雷达资源调度技术体系及评估指标探讨

吴少鹏

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153)

0 引 言

随着雷达技术和应用需求的发展，雷达将在复杂的干扰背景、目标特性等环境下担负更为多样和复杂的探测任务与功能，特别是针对具有多自由度的多任务相控阵体制雷达系统。如何在集约化资源限制条件下，面向动态多探测任务需求，充分挖掘和发挥雷达资源优势，实时高效寻优配置雷达功能与性能工作方式与处理模式，实现雷达的多任务与多功能兼容已成为雷达系统技术的研究热点[1]。

目前，针对雷达资源调度技术与应用的研究多为从不同视角针对空域、时域、频域和能量域等的探测模式、工作方式的动态优化配置。如针对探测空域中不同区域不同目标类型及其探测优先需求，选择不同探测距离、探测方式、工作模式和时间，以避免有的探测空域资源过于冗余而另外一些探测空域资源可能会不足的现象[2]。

雷达资源调度技术涉及不同的雷达资源和不同的资源调度深度。随着对雷达资源调度深度的不断提升，雷达探测能力将可实现由固定模式选择、自适应功能配置向智能化功能适配方向提升。本文试图从雷达资源调度技术体系化的角度探讨雷达资源集和雷达调度模式集的技术体系，为雷达资源调度技术的系统化发展和规范评估雷达资源调度能力提供技术支撑[3]。

1 雷达资源调度技术体系架构

当前雷达技术正向功能集成化、模块组合化、平台通用化方向发展，特别是软件化技术、智能化技术的高速推进，为面向多任务多功能雷达的资源调度提供了更为广阔的技术发展支撑。这将大大提高雷达的高环境适配、高背景适配、高目标适配、高流程适配的应用效能。

雷达资源调度技术的核心是通过对雷达资源的挖掘高效寻优和控制配置雷达各类资源，通过对资源调度效能的评估与配置优化，达到在资源限定条件下与任务功能适配的最佳雷达工作状态。

雷达资源调度技术体系主要包括雷达资源构建类方法、雷达资源调度类方法、雷达资源调度评估类方法。

图1为雷达资源调度技术体系结构图。

2 雷达资源构建及其体系分析

按需实现雷达资源的寻优调度以实现面向任务的动态最佳应用效能的前提是要基于和利用雷达的可调度资源。雷达可调度资源基本特征具有技术共性和通用性，对不同技术体制、工作方式、应用模式和技术实现方法具有相对不同的可调度的个性化资源。分析和深度挖掘和建立体系化、规范化的雷达可调度资源是技术推进和客观评价雷达资源调度效能的重要技术基础。

实现雷达资源的准确、实时和高效调度必须明确和规范雷达可用于调度的资源类型与体系结构。雷达资源可按照资源功能、资源深度等进行逐层分类。雷达资源体系可分为雷达静态资源、雷达动态资源2大类。雷达静态资源是指雷达固有的、基础的或可挖掘形成的和可用于调度的资源。雷达动态资源体系是指雷达可用于对静态资源进行实时动态调度的资源。

