位編排原則。文獻(xiàn)[5]研究了相控陣天線的最佳波位問(wèn)題，給出了一種最佳波位序列的迭代算法，并考慮到實(shí)際相控陣天線波束躍度的限制，針對(duì)性地提出了波位序列最佳性的度量方對(duì)數(shù)字移相式的相控陣天線波位序列進(jìn)行了分析和評(píng)估。文獻(xiàn)[6]在分析相控陣?yán)走_(dá)波束展寬效應(yīng)的基礎(chǔ)上，討論了空域中最優(yōu)波位編排的問(wèn)題，把復(fù)雜空域中邊界的動(dòng)態(tài)性和非線性難題轉(zhuǎn)化為圖論問(wèn)題，提出了相控陣?yán)走_(dá)最優(yōu)波位編排的邊界約束算法。

近年來(lái)隨著彈道導(dǎo)彈防御技術(shù)研究的深入，對(duì)具有引導(dǎo)信息的小搜索空域波位編排研究也日益受關(guān)注。文獻(xiàn)[7]利用先驗(yàn)知識(shí)建立了警戒雷達(dá)指示信息的概率描述模型，實(shí)現(xiàn)了警戒雷達(dá)到跟蹤雷達(dá)搜索引導(dǎo)信息的變換。根據(jù)最優(yōu)搜索理論，以每個(gè)搜索波位的權(quán)重作為編排的依據(jù)，保證跟蹤雷達(dá)首先搜索目標(biāo)最可能出現(xiàn)的位置。通過(guò)計(jì)算目標(biāo)在跟蹤雷達(dá)波位上的出現(xiàn)概率，確定了跟蹤雷達(dá)搜索空域大小和波位編排順序。文獻(xiàn)[8]將經(jīng)典的最優(yōu)搜索理論與目標(biāo)位置和速度引導(dǎo)誤差預(yù)警信息的分布統(tǒng)計(jì)特性模型相結(jié)合，把目標(biāo)的位置和速度引導(dǎo)誤差分布等效為多個(gè)目標(biāo)以一定概率沿其飛行的航跡。通過(guò)遞推的方式實(shí)時(shí)計(jì)算各波位的目標(biāo)落入概率，依據(jù)最大累積發(fā)現(xiàn)概率準(zhǔn)則確定雷達(dá)波位的搜索時(shí)序。

參數(shù)設(shè)計(jì)則是相控陣?yán)走_(dá)搜索狀態(tài)下資源管理的另一個(gè)重要內(nèi)容。目前研究較多的是搜索資源受限情況下的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[9]提出當(dāng)跟蹤搶占搜索資源時(shí)，可以通過(guò)增大搜索幀周期或是降低雷達(dá)搜索靈敏度來(lái)適應(yīng)搜索資源的減少。文獻(xiàn)[10]詳細(xì)研究了在搜索資源受限條件下，相控陣?yán)走_(dá)搜索性能的優(yōu)化模型，給出了搜索幀周期和探測(cè)距離計(jì)算的最佳準(zhǔn)則和方法。文獻(xiàn)[11]通過(guò)定義捕獲時(shí)間，研究了跟蹤資源搶占搜索資源情況下搜索參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，給出了AFP(adjust frame period)，ADP(adjust detection period)和AFPADP(adjust frame and detection period)3種搜索參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。在保證捕獲時(shí)間最小的情況下，通過(guò)獨(dú)立或同時(shí)調(diào)整搜索幀周期和單次檢測(cè)概率來(lái)適應(yīng)搜索資源的減少，實(shí)現(xiàn)搜索性能的最大化。在針對(duì)有無(wú)目標(biāo)指示信息或先驗(yàn)指示的條件下，文獻(xiàn)[12]建立了相控陣?yán)走_(dá)最優(yōu)搜索的隨機(jī)規(guī)劃模型，并研究了相控陣?yán)走_(dá)最優(yōu)搜索算法，討論了目標(biāo)函數(shù)和機(jī)會(huì)約束條件，利用遺傳算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。針對(duì)相控陣?yán)走_(dá)多參數(shù)互相制約的現(xiàn)實(shí)，文獻(xiàn)[13]根據(jù)搜索性能及其增益與搜索參數(shù)的關(guān)系，對(duì)搜索負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化建立了多功能相控陣?yán)走_(dá)的搜索性能評(píng)估模型，并得到了搜索性能及其增益與搜索參數(shù)的關(guān)系；文獻(xiàn)[14]還考慮了在相控陣?yán)走_(dá)搜索時(shí)的alert-confirm工作模式下進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，搜索性能會(huì)受到虛警引起的時(shí)間消耗影響，研究了搜索波束駐留時(shí)間、搜索幀周期和虛警概率3個(gè)參數(shù)對(duì)搜索性能的影響，建立了引入虛警概率的相控陣?yán)走_(dá)搜索性能優(yōu)化模型。相控陣?yán)走_(dá)搜索狀態(tài)下資源管理的技術(shù)與應(yīng)用研究示意圖如圖2所示。

