0 引言

随着战场威胁日益复杂化，各类作战平台尤其是机载、球载、舰载等机动平台，需要装备雷达、电子战、敌我识别等多种电子设备[1]。多功能相控阵雷达由于可实现空海警戒监视、远程目标指示、辅助成像识别、打击效果评估等同时多功能和多任务能力，并且具备抗干扰工作方式，能大幅提升作战平台执行各类作战任务和应对复杂环境的能力，成为当前雷达的主要研究和发展方向。

多功能相控阵雷达在微秒量级上快速扫描和捷变，以完成同时搜索、跟踪、制导等多种工作方式的操作，相应的雷达实时调度处理能力就尤为重要。关于雷达调度策略的研究主要有模板法[2]和自适应调度算法[3-4]，通常这些调度算法会选择一定的驻留周期作为调度间隔，调度器对调度间隔中任务请求进行排序，最后交付执行器执行。考虑到调度与执行之间数据交互以及调度算法自身的时间开销，一般任务调度间隔需要设计为一个波位多个驻留脉冲周期，甚至占用多个波位的时间周期。随着当前多功能雷达的任务调度复杂性和实时性要求不断提高，某些任务只需较少的脉冲驻留，甚至存在单脉冲调度任务，因此传统的调度方法并不能保证任务执行的快速性和有效性。针对实际应用问题，本文设计了一种可实现脉冲级雷达任务调度的方法，并采用参数化设计实现任务调度的灵活性，同时将调度与执行一体化设计以确保任务执行的实时性。

教学目标是教学的起点也是终点，一个确切的教学目标有利于数学教学课程的顺利进行。确定目标后会使学生学习有了动力，所以，学习目标的确定是十分重要的。例如，将本学期的教学目标定为教会学生所有的基础知识，将以前的学习成绩这个目标放弃。教学目标的确立，要在调查研究学生的学习能力、对数学课的感兴趣程度、学生的个性的基础上来进行制定，不可好高骛远，达不到的教学目标会使学生对学习数学没有了兴趣，所以在制定教学目标时要贴近实际生活，教学目标与学生的学习目标相统一，将教学目标具体化会对数学课堂起到推动作用，指导教学的开展。

1 多功能雷达任务模型

分析多功能雷达的功能，需具备搜索监视(TWS)、跟踪监视(TAS)、动目标显示(MTI)、合成孔径成像(SAR)等主模式，同时可插入一维距离成像(HRR)、逆合成孔径成像(ISAR)、气象探测等任务。以TAS模式为例，其工作方式如图1所示。

  

图1 TAS模式工作方式

由于任务需要实现脉冲级任务切换，如同时SAR/MTI工作模式时，多个窄带脉冲会插入单个宽带脉冲交替进行工作。为了保证脉冲级调度实现，调度器设计为两级模型，如图2所示，由处理器软件层实现每个波位BSH分隔的一级调度任务，FPGA逻辑层实现每个脉冲FR分隔的二级调度任务，两者之间通过参数化进行传递。执行器设计与二级调度共用FPGA，完成每个脉冲周期内的任务执行。

(4) 煤样微观孔隙结构的变化导致宏观力学特性的改变，随着浸泡时间增加，煤样内部结构被破坏，弹性模量和峰值强度均显著降低，力学强度明显下降。

  

图2 调度执行设计

1.1 一级调度模型

一级调度模型与任务类型相关。搜索任务模型[5]，第i个搜索区域的第j个波位的任务模型为

 

(1)

传统雷达任务调度设计为非抢占式，即雷达任务驻留一旦被调度执行，在执行间隔周期内不能被其他任务中断。通过对多功能任务需求分析，非抢占式调度往往不能满足应用要求。如ISAR[7]任务执行周期需要较多的积累脉冲(大于2 000)，若在此任务较长的执行周期内，新下发实时性要求较高的跟踪或HRR任务不能立即执行，则会导致任务失败。

由于能基于脉冲级完成调度实现，因此本文调度方法支持抢占式和非抢占式两种调度方式，调度方式随任务下发。如果是非抢占方式，则在已完成编排的调度序号之后顺序编排；如果要求是抢占方式，则在当前工作序号和下一序号之间插入该任务形成的调度序号，二级调度实时获取插入序号立即执行，从而实现脉冲级任务切换和调度功能。

 

(2)

其他SAR，ISAR，HRR等任务模型与上述类似，模型设计方法具有普遍性，不同任务的具体传递参数类型和参数值有所不同。

此方法引入的另一个设计问题是，由于工作流程上每个脉冲周期回波采集滞后于控制，一些后端处理需要提前获取的控制参数，如DBF解算需要的频点、角度信息不能提前获取。针对此类需求，将回波数据按如图3所示的格式设计。

