基于资源熵的空间目标跟踪任务无丢失规划算法
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科技论文 ：基于资源熵 的空间目标跟踪任务无丢失规划算法
基 于资源熵 的空 间 目标跟 踪任务无丢 失规划算法
赵 培 焱 孙 涛 彭华峰 王 小平
摘 要 ： 为 解 决 跟 踪 任 务 时 间 资 源 紧 张 的 问题 ，依 据 空 间 目标 过境 的 可 预 测性 和 周 期
性 ，建立 了跟踪任 务和 资源利用率 的数 学模型 ，提 出了资源熵 的概念 用于反 映资源均衡
电信 技 术 研 究
总第 ３ ７ ９ 期 Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ ＲＣ Ｈ ＯＮ Ｔ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ ＯＭＭ Ｕ ＮＩ Ｃ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｔ Ｅ ＣＨＮ ＯＬ ＯＧＹ ２ ０ １ ３年 第 ３期
（ ＭＴ Ｐ Ｅ Ｄ Ｆ算 法 ） ［ ８ 】 。 该 算 法 基 本 思 想 是 ：将 雷 达 的跟 踪 任 务 规 划 过程 建 模 为 实 时系 统 非抢 占式 多 任 务 调 度 ，基 于 Ｅ Ｄ Ｆ调 度 理 论 ，将 前 时 刻 到 达 的 所 有 任 务根 据 优 先 级 大 小 依 次 添 加 到任 务列表 ，Ｉ — Ｊ 步 地 将 雷 达 可 用 资 源 中减 去 每 个 任 务 消 耗 的资 源 ，该 过 稗 中 不 断 将 任 务 请 求 中超 出 截 期 的任 务删 除 ，对 于 已进 行 编 排 的
调 度 算 法 ］ ， 并在 此 基 础 上 提 出 了最 小 空 余 时
间模 板 优 先 和 基 于 模 板 的综 合 周 期 调 度 算 法 ： 在 线 设计 模 板 的 方 法 在 文 献 ［ ６ ］ 中被 提 出 ，但 如 何 选 取 合 理 时 间 范 围参 数 的 问 题 尚未 解 决 ；文
求 的 实 际执 行 时 问不 再 同 定 于 某 一 个 特 定 时刻 ，
而 可 以 在 时 间 窗 范 围 内 灵 活 制 定 ； 台 湾 学 者 Ｔ ｅ ｉ — Ｗｅ ｉ Ｋｕ ｏ等 人 提 出 一 种 称 为 Ｂ ａ ｔ ｃ ｈ — Ｔ Ｃ 的 实 时 驻 留调 度 算 法 】 ，该 算 法 能够 在 保 障 雷 达 基 本 操 作 所 需 最 小 资 源 的前 提 下 显 著 提 高 系 统 性 能 ：Ｓ ｈ ｉ ｈ等 人 提 出 了基 于 模 板 的实 时驻 留 波 束
２ 传 统 跟踪 规 划算 法
２ ． １传 统 跟踪 算 法简 介
首 先 介 绍 一 种 典 的 传 统 跟 踪 方 法一 一 多
任 务 并 行 的 非 抢 占式 截 一 Ｉ Ｉ ：期 优 先 算 法
・
献【 ７ ］ 设 计 了 基 于 遗 传 算 法 的 相 控 阵 雷 达 调 度
２ ３・
程 度 ，通 过 挖 掘 资 源 均 衡 利 用 和 跟 踪 任 务 合 理 编 排 的 关 系 ，提 出 了一 种 基 于 资 源 熵 的 跟 踪 任 务 无 丢 失规 划 算 法 ，通 过 资 源 熵 引导 雷 达 系统 为 过境 目标 选 择 合 适 的 探 测 时段 编 排
跟踪任 务 ，有 效进行 了编 目维持 ，提 高 了资 源利用效率 。仿真表 明 ，提 出的跟踪任 务规
划 算 法 与 传 统 算 法 相 比可 以 节 省 ２ ０ ％￣ ２ Ｚ 上 的 时 间 资 源 ，且 稳 健 性 良好 ，尤 其 适 用 于 资 源 Fra bibliotek紧张的情 况。
关 键 词 ： 空 间 目标 ；相 控 阵 雷 达 ；跟 踪 任 务 ；探 测 时 段 ； 资 源 熵
１ 引 言
空 间 目标 不 可 避 免 地 受 到 其 他 外 力 的扰 动 ， 如 太 阳和 月 球 Ｉ Ｊ ｌ 力 、 残 余 大 气 阻 尼 等 ，其 轨 道 将不断发 生变化 ， 此 对 空 问 目标 的跟 踪 任 务