3跟蹤狀態(tài)下的資源管理

相控陣?yán)走_(dá)跟蹤狀態(tài)下的資源管理主要是綜合考慮時(shí)間資源和能量資源兩者之間的關(guān)系。進(jìn)一步細(xì)化則包括目標(biāo)跟蹤下的采樣間隔、跟蹤波形、波束指向的確定，以及多目標(biāo)條件下在各個(gè)目標(biāo)之間的跟蹤資源分配等內(nèi)容。在進(jìn)行跟蹤資源管理時(shí)，需要將接收到的跟蹤回波數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，估計(jì)目標(biāo)的位置參數(shù)及目標(biāo)特性參數(shù)，最終的目的是維持所有目標(biāo)的有效跟蹤。一般而言，跟蹤狀態(tài)下的資源管理主要對(duì)應(yīng)著單目標(biāo)跟蹤和多目標(biāo)跟蹤下的情況。單目標(biāo)跟蹤下的資源管理研究的比較多，隨著研究的不斷深入，對(duì)多目標(biāo)跟蹤的情況越來(lái)越受到學(xué)者廣泛的重視。

時(shí)間資源優(yōu)化是通過(guò)對(duì)各跟蹤任務(wù)設(shè)置合理的跟蹤采樣周期來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就要求尋找一種優(yōu)化的采樣策略，在保證一定跟蹤精度的基礎(chǔ)上增大采樣周期，以減少用于單個(gè)目標(biāo)的波束資源和計(jì)算機(jī)資源，使雷達(dá)盡可能地跟蹤多個(gè)目標(biāo)。文獻(xiàn)[15]基于預(yù)測(cè)協(xié)方差門限法建立了相控陣?yán)走_(dá)資源分配的最優(yōu)化模型。該模型可以依據(jù)傳感器對(duì)所跟蹤目標(biāo)設(shè)定的期望協(xié)方差矩陣與當(dāng)前目標(biāo)實(shí)際協(xié)方差陣之間的偏差，來(lái)確定下一時(shí)刻傳感器的跟蹤模式，使得對(duì)所有目標(biāo)的跟蹤維持在最佳狀態(tài)。文獻(xiàn)[16]考慮到預(yù)測(cè)協(xié)方差門限法中每次采樣周期的確定都需要很大的計(jì)算量，研究了一種基于參數(shù)的采樣周期自適應(yīng)策略。通過(guò)事先設(shè)定一組典型的采樣間隔，求出每種采樣間隔下目標(biāo)狀態(tài)的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差，將預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差大于設(shè)置門限時(shí)的采樣周期作為一種選取方法。文獻(xiàn)[17]基于協(xié)方差控制的資源管理思想，綜合考慮采樣間隔和駐留時(shí)間的調(diào)度，在改進(jìn)交互多模型-概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)跟蹤算法的基礎(chǔ)上，提出了基于灰色關(guān)聯(lián)度和粒子群優(yōu)化理論的自適應(yīng)多目標(biāo)跟蹤的時(shí)間資源調(diào)度算法。利用粒子群算法優(yōu)化設(shè)計(jì)采樣間隔和駐留時(shí)間，選取跟蹤緊迫性最強(qiáng)的目標(biāo)作為下一時(shí)刻跟蹤的對(duì)象。文獻(xiàn)[18]將目標(biāo)數(shù)據(jù)更新時(shí)間與模型概率關(guān)聯(lián)起來(lái)，提出了一種基于交互多模式的快速自適應(yīng)濾波算法。利用模型概率來(lái)計(jì)算下一時(shí)刻的數(shù)據(jù)更新率，使數(shù)據(jù)更新率隨目標(biāo)的瞬時(shí)機(jī)動(dòng)特性自適應(yīng)調(diào)整。