2.1 雷达静态资源体系

雷达静态资源体系指雷达静态下，即雷达设计固有的可用于调度的资源体系，一般包括以下几个方面：

(1) 雷达系统资源，如雷达探测的时间、频率、极化、能量、空域等；

(2) 任务与功能模式资源，如雷达警戒、监测、搜索、跟踪、识别、航管、制导等探测功能模式，以及雷达可拓展的通信、对抗、询问/应答、保障等多任务模式；

(3) 工作方式资源，如雷达扫描方式、搜索与跟踪模式、多任务特定工作方式等；

(4) 处理模式资源，如雷达收发处理、信号处理、信息处理，含抗干扰处理、识别处理和多源融合处理、关联处理等专项处理；

(5) 处理方式资源，如雷达脉宽及调制方式、瞬时带宽及脉压方式、DBF方式；

(6) 处理容限资源，如雷达处理容量、处理时间、综合能力；

(7) 可选参数资源，如雷达面阵可控单元(通道、子阵)数、输出功率、量程(周期)、检测门限、加权参数、滤波阶数、库元长度(气象)；

(8) 参数和算法重置重构资源，如雷达参数控制深度、算法模型结构优化、多维显示质量、成像质量、参数记录；

(9) 健康管理信息资源，如基于雷达性能检测参数、故障模式参数的性能重构与故障下通道重构，机动式阵地与环境适配参数等。

2.2 雷达动态资源体系

雷达动态资源体系指雷达动态下，即实际应用时实施调度控制的资源体系，一般包括以下几个方面：

(1) 任务重要性等级划分，基于雷达面向多任务时对各任务划分重要等级的原则；

(2) 功能重构基本模式，基于典型多任务的功能动态重构方法；

(3) 性能重组基本方式，基于功能重构需求的雷达处理方式与处理参数动态重组的基本方式；

(4) 调度控制基本方法，基于动态任务所需的重构、重组链路与控制的基本方法；

(5) 调度路径与时延，用于调度控制所需的时延；

(6) 典型故障下通道基本重构方式，部分故障情况下可实现主要功能的探测通道重构的基本方式；

(7) 调度性能评估基本模式，调度效能预测及其评估的基本策略及方法。

3 雷达资源调度方法体系分析

雷达资源调度方法是面向任务功能需求和基于雷达资源动态配置雷达资源，以完成各常态化任务、重点区域任务、突发任务等的关键技术。

根据雷达资源调度的技术实现途径和技术要求，雷达资源调度方法体系一般可分为任务调度优先策略、资源调度方式、资源调度深度、资源调度方法等。

3.1 任务调度优先策略

任务调度优先策略是指面向探测环境、探测背景、探测目标等特性变化时雷达任务和功能需求，寻优和确立探测任务和功能的优先策略，其一般准则包括：

(1) 基于探测范围，一般有全域优先、低空优先、高空优先、顶空优先、远程优先、近程优先、区域优先等；

(2) 基于目标特性，一般有全域态势优先、大目标优先、小目标优先、目标速度优先、目标威力优先、目标精度优先等；

(3) 基于任务，一般有预警优先、搜索优先、跟踪优先、精跟优先、识别优先等；

(4) 基于探测概率，一般有保发现概率优先、保跟踪概率优先、保识别概率优先等；

(5) 基于干扰背景，一般有全域干扰抑制优先、区域干扰抑制优先、干扰下目标发现跟踪优先等。

3.2 资源调度方式

雷达资源调度方式一般指基于雷达探测优先策略和雷达资源体系，实现探测任务的调度资源方式。雷达资源主要调度方式划分类别主要包括：

(1) 按技术实施方法划分

• 模版化调度。雷达基于预设任务探测模式、工作方法等所固有资源配置的选用性调度方法。

• 自适应调度。面向任务和基于现有态势知识的动态匹配调度方法。

• 智能化调度。面向任务和基于对现有态势认知与预测的动态匹配调度方法。

(2) 按任务功能效能划分

• 全功能任务资源调度。不考虑探测任务动态变化条件下的实现常态化全功能任务的资源调度方式。

• 全功能任务资源协同调度。基于动态任务优先级，重点完成高优先级任务并兼顾或相应降低其他任务能力的资源调度方式。

• 保重点功能任务资源调度。资源受限条件下，基于动态任务优先级，完成高优先级任务并减少其他任务能力的资源调度方式。

(3) 按任务空域效能划分

• 探测全域资源调度。不考虑空域探测任务优先级，实现全空域常态化任务的资源调度方式。

• 探测区域内资源协同调度。基于动态探测空域区域优先级，重点完成高区域优先级任务并兼顾或相应降低其他空域任务能力的资源调度方式。

