一种基于十字架构的天基探测雷达在轨自主调度方法与流程

本技术涉及天基雷达任务调度，尤其是涉及一种基于十字架构的天基探测雷达在轨自主调度方法。

背景技术：

1、天基雷达部署于卫星等太空平台，凭借超高的观测视场和不受国界限制的全球覆盖能力，能够在全天时、全天候条件下对广阔区域进行持续侦察与监视。天基雷达集目标探测、高分辨成像、动目标跟踪于一体，支持多种工作模式，可根据任务需求灵活切换，在现代探测、监视和态势感知领域具有重要应用价值。

2、传统天基雷达任务调度方法通常采用提前规划的固定顺序或时间触发机制，所有任务按单一优先级数值进行线性排序。这种方式存在两方面缺陷：其一，无法同时表达任务类型层级与同类型任务内部紧急程度两个维度的调度需求，当跟踪任务与搜索任务优先级相近时，系统难以区分执行顺序，导致高价值目标可能因搜索任务阻塞而丢失；其二，任务调度策略通常在发射前已固化，时间资源分配基于预设计划，无法根据在轨任务执行情况或工作场景变化进行实时调整，也不具备通过参数上注方式动态更新调度规则的能力，难以满足天基雷达在复杂多变环境下对多类型任务实施动态调度的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于十字架构的天基探测雷达在轨自主调度方法，以解决现有技术中存在的以下技术问题：传统天基雷达任务调度方法采用固定顺序或时间触发机制，所有任务按单一优先级数值线性排序，无法同时表达任务类型层级与同类型任务内部紧急程度两个维度的调度需求，导致高价值目标可能因搜索任务阻塞而丢失；同时，任务调度策略在发射前已固化，时间资源分配基于预设计划，无法根据在轨任务执行情况或工作场景变化进行实时调整，不具备通过参数上注方式动态更新调度规则的能力，难以满足天基雷达在复杂多变环境下对多类型任务实施动态调度的需求。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种基于十字架构的天基探测雷达在轨自主调度方法，包括以下步骤：根据探测需求生成搜索任务、跟踪任务和成像任务，为每个任务生成任务节点，所述任务节点的定义为，其中为任务标识符，为任务类型，为任务最晚执行截止时间，为综合优先级；计算每个任务节点的纵向优先级和横向优先级，并合成综合优先级；构建十字链表，纵向按纵向优先级降序排列不同任务类型的行链表，横向按横向优先级降序排列同一类型内各任务节点，形成二维网状索引结构；根据预设场景参数为各任务类型分配时间配额，新任务节点加入十字链表前校验时间配额可行域；支持通过标准化上注指令对场景参数、优先级及时间配额进行动态更新，收到指令后执行完整性校验并按生效方式写入参数；根据当前场景选择调度策略，生成任务执行队列，输出调度结果。通过构建纵横交错的二维网状索引结构，使任务类型层级与同类型任务内部紧急程度两个维度的调度信息得以同时表达，有效避免了高价值目标因搜索任务阻塞而丢失的问题。

4、进一步地，所述纵向优先级根据任务类型按如下分段函数直接赋值：

5、

6、其中为任务纵向优先级，为任务类型标识。纵向链表按纵向优先级降序由上至下链接，成像行位于最上方，跟踪行居中，搜索行位于最下方，每行的行头节点存储该类型的编号和当前任务计数。通过固定的类型层级赋值，确保成像任务和跟踪任务在纵向维度上始终优先于搜索任务，从根本上保障高价值目标的调度优先性。

7、进一步地，所述横向优先级为时间优先级，由综合处理单机根据当前系统时间和任务最晚执行截止时间按如下公式计算得出：

8、

9、所述横向优先级值越大表示该任务在同类型中越紧急；同一行内各节点按横向优先级降序从左至右排列，值最高的节点位于行首。该计算方式使得截止时间越临近的任务横向优先级越高，从而在同类型任务中实现基于时间紧迫度的自动排序。

10、进一步地，所述综合优先级由纵向优先级和横向优先级按如下公式合成：

11、

12、其中为种类优先级权重系数，用于放大任务类型差异对综合优先级的影响；为时间优先级权重系数，用于调节时间紧迫度对综合优先级的贡献；为时间临近判定阈值；为时间临近优先级增益值；为指示函数，当满足条件时取值为1，否则取值为0。通过时间临近优先增强机制，当任务截止时间临近时优先级大幅提高，确保紧急任务得到及时响应。

13、进一步地，所述时间配额分配通过可行域约束实现，对任务类型中已调度任务的执行时间之和的约束为：

14、

15、其中为任务类型中第个任务的执行时间，为任务类型的配额上限，即，为场景总可用时间，为配额比例；新任务加入十字链表前须满足如下可行域条件：

16、其中为新任务所需执行时间，不满足该条件的新任务移入等待队列。

17、优选地，所述预设场景参数包括对空识别场景参数和对空截获与跟踪场景参数；在对空识别场景中，搜索任务时间配额比例为70%，跟踪任务时间配额比例为20%，成像任务时间配额比例为10%；在对空截获与跟踪场景中，搜索任务时间配额比例为70%，跟踪任务时间配额比例为30%，成像任务时间配额比例为0%；工作场景与配额参数的映射关系存储于系统配置文件中，系统启动时自动加载默认场景参数。

18、进一步地，所述上注指令包含场景标识、生效时间戳以及更新后的任务优先级和时间配额；系统收到上注指令后，首先进行crc校验和版本号比对，确认指令完整性后，根据生效方式将新参数写入当前工作参数区，所述生效方式包括立即生效、下一帧生效或指定时间戳生效；若上注导致时间配额总和超过100%或优先级取值有误，系统自动回退至上一次有效参数配置并上报异常。

19、具体地，所述调度策略包括搜索优先级最低模式；在所述搜索优先级最低模式下，成像任务和跟踪任务在生成后立即打断正在执行的搜索任务，以确保高价值目标优先调度；同一场景下预置多种调度策略，各策略对应不同的任务执行顺序排列，系统根据任务需求在多种策略之间进行切换，生成对应的任务执行队列。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、1、通过构建纵向按任务类型层级管理、横向按同类型任务内部紧急程度排序的十字链表二维网状索引结构，同时表达了任务类型层级与同类型任务内部紧急程度两个维度的调度信息，解决了传统固定顺序或时间触发机制无法区分不同类型任务与同类型任务内部紧急程度的技术问题，有效避免了高价值目标因搜索任务阻塞而丢失，显著提升了任务调度的精细化水平和多维度管理能力。

22、2、通过预设对空识别、对空截获与跟踪等多种工作场景的参数映射表，为不同场景下的各任务类型分配差异化的时间配额，并采用可行域约束机制对新任务入队进行校验，解决了传统调度方法时间配额静态固化、无法随场景变化动态调整的技术问题，实现了多场景下的任务资源自适应分配，提升了雷达系统的资源利用效率。

23、3、通过支持标准化参数上注指令对场景参数、优先级及时间配额进行动态更新，并结合crc校验、版本号比对及异常自动回退机制，解决了传统调度策略在发射前固化后无法在轨更新的技术问题，突破了参数固化导致系统灵活性不足的瓶颈，显著提升了天基雷达系统对复杂多变环境的自适应调度能力。