跟蹤模式下的時(shí)間-能量資源管理主要針對(duì)如何進(jìn)行系統(tǒng)的時(shí)間-能量資源的有效分配展開研究。文獻(xiàn)[19]考慮目標(biāo)的機(jī)動(dòng)特性，研究目標(biāo)跟蹤時(shí)的雷達(dá)資源消耗問(wèn)題，給出了在跟蹤方式下雷達(dá)所消耗的最小功率與目標(biāo)跟蹤精度、跟蹤采樣周期以及信噪比之間的函數(shù)關(guān)系。文獻(xiàn)[20]研究在計(jì)算資源約束條件下跟蹤采樣周期及跟蹤算法的最優(yōu)選擇，提出了采用服務(wù)級(jí)的思想減少資源重新分配的次數(shù)。文獻(xiàn)[21]在文獻(xiàn)[20]的基礎(chǔ)上加入能量資源約束條件，對(duì)跟蹤采樣周期、跟蹤算法以及發(fā)射功率進(jìn)行了最優(yōu)選擇。為了獲得唯一的跟蹤任務(wù)效益曲線，文中引入了資源向量的概念。通過(guò)將該算法獲得的系統(tǒng)總效益與理想值相比，說(shuō)明了算法的有效性。文獻(xiàn)[22]綜合考慮系統(tǒng)時(shí)間、能量和計(jì)算機(jī)資源的約束，利用Q-RAM算法解決了跟蹤采樣周期、跟蹤算法、駐留時(shí)間和發(fā)射功率的選取問(wèn)題。文獻(xiàn)[23]研究時(shí)間約束和能量約束下的相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的最大跟蹤能力。通過(guò)將能量與時(shí)間資源約束的兩維問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一維問(wèn)題，給出了多目標(biāo)平均重訪時(shí)間和平均駐留時(shí)間。在此基礎(chǔ)上從穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)跟蹤2個(gè)角度分析了雷達(dá)最大跟蹤能力。相控陣?yán)走_(dá)跟蹤狀態(tài)下資源管理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究示意圖如圖3所示。

圖2　搜索資源管理技術(shù)應(yīng)用研究示意圖Fig.2　Research schematic diagram of scan resource management

4任務(wù)優(yōu)化配置和調(diào)度

相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)管理可分為任務(wù)(task)規(guī)劃和事件(event)調(diào)度2個(gè)層面。搜索任務(wù)規(guī)劃主要考慮目標(biāo)特性與搜索策略、搜索間隔時(shí)間與截獲概率、搜索參數(shù)與執(zhí)行時(shí)間等；跟蹤任務(wù)規(guī)劃主要考慮跟蹤策略與測(cè)量參數(shù)、數(shù)據(jù)率與目標(biāo)容量、跟蹤性能與信號(hào)檢測(cè)等。在任務(wù)規(guī)劃基礎(chǔ)上，任務(wù)都可分解多個(gè)雷達(dá)事件來(lái)執(zhí)行。

相控陣?yán)走_(dá)事件調(diào)度是關(guān)系單處理器多任務(wù)列隊(duì)排序的調(diào)度問(wèn)題。目的是將并行多任務(wù)根據(jù)事件屬性和調(diào)度策略重排為有序、高效的串行執(zhí)行序列，其核心是多事件時(shí)間槽競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

(1) 事件容量的有限性：總是存在單位時(shí)間內(nèi)事件執(zhí)行能力的有限性。

(2) 事件申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)性：事件執(zhí)行的時(shí)間分割性和目標(biāo)跟蹤的閉環(huán)調(diào)節(jié)性，必然導(dǎo)致事件申請(qǐng)?jiān)跁r(shí)間分布上的不均勻性。

