[发明专利]一种针对任务关联协同的组网雷达任务调度方法

权利要求书

1.一种针对任务关联协同的组网雷达任务调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)、对于组网雷达系统，建立任务关联协同性约束模型，形式化组网雷达任务调度价值最大化问题；设某组网雷达系统有m部相控阵雷达，则组网雷达集合为M＝{1,2,…,m}，每个雷达的检测半径为k，雷达的任务执行周期为T，任意雷达j∈M的位置坐标为c_j＝(x_j,y_j)；

假设当前组网有着n个雷达任务，设雷达任务集合为R＝{r₁,r₂,…,r_n}，任意任务r_i∈R包含7个要素：r_i＝{t_ei,t_xi,t_wi,t_ri,w_i,V_i^*,c_ri}；

其中，t_ei表示任务r_i的期望执行时刻，t_xi表示任务r_i的发射期持续时间，t_wi表示任务r_i的等待期持续时间，t_ri表示任务r_i的接收期持续时间，w_i表示任务r_i的执行时刻时间窗，V_i^*表示任务r_i的期望任务价值，当任务在期望时刻t_ei被调度时可达到此期望价值，c_ri表示任务r_i的位置坐标(x_ri,y_ri)；

设目标任务r_i实际执行时刻为t_i，当t_i相对于t_ei提前或者延迟执行时，应满足t_ei-w_i≤t_i≤t_ei+w_i，记任务r_i的时间窗w_i的起始时刻为t_fi，即t_fi＝t_ei-w_i，记任务r_i的时间窗w_i的截止时刻为t_di，即t_di＝t_ei+w_i；任务r_i的驻留时间T_di等于任务r_i的发射期持续时间、等待期持续时间以及接收期持续时间之和，即T_di＝t_xi+t_wi+t_ri；

每个雷达维护一个任务队列，设组网雷达任务队列为Q＝{Q₁,Q₂,…,Q_m}，任意雷达任务队列Q_j∈Q是由任务编号与实际执行时刻的若干元组q_ij＝(r_i,t_i)按照其实际执行时刻递增排序的任务序列，记雷达任务队列Q_j的执行结束时刻为

令目标任务r_i∈R的价值函数为V_i(t_i)，其大小由实际执行时刻t_i决定，即：

α∈(0,1)为价值损失系数，设L表示组网雷达执行任务时关联协同性阈值；

形式化针对任务关联协同的组网雷达任务调度价值最大化问题如下：

约束:

其中，公式(1)中目标函数F表示组网雷达系统中所有雷达任务队列上目标任务调度价值之和；

约束(2)确保所有的雷达任务队列满足雷达执行周期约束；

约束(3)确保组网雷达系统中任意两个雷达任务队列上的任务执行差距不超出任务关联协同阈值L，表示除Q_j之外的雷达任务队列的执行结束时刻；

约束(4)确保任意目标任务至多只能被加入到一个雷达任务队列中，Q_j′表示除Q_j之外的雷达任务队列；

步骤(2)、基于所得任务关联协同性约束模型，针对任务关联协同的组网雷达系统进行任务调度，具体过程为：

步骤(2.1)、初始化组网雷达系统中任意雷达j∈M的任务队列

步骤(2.2)、将所有目标任务r_i∈R按照其期望执行时刻t_ei非递减顺序进行排列，且重新编号，初始化未被调度的目标任务序列R_u＝R；

步骤(2.3)、设S_i为可覆盖任务r_i的雷达集，对初始化根据目标任务r_i∈R的位置坐标c_ri(x_ri,y_ri)与组网雷达j∈M的位置坐标c_j(x_j,y_j)计算两者之间的距离d_ij，与组网雷达监测半径进行比较，若d_ij≤k，则将雷达j加入到任务r_i的雷达集S_i，即S_i＝S_i∪{j}；

步骤(2.4)、若执行步骤(2.5)，否则执行步骤(2.11)；

步骤(2.5)、对于取得的R_u中第一个任务r_i的雷达集S_i，找到S_i中执行结束时刻最早的雷达任务队列标号，记为j_min，即找到S_i中执行结束时刻第二早的雷达任务队列标号，记为j′_min，即

步骤(2.6)、如果当前任务r_i按其最早可执行时刻调度于当前执行结束时刻最早的队列时，该队列完成时刻未超过雷达任务执行周期，即且当前任务r_i的截止执行时刻不小于当前任务队列执行结束时刻，即且满足雷达队列任务关联协同约束，即说明此雷达任务对于队列是可行的，执行步骤(2.7)，否则执行步骤(2.10)；

步骤(2.7)、如果任务r_i以其离期望执行时刻最近的时刻被调度于队列上，没有超过雷达任务执行周期，即且满足雷达队列任务关联协同约束，即执行步骤(2.8)，否则执行步骤(2.9)；

步骤(2.8)、将任务r_i加入到队列中，并更新任务r_i的实际执行时刻和队列的任务执行结束时刻，即：和执行步骤(2.10)；

步骤(2.9)、将任务r_i加入到队列中，并更新任务r_i的实际执行时刻和队列的任务执行结束时刻，即：q_ij＝(r_i,t_i)、和进入步骤(2.10)；

步骤(2.10)、将任务r_i从未被调度的任务序列中删去，即R_u＝R_u\{r_i}，返回步骤(2.4)；

步骤(2.11)、返回组网雷达系统中所有的雷达任务队列集合Q。