的 编 码 规 则 、初 始 种 群 产 生 、 交 叉 和 变 异 遗 传 算 子 等 ，并 定 景 描 述 了波 束 合 并 和 交 错 跟 踪 的
条件 ，最 后 ， 结 合 五 项 启 发 式 规 则 给 出 了求 解
该 问题 的混 合 遗 传 算 法 ；文 献 ［ ８ ］ 提 出一 种 多任 务并行 Ｅ ＤＦ算 法 ，将 “ 前 时 刻 ”任 务 按 照 截 止期 （ 或 修 正 截 止 期 ）排 序 ， 再 根 据 资 源 情 况 依 次编排 任 务 ，直 至达 到 资源 上 限 ；文 献【 ９ 】 仿 真 了一 种 空 问 探 测 相 控 阵 雷 达 任 务 的可 实 现 编 排 ，但 并 未 涉 及 对 任 务 的优 化 。 传 统 跟 踪 任 务 规 划 算 法 本 质 上 是 对 跟 踪 任 务进 行 短 时 问 尺 度 的规 划 ， 即 确 定任 务优 先 级 ， 保 证 资 源 限制 下 一 个 调 度 间 隔 内的 高 优 先 级 任 务执 行 ，然 而 对 于 空 间 目标 ， 由于 其 过 境 具 有 可 预 测 性 和 周 期 性 ，为 获 得 更 好 的 规 划 效 果 ， 有 必 要 对 跟 踪 任 务 进 行 长 时 间 尺 度 的宏 观 规 划 ， 为 其 选 择 合 适 的探 测 时 段 。本 文 将 结 合 空 间 目 标 特 性 做跟 踪 任 务 规 划 的研 究 ，达 到 完 成 编 目 维 持 的 同 时 减 少 时 间 资 源 开 销 的规 划 效 果 。
的 一 个 重 要 功 能 就 是对 己编 目的 空 间 目标 进 行 编 目维 持 和 动 态 更 新 …。
以最 小 的 资 源 开 销 有 效 地 对 空 间 目标 编 目
管 理 是 一 个 很 有 意 义 的 课 题 。 已有 文 献 中 ：
Ｗｅ ｉ ｎ ｂ ｅ ｒ ｇ 在 文献 【 ２ ］ 中 最 早 给 出 了按 照 预 先 设 定 的 优 先 级 由高 到 低 依 次 调 度 ；Ｈｕ ｉ ｚ ｉ ｎ等 人 提 出 了任 务 请 求 时 间 窗 的 概 念 ［ ３ 】 ， 即 雷 达 任 务 请
基 于资源熵 的空 间 目标跟 踪任务无丢 失规划算法
赵 培 焱 孙 涛 彭华峰 王 小平
摘 要 ： 为 解 决 跟 踪 任 务 时 间 资 源 紧 张 的 问题 ，依 据 空 间 目标 过境 的 可 预 测性 和 周 期
性 ，建立 了跟踪任 务和 资源利用率 的数 学模型 ，提 出了资源熵 的概念 用于反 映资源均衡
电信 技 术 研 究
总第 ３ ７ ９ 期 Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ ＲＣ Ｈ ＯＮ Ｔ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ ＯＭＭ Ｕ ＮＩ Ｃ ＡＴ Ｉ ＯＮ Ｔ Ｅ ＣＨＮ ＯＬ ＯＧＹ ２ ０ １ ３年 第 ３期
（ ＭＴ Ｐ Ｅ Ｄ Ｆ算 法 ） ［ ８ 】 。 该 算 法 基 本 思 想 是 ：将 雷 达 的跟 踪 任 务 规 划 过程 建 模 为 实 时系 统 非抢 占式 多 任 务 调 度 ，基 于 Ｅ Ｄ Ｆ调 度 理 论 ，将 前 时 刻 到 达 的 所 有 任 务根 据 优 先 级 大 小 依 次 添 加 到任 务列表 ，Ｉ — Ｊ 步 地 将 雷 达 可 用 资 源 中减 去 每 个 任 务 消 耗 的资 源 ，该 过 稗 中 不 断 将 任 务 请 求 中超 出 截 期 的任 务删 除 ，对 于 已进 行 编 排 的
调 度 算 法 ］ ， 并在 此 基 础 上 提 出 了最 小 空 余 时
间模 板 优 先 和 基 于 模 板 的综 合 周 期 调 度 算 法 ： 在 线 设计 模 板 的 方 法 在 文 献 ［ ６ ］ 中被 提 出 ，但 如 何 选 取 合 理 时 间 范 围参 数 的 问 题 尚未 解 决 ；文
求 的 实 际执 行 时 问不 再 同 定 于 某 一 个 特 定 时刻 ，