1.2 二级调度模型

一级调度完成波位级的任务编排，形成该波位下的一组调度序列，序号数量与驻留脉冲数一致，通过该序号统一指派每个脉冲任务。

农业现代化初具雏形。农业这条“四化同步”中的“短腿”渐渐变长、变强。2013年我国粮食生产能力首次登上6亿吨台阶，并且连续5年稳定保持在这一水平。不仅粮食连年丰收，其他重要农产品也供应充足。农业供给侧结构性改革迈出新步伐，绿色、生态、优质、安全的农产品供给明显增加，供给体系的质量效益明显提高。现代农业建设迈出新步伐，农业机械化、科技化、良种化、规模化、设施化水平明显提高。[5]农业靠天吃饭的局面有了明显改观。与此同时，农产品加工业发展势头良好，主要农产品加工转化率超过65%。农村逐渐涌现一些新产业、新业态、新模式，休闲旅游、农村电商等竞相发展，一二三产业深度融合迸发出乡村发展的新活力。

因此系统设计将任务调度系统设计于前端阵面，实时完成任务调度，并控制前端设备立即执行，与后端处理系统之间并不直接进行控制信息交互。而是基于数据流驱动方式，每个脉冲将控制参数传递给数字收发，与采集的回波组包送综合处理系统，最大程度地简化了接口和流程设计。

(3)

其中，调度序号按如下约定设计：

与农业、林业、化工等专业类院校不同，国内大多数建筑类高校环境工程专业源于给排水科学与工程专业有自己独特的特点。不管是教师和学生，对建筑类知识的学习和掌握较多，而且很多学生就业也是建筑类单位。因此，结合建筑类高校环境工程专业的特点，开展环境影响评价课程教学改革，提升课程的知识培养能力，对于整体提高建筑类高校学生的能力和水平，提升学生就业和发展的核心竞争力，具有非常重要的作用。

(4) 临床诊断为冠心病，动态心电图出现上述改变但是没有临床症状，按照“无痛性心肌缺血”出具诊断报告。

0：SAR宽带任务；1～n：MTI窄带任务，n为捷变数；n+1～m：抢占式任务。

传递参数具有多个，包括频点、时宽、带宽、指向角等具体脉冲工作参数。调度序号与传递参数具有对应关系，二级调度每脉冲获取调度序号，关联相应脉冲参数完成实时解算，送执行器完成该脉冲内的任务执行。一级调度可以根据任务要求自由编排每脉冲的调度序号，二级调度无需关注具体任务内容，脉冲参数化设计最大程度地实现了调度的灵活性。

1.3 调度优先级设计

任务初始优先级由下发任务时产生，调度算法综合初始优先级和任务延时，进行调度分析后完成任务的编排。

式中，为驻留脉冲数，为任务优先级，为调度序号，为传递参数。

跟踪任务模型，第k类跟踪任务的第m个目标的任务模型为

按任务类型区别对待调度方式，当系统处于低优先级任务时，可以被高优先级跟踪、HRR等任务在任务执行截止期之前采用抢占式调度立即执行，反之低优先级搜索、气象探测任务则采用非抢占式方式编排，从而保证雷达各类任务执行性能。

与传统调度方法的另一个区别是，当多个高优先级任务出现竞争时，可以脉冲级实现多任务交叉编排，不是只基于调度算法排序执行，真正意义上实现了多任务的并行执行。

2 调度方法功能实现

2.1 系统数据流设计

本任务调度方法的设计实现不仅事关任务调度系统自身设计，还与整机系统架构设计相关。由于任务调度是雷达系统任务控制中心，各分系统都需要与任务调度进行信息交互。但是脉冲级的任务调度，每个脉冲的控制参数都在发生切换，如果需要每个脉冲内与各系统均进行通信交互，系统设计复杂，实时性和时序性难以完全保证。

二级调度任务模型统一为

计及储能运行特性的独立型交直流混合微网优化调度//张志昌,吴健,骆钊,徐近龙,金雪,李鹤健//(19):118

其中，驻留脉冲数决定当前任务周期，最小值取1时表示当前为单脉冲任务；任务优先级[6]决定任务编排的方式和顺序；调度序号与参数实现一级与二级调度之间的信息传递。

图3 基于数据流驱动的控制协议格式

二级调度基于每个脉冲触发，提前预取下一脉冲调度序号，并产生下一脉冲工作参数，与当前工作参数同时送综合处理，综合处理可依此协议提前获取相关控制参数。

2.2 任务执行设计

本任务调度方法的设计实现同时还需要执行器提供相应设计保障。由于需要基于脉冲周期实现任务切换，因此需要在单个脉冲内完成所有控制参数解算并执行。相控阵雷达阵面上T/R组件数量庞大，若采用处理器解算每个波束指向的所有T/R移相衰减控制码，再加上读写周期，时间开销为毫秒量级，不能满足单个脉冲周期的工作要求。因此在设计上，控制参数解算均在FPGA内逻辑实现。

二次调度每个脉冲周期，预取下一脉冲工作参数，并将参数传递给执行器的参数解算单元。参数解算单元，基于CORDIC算法实现波束指向角的正弦和余弦变换，并采用三级流水线，实现阵面所有T/R组件和延迟放大组件的移相衰减值计算，归一化后产生最终控制码，整个解算过程在微秒量级完成，从控制执行端确保了本调度方法的最终实现。

