综合射频公开论文(转)
舰载综合射频系统对空作战资源调度模型构建 王龙涛,王 苗,王丽颖 (海军大连舰艇学院,辽宁 大连 116018) 摘 要:当前多传感资源协同与调度问题研究主要集中在单平台或者多平台各单系统之间的协同调度,针对舰载综合射频一体化雷达电子对抗体制下，进行具体作战任务时连续、动态的资源协同与调度的研究还不够。提出以作战步骤为驱动的舰载综合射频系统多传感器资源调度方法,从调度体系构建，柔性调度时间确立，资源分配及优先度计算准则入手,确定调度约束条件及调度策略要求,实现了综合射频系统对空作战资源保障的优化管理和调度,调度模型可为对空作战指挥及辅助决策提供指导和依据。 关键词:综合射频;对空作战;资源调度;作战模型;模型构建 舰载综合射频系统实现了雷达电子对抗系统的一体化,实施对空作战任务时,综合运用主动探测、被动侦察、有源干扰、无源干扰等手段,在进行数据融合及资源调度的基础上,实现对目标及信号的探测侦收、识别定位、引导干扰。针对对空作战中的多任务、多阶段、多传感器资源所构成的复杂系统,如何构建资源调度模型是实施作战指挥及辅助决策首先要解决的重要问题。
1 资源运用冲突分析 资源运用冲突[1],是指舰载综合射频系统执行作战任务时,系统内各射频资源为了实现自身功能目标,在时间、资源有限性、工作方式排斥性以及电磁兼容等方面存在的相互对立特性,而由此引发的使用冲突。 由于舰载综合射频系统作战任务的多样性,在同一作战时刻或较短的时间段内,系统内的多个射频资源需要同时执行彼此相关的多个任务[2],就会产生系统内多设备同任务情况下的资源竞争冲突。同时,由于设备资源本身的有限性,不同的射频资源可同时保障的任务数量是有限的,当需要同时保障的任务数量过多时,就会产生单设备不同工作模式下的多任务保障冲突,再加上不同射频设备的工作方式互斥性以及系统内外的电磁兼容特性限制,执行不同作战任务时,相关工作方式不能同时工作或者禁止工作,就会使得总执行任务数量降低,加剧资源运用的冲突状况。其中,工作方式排斥性及电磁兼容冲突一般由设备嵌入执行,本文重点考虑时间及资源有限性的冲突。 射频资源运用冲突并不是一成不变的,具有动态性,资源冲突态势根据作战任务的不同、作战阶段的推进,以及资源占用情况的变化而随时变化。因此,针对某一阶段的资源分配,不能解决资源使用过程中的冲突问题,必须动态分析资源使用、变化的趋势,依据具体的资源占用和需求情况进行动态分配,以满足资源分配的整体效能最优。为了实现这一目的,就需要在舰载综合射频系统资源协同的基础上进行有效的资源调度。 2 “任务—作战步骤—射频资源”调度体系的建立 为方便对系统对空作战射频资源调度问题进行研究,首先对其进行形式化描述,调度问题的本质在于针对已给定的大量可选择的目标任务及相对有限的射频资源组合[3],确定“什么时间、确定哪些资源、对哪些目标任务进行保障”,基于此进行射频资源的分配和调度,最终使得经过调度后的任务实现效益最佳[4-5]。调度体系主要由目标、任务、作战步骤、射频资源等4部分构成,
图
1
资源调度体系结构
2.1 作战任务合集
二是依据资源对目标的保障节点进行调度。不同的资源对作战目标有一定的保障区间和范围。如图3所示,据此进行时间窗口的确定,这种调度方法的好处在于,当目标资源保障状态发生变化时才执行调度,调度时间准确,能够很好地解决固定时间窗口调度产生的窗口长度不好确定的难题 [10] ,但是,这种调度方法对于射频资源的保障性能以及目标状态变化的适应性要求很高。 通过分析以上两种资源调度时间确定的方法,在实际的执行中还存在一个主要问题没有解决，那就是没有考虑目标的突然消失和意外出现。舰载综合射频系统对空作战进行射频资源保障[11],有可能出现目标跟丢,或者目标被击毁等情况引起的目标消失,还有可能突然出现新的目标。无论是目标的消失还是突然出现,都会导致当前的射频资源保障态势发生变化,需要立即进行资源的重新分配。 综合考虑两种调度方法的优点和不足,针对调度过程中可能出现的目标突然消失或者出现的情况,对调度时刻的确定进行优化。这里提出柔性调度时间概念，所谓柔性调度时间，是指在规定时间窗口及射频保障区间的基础上，进行调度时刻整体优化。首先，进行固定时间窗口的确定,在完成保障资源任务的基础上,确定最小的时间调度窗口,之后，对射频资源保障区间时刻划分进行优化,加入目标突然消失或者突然出现的情况,当出现目标消失或者突然出现的情况时,加入射频保障区间,生成新的保障区间调度时刻,当新射频资源保障区间比最小时间调度窗口大时,以新射频保障区间为准进行调度,反之,则根据最小时间调度窗口进行调度。其中，柔性调度时刻划分如图4所示,调度时刻由式(5)表
示。 舰载综合射频系统对空作战对象以多架携带对海攻击导弹的战斗飞机组成的空中编队为主,同时舰载综合射频系统本身传感器资源丰富,对空作战射频资源保障复杂,这就构成了典型的多任务、多阶段、多传感器资源的复杂系统。为保证对空作战资源调度的合理性,充分发挥系统的最大效能,本文提出了一种以作战步骤为驱动的舰载综合射频系统多传感器资源调度方法,对实现具体的作战资源调度具有参考意义,后续可就具体的工程应用从事进一步研究。
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