(3) 事件執(zhí)行的時(shí)效性：在搜索、跟蹤數(shù)據(jù)率的約束下，事件執(zhí)行存在時(shí)效性。

事件調(diào)度問(wèn)題主要涉及事件屬性管理、優(yōu)先級(jí)處理、調(diào)度策略與算法等方面。

事件屬性管理是關(guān)于目標(biāo)特性(類型、重要性、RCS、目標(biāo)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)模型等)和執(zhí)行屬性(波控、能量調(diào)度、數(shù)據(jù)率、預(yù)期執(zhí)行時(shí)間、截止時(shí)間、信號(hào)檢測(cè)等)的處理、更新和記錄方法。既要考慮根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)約定的預(yù)置參數(shù)，又要根據(jù)事件執(zhí)行情況實(shí)時(shí)調(diào)整的屬性參數(shù)。事件屬性管理的研究主要集中在跟蹤性能與優(yōu)化調(diào)度方面。文獻(xiàn)[24]提出了相控陣?yán)走_(dá)跟蹤參數(shù)控制方法；文獻(xiàn)[25]提出了基于跟蹤性能的優(yōu)化調(diào)度方法；文獻(xiàn)[26]提出了事件執(zhí)行的時(shí)間窗的概念，使得事件調(diào)度變得更加靈活高效。

事件優(yōu)先級(jí)處理是通過(guò)事件屬性生成綜合優(yōu)先級(jí)的過(guò)程，以便為時(shí)間槽競(jìng)爭(zhēng)提供依據(jù)。目前研究方法主要有4類：①基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的預(yù)置法[27]；②基于預(yù)置優(yōu)先級(jí)和時(shí)間緊迫性的線性加權(quán)法[28]；③基于決策樹的模糊推理法[29]；④基于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的部分排序集法[30]。

調(diào)度策略是相控陣?yán)走_(dá)事件調(diào)度的核心，是指在系統(tǒng)約束條件下，為達(dá)到某種意義上的最優(yōu)效果，在安排事件執(zhí)行序列時(shí)需要遵循的某種準(zhǔn)則。調(diào)度策略研究主要集中在基于事件優(yōu)先級(jí)的啟發(fā)式調(diào)度策略。1973年“宙斯盾”總師Baugh在文獻(xiàn)[31]闡述了相控陣?yán)走_(dá)資源調(diào)度原理，分析了調(diào)度策略的特點(diǎn)和影響調(diào)度算法設(shè)計(jì)的因素；隨后，文獻(xiàn)[32]提出了基于預(yù)置與可調(diào)節(jié)優(yōu)先級(jí)相結(jié)合的任務(wù)調(diào)度算法；文獻(xiàn)[33]提出了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)調(diào)度方法；文獻(xiàn)[34]提出了多任務(wù)多目標(biāo)情況下的任務(wù)調(diào)度流程。為提高雷達(dá)系統(tǒng)資源利用率；文獻(xiàn)[35]提出了基于脈沖交錯(cuò)技術(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法；文獻(xiàn)[36]提出了基于綜合任務(wù)周期的駐留任務(wù)調(diào)節(jié)方法。相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)優(yōu)化配置和調(diào)度技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究示意圖如圖4所示。

圖3　跟蹤資源管理技術(shù)應(yīng)用研究示意圖Fig.3　Research schematic diagram of track resource management

圖4　任務(wù)優(yōu)化配置和調(diào)度技術(shù)應(yīng)用研究示意圖Fig.4　Research schematic diagram of task priority assignment and schedule

5研究展望

當(dāng)前，硬件平臺(tái)的通用化和雷達(dá)功能的軟件化是相控陣?yán)走_(dá)的總體發(fā)展方向。相控陣?yán)走_(dá)功能軟件化的重要技術(shù)基礎(chǔ)是相控陣?yán)走_(dá)資源管理，主要體現(xiàn)在：

(1) 資源管理對(duì)相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)能力的調(diào)節(jié)性

資源管理對(duì)探測(cè)能力的調(diào)節(jié)性使得相控陣?yán)走_(dá)具有多種適應(yīng)能力。例如兼顧空間目標(biāo)與飛機(jī)目標(biāo)同時(shí)探測(cè)；具有調(diào)節(jié)搜索與跟蹤能力；例如可以根據(jù)任務(wù)容量調(diào)節(jié)搜索空域大小、目標(biāo)跟蹤數(shù)據(jù)率等；具有更強(qiáng)的探測(cè)環(huán)境適應(yīng)能力，例如采用低副瓣、旁瓣置零等空域?yàn)V波技術(shù)適應(yīng)復(fù)雜干擾環(huán)境等。