建立完善现场信息化管理制度是建筑施工现场信息化管理的重要基础保障。制度的确立可以保证信息化管理的有效实施与落实。首先，施工现场管理人员应该与时俱进紧跟时代步伐。在网络信息化大背景下，只有与先进管理技术结合才能更好地发挥施工现场管理的优势与长处。其次，制度的完善与建立必须在一定的基础保障框架内进行，对制度的相关规定的执行与落实必须严格要求。另外，信息化管理制度的落实必须结合现场施工的实际情况，根据现场施工实际情况完善对应的信息化管理制度，进而保证下一步工作的进度实施。

3 仿真分析

按照多功能雷达实际任务需求，以TAS工作模式设置仿真场景，主要设计精密跟踪、一维距离成像、普通跟踪、逆合成孔径成像、重点区域搜索、气象探测、全空域搜索七种任务类型，任务参数如表1所示。

 

表1 任务参数设置

  

任务类型优先级脉冲数重频/Hz周期/ms脉宽/ms精密跟踪7323200100.03一维距离成像68200040.05普通跟踪5323200100.04逆合成孔径成像451220002560.05重点区域搜索3323200100.04气象探测2641000640.06全空域搜索1323200100.04

仿真比对采用传统基于波束驻留周期的调度方法和本文基于脉冲周期调度实时调度方法。对于有效性的验证，主要针对雷达性能至关重要的任务执行时间偏差和任务调度丢失率等指标进行。

图4是两种方法的平均任务执行时间偏差曲线。由于传统的调度方法基于波位级多个脉冲周期进行任务切换，所以大部分任务的执行最小时延大于4 ms。本文调度方法基于脉冲级实现任务切换，实时性要求高的任务可在下一脉冲立即执行，最小时延为0.3 ms，从而保证任务能尽量靠近其期望时刻执行。因此，本文调度方法能获得更高的任务执行有效性。

式中:D表示预定的数据包传输时延要求,即必须在时延D内将数据包传输至目的节点t。而elapsedtime表示数据包到达节点si已消耗的时间。因此,D-elapsedtime表示剩余时间remainingtime。

  

图4 平均执行时间偏差曲线

图5是两种方法的任务丢失率曲线。以跟踪任务为例，当任务数目较少时，由于任务之间的竞争不明显，所有任务都能得到有效执行。当随着任务增多，传统的调度方法任务丢失率迅速上升，而本文的调度方法则能控制在0.04。这是由于本文调度方法基于抢占式策略，保证了优先级高的重要任务立即执行，并且当出现多个同优先级任务发生竞争时，能将多个任务混合编排，以每个脉冲为时间分割，轮流切换并发执行，而传统调度方法只能以每个任务驻留为时间分割顺序执行。因此，本文调度方法能较好地控制高优先级任务丢失率，满足系统的各项复杂任务需求。

  

图5 跟踪任务丢失率曲线

4 结束语

本文针对传统驻留调度方法不能满足雷达快速变换的功能需求，提出一种基于多功能相控阵雷达任务模型的实时调度方法。该方法的两级调度器与执行器一体化设计，实现了基于脉冲周期任务调度的系统架构，采用脉冲参数化设计方法，综合考虑优先级调度算法和抢占式调度策略，保证了各类任务的灵活、有效和实时调度。解决了系统设计层面和任务执行层面的关键设计问题，经过实际工程实现和验证，该调度方法能基于微秒量级的脉冲周期完成任务调度和高效执行。

参考文献：

[1] 綦文超, 杨瑞娟, 李晓柏, 等. 多功能一体化雷达任务调度算法研究[J]. 雷达科学与技术， 2012, 10(2):150-155.

QI Wenchao, YANG Ruijuan, LI Xiaobai, et al. Research on Task Scheduling Algorithm for Multifunction Integrated Radar[J]. Radar Science and Technology, 2012, 10(2):150-155. (in Chinese)

[2] SHIH C S, GANTI P, GOPALAKRISHNAN S, et al. Synthesizing Task Periods for Dwells in Multi-Function Phased Array Radars[C]∥ IEEE Radar Conference, Philadelphia, PA: IEEE, 2004:145-150.

[3] 程婷, 何子述, 李会勇. 一种数字阵列雷达自适应波束驻留调度算法[J]. 电子学报, 2009, 37(9):2025-2029.

[4] 张瑞, 雷瑛, 谢敏. 一种基于波束驻留的相控阵雷达自适应调度算法[J]. 软件导刊, 2016, 15(2):63-65.

[5] 洪冬冬, 刘以安, 薛松, 等. 相控阵雷达实时任务二次调度算法[J]. 计算机仿真, 2015, 32(11):42-45.

[6] 张浩为, 谢军伟, 盛川. 综合优先级规划下的相控阵雷达自适应调度方法[J]. 兵工学报, 2016, 37(11):2163-2169.

[7] 陈怡君, 罗迎, 张群, 等. 基于认知ISAR成像的相控阵雷达资源自适应调度算法[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(7):1566-1572.