而 可 以 在 时 间 窗 范 围 内 灵 活 制 定 ； 台 湾 学 者 Ｔ ｅ ｉ — Ｗｅ ｉ Ｋｕ ｏ等 人 提 出 一 种 称 为 Ｂ ａ ｔ ｃ ｈ — Ｔ Ｃ 的 实 时 驻 留调 度 算 法 】 ，该 算 法 能够 在 保 障 雷 达 基 本 操 作 所 需 最 小 资 源 的前 提 下 显 著 提 高 系 统 性 能 ：Ｓ ｈ ｉ ｈ等 人 提 出 了基 于 模 板 的实 时驻 留 波 束
２ 传 统 跟踪 规 划算 法
２ ． １传 统 跟踪 算 法简 介
首 先 介 绍 一 种 典 的 传 统 跟 踪 方 法一 一 多
任 务 并 行 的 非 抢 占式 截 一 Ｉ Ｉ ：期 优 先 算 法
・
献【 ７ ］ 设 计 了 基 于 遗 传 算 法 的 相 控 阵 雷 达 调 度
２ ３・
程 度 ，通 过 挖 掘 资 源 均 衡 利 用 和 跟 踪 任 务 合 理 编 排 的 关 系 ，提 出 了一 种 基 于 资 源 熵 的 跟 踪 任 务 无 丢 失规 划 算 法 ，通 过 资 源 熵 引导 雷 达 系统 为 过境 目标 选 择 合 适 的 探 测 时段 编 排
跟踪任 务 ，有 效进行 了编 目维持 ，提 高 了资 源利用效率 。仿真表 明 ，提 出的跟踪任 务规
划 算 法 与 传 统 算 法 相 比可 以 节 省 ２ ０ ％￣ ２ Ｚ 上 的 时 间 资 源 ，且 稳 健 性 良好 ，尤 其 适 用 于 资 源 Fra bibliotek紧张的情 况。
关 键 词 ： 空 间 目标 ；相 控 阵 雷 达 ；跟 踪 任 务 ；探 测 时 段 ； 资 源 熵
１ 引 言
空 间 目标 不 可 避 免 地 受 到 其 他 外 力 的扰 动 ， 如 太 阳和 月 球 Ｉ Ｊ ｌ 力 、 残 余 大 气 阻 尼 等 ，其 轨 道 将不断发 生变化 ， 此 对 空 问 目标 的跟 踪 任 务
的 编 码 规 则 、初 始 种 群 产 生 、 交 叉 和 变 异 遗 传 算 子 等 ，并 定 景 描 述 了波 束 合 并 和 交 错 跟 踪 的
条件 ，最 后 ， 结 合 五 项 启 发 式 规 则 给 出 了求 解
该 问题 的混 合 遗 传 算 法 ；文 献 ［ ８ ］ 提 出一 种 多任 务并行 Ｅ ＤＦ算 法 ，将 “ 前 时 刻 ”任 务 按 照 截 止期 （ 或 修 正 截 止 期 ）排 序 ， 再 根 据 资 源 情 况 依 次编排 任 务 ，直 至达 到 资源 上 限 ；文 献【 ９ 】 仿 真 了一 种 空 问 探 测 相 控 阵 雷 达 任 务 的可 实 现 编 排 ，但 并 未 涉 及 对 任 务 的优 化 。 传 统 跟 踪 任 务 规 划 算 法 本 质 上 是 对 跟 踪 任 务进 行 短 时 问 尺 度 的规 划 ， 即 确 定任 务优 先 级 ， 保 证 资 源 限制 下 一 个 调 度 间 隔 内的 高 优 先 级 任 务执 行 ，然 而 对 于 空 间 目标 ， 由于 其 过 境 具 有 可 预 测 性 和 周 期 性 ，为 获 得 更 好 的 规 划 效 果 ， 有 必 要 对 跟 踪 任 务 进 行 长 时 间 尺 度 的宏 观 规 划 ， 为 其 选 择 合 适 的探 测 时 段 。本 文 将 结 合 空 间 目 标 特 性 做跟 踪 任 务 规 划 的研 究 ，达 到 完 成 编 目 维 持 的 同 时 减 少 时 间 资 源 开 销 的规 划 效 果 。
的 一 个 重 要 功 能 就 是对 己编 目的 空 间 目标 进 行 编 目维 持 和 动 态 更 新 …。
以最 小 的 资 源 开 销 有 效 地 对 空 间 目标 编 目
管 理 是 一 个 很 有 意 义 的 课 题 。 已有 文 献 中 ：
Ｗｅ ｉ ｎ ｂ ｅ ｒ ｇ 在 文献 【 ２ ］ 中 最 早 给 出 了按 照 预 先 设 定 的 优 先 级 由高 到 低 依 次 调 度 ；Ｈｕ ｉ ｚ ｉ ｎ等 人 提 出 了任 务 请 求 时 间 窗 的 概 念 ［ ３ 】 ， 即 雷 达 任 务 请