(2) 資源管理對(duì)相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)執(zhí)行的管理性

資源管理對(duì)相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)執(zhí)行的管理性使得相控陣?yán)走_(dá)工作方式更加靈活，使其具有任務(wù)規(guī)劃和多種工作模式切換能力；多任務(wù)多目標(biāo)的時(shí)間分割執(zhí)行能力和目標(biāo)檢測(cè)性能的調(diào)節(jié)能力。例如采用變數(shù)據(jù)率跟蹤，檢測(cè)前跟蹤等技術(shù)。

資源管理已經(jīng)成為相控陣?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)及作戰(zhàn)使用的關(guān)鍵。在未來(lái)的發(fā)展中，相控陣?yán)走_(dá)的資源管理問(wèn)題可以從3個(gè)層面繼續(xù)深入研究：

(1) 基于功能建模的資源管理

從搜索、跟蹤、雷控等雷達(dá)功能出發(fā)，以能量、時(shí)間、目標(biāo)對(duì)象、執(zhí)行性能等為參數(shù)，建立相控陣?yán)走_(dá)概念模型，為相控陣?yán)走_(dá)任務(wù)規(guī)劃、設(shè)計(jì)優(yōu)化等服務(wù)。與模板、預(yù)案等相比，基于功能建模的資源管理在適應(yīng)性、靈活性和最優(yōu)化等方面優(yōu)勢(shì)明顯。

(2) 基于優(yōu)化策略的自適應(yīng)資源調(diào)度

資源調(diào)度的自適應(yīng)問(wèn)題主要包括2個(gè)方面，①資源調(diào)度的優(yōu)化配置，特別是資源受限情況下的優(yōu)化策略問(wèn)題;②調(diào)度過(guò)程的自適應(yīng)，特別是更大自由度下的自適應(yīng)調(diào)度問(wèn)題。如何較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)多參數(shù)、關(guān)系復(fù)雜和存在非線性資源的自適應(yīng)調(diào)度是極具挑戰(zhàn)性的課題。

(3) 基于環(huán)境感知的自適應(yīng)資源調(diào)度

相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展的終極目標(biāo)是智能化。智能化不僅需要任務(wù)、資源的自適應(yīng)調(diào)度能力，而且需要感知環(huán)境的能力；不僅需要雷達(dá)硬件基礎(chǔ)具有更大的動(dòng)態(tài)范圍，如帶寬、增益、陣元級(jí)數(shù)字波束形成等，而且需要配套完善的模型、策略、準(zhǔn)則和優(yōu)化算法等閉環(huán)調(diào)節(jié)手段，這樣才能在相對(duì)獨(dú)立的功能層面上實(shí)現(xiàn)一定的程度智能化。

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Development and Application of Phased Array Radar Resource Management

BI Zeng-jun，LU Li，XU Chen-xi，ZHANG Xian-zhi

(Air Force Early Warning Academy,Department of Land Early Warning Equipment,Hubei Wuhan 430019, China)

Abstract:In order to tap into and give play to the best potential of the phased array radar, its resource should be dynamically managed and allocated in case of necessity. From the architecture of phased array radar resource management, the research contents and present situation of phased array radar resource management are analyzed and summarized, including scan resource management, track resource management, task optimization and scheduling. In view of the future development trend of phased array radar, the main content of further research is proposed, and the prospects of phased array radar resources management technology and application are discussed.

Key words:phased array radar; resource management; task optimization; scheduling

中圖分類號(hào)：TN958.92

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-086X(2015)-05-0116-08

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2015.05.020

通信地址：430019湖北省武漢市黃浦大街288號(hào)陸基預(yù)警裝備系魯力E-mail：anferni@163.com

作者簡(jiǎn)介：畢增軍(1976-)，男，山東寧陽(yáng)人。副教授，博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)橄嗫仃嚴(yán)走_(dá)關(guān)鍵技術(shù)、裝備保障技術(shù)。

基金項(xiàng)目：空軍預(yù)警學(xué)院科研創(chuàng)新研究基金資助項(xiàng)目(2013QNCX0102)

*收稿日期：2014-08-12；修回日期：2014-09-09