• 保重点功能探测区域资源调度。资源受限条件下完成高空域优先级任务并减少其他空域任务能力的资源调度方式。

3.3 资源调度深度

实现对雷达全部资源的高适配调度是获得雷达最佳探测效能的基本保证。基于探测任务需求，能够调度的雷达资源种类及调度资源的覆盖率为雷达资源调度深度。

随着对资源调度深度的不断提升，雷达探测能力将由固定模式选择、自适应功能配置向智能化功能适配方向提升。资源调度深度一般可分为：

(1) 功能级调度深度(1级) 主要为基于系统资源和探测功能的需求，选择雷达在设计时已固化的功能模式；

(2) 方式级调度深度(2级) 在1级调度的基础上增加对雷达处理模式、处理方式等系统资源的配置调度；

(3) 参数级调度深度(3级) 在2级调度的基础上增加对处理容限、处理参数等系统资源的配置调度；

(4) 算法级调度深度(4级) 在3级调度的基础上增加对可调参数和算法重构、可重置参数等资源的配置调度；

(5) 全资源调度深度(5级) 在4级调度的基础上增加对故障情况下通道重构、健康管理等系统资源，实现对雷达全资源的配置调度。

3.4 调度基本方法

基于可调度资源，按不同的调度方式、调度深度需求，可组合应用。

3.4.1 基于雷达探测功能资源的优化调度方法

以实现任务功能最佳为准则，用于解决在已知目标先验分布信息条件下的雷达固有功能资源的最优分配等问题。主要涉及雷达固有功能模式的雷达空域、时域、频域、极化域、能量域等的优化配置。

3.4.2 基于雷达参数和算法模型资源的优化调度方法

以最佳探测性能最优为准则，主要针对雷达指标参数以及这些参数受到各因素的制约关系等因素，解决在一定条件限制下对雷达各项参数的时变寻优应用问题。主要涉及针对功能要求的系统参数、处理参数和算法模型等的优化配置。

3.4.3 基于雷达多探测任务的综合优先级优化方法

以重要探测任务优先为准则，针对任务价值率、目标位置和运动特性、任务截止期、空闲时间、资源消耗等的资源配置需求，解决雷达环境参数和目标参数随机变化的当前条件下的任务动态优先级分类和优先级配置。

3.4.4 基于雷达资源受限条件下面向任务的资源调度方法

以预定任务成功率为准则，针对各种雷达任务请求所需资源消耗，在规定应完成必须的各项探测任务的时间、空间、频率、极化和能量等的范围内，按任务优先级序列，调度选择最佳雷达事件序列，进行资源调度优化方法。

4 雷达资源调度评估指标分析

雷达资源调度评估不仅可客观评价雷达面向任务资源调度的能力，也可可雷达在研制、使用等各阶段检查和验证雷达技术使用状态，并为雷达的调度算法改进提供依据。雷达资源调度评估主要包括评估指标和测试方法，而评估指标是能否客观全面评估雷达资源调度能力的关键。

雷达资源调度评估指标一般应包括雷达资源调度效能指标、功能指标、性能指标，即从使用、方式和技术等多角度全面客观反映雷达资源调度能力。

效能评估指标是在雷达完成担负的各种和多种类型任务时实际使用效能指标，主要从任务执行率、任务完成效率、任务完成质量等3个方向建立雷达资源调度的使用效能要求，突出对任务完成数量及其完成的有效性的规范。功能评估指标是针对雷达需完成规定的各种和多种类型任务时资源调度功能实现的要求，主要从资源调度优先级合理性、资源配置的准确性、资源调度实时性、资源调度成功率等4个角度建立雷达资源调度的功能要求，突出对资源调度功能的合理性、有效性的规范。性能评估指标是针对雷达需完成各种和多种类型任务和功能时的技术特性，主要从资源利用率、资源调度深度、资源调度时间等3个方向建立雷达资源调度的性能要求，突出资源调度对资源的多维度、多层次实施调度的覆盖能力及其对利用资源的挖掘深度，以及多维度资源的协同调度效率。

4 结束语

现代雷达正向着多任务和多功能一体和数字化、软件化、虚拟化、智能化方向发展，其可控自由度更高，可控深度和精度更加细化。因此，在雷达集约化资源条件下高效挖掘与寻优配置雷达资源，以实现按需动态多任务和多功能探测能力，已成为现代雷达系统的关键技术。本文多角度分析探讨雷达资源调度技术体系及评估指标体系，期望为雷达资源调度技术的系统化发展和规范评估雷达资源调度能力提供技术参考和支撑。