相控阵雷达时间窗资源调度对比仿真系统

资 源 简 介

本项目专注于相控阵雷达在多目标、多任务环境下的时间资源管理问题，通过建模仿真评估并对比有时间窗和无时间窗两种调度策略的性能表现。系统核心功能包括构建包含搜索、确认、跟踪、制导等不同任务类型的动态任务流，并为每个任务分配优先级、脉冲宽度、脉冲重复周期及截止期限等关键属性。在无时间窗调度模式下，系统采用基于优先级的刚性排序算法，任务必须在固定时刻执行，若发生时间重叠则直接丢弃低优先级任务；而在有时间窗调度模式下，系统引入了任务执行的柔性时间区间，允许调度器在满足截止期限的前提下，通过平移任务起始时刻来规避时间

详 情 说 明

相控阵雷达时间窗与无时间窗资源调度策略对比仿真系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB开发的雷达资源调度仿真平台，旨在探究相控阵雷达在多目标、多任务环境下的时间资源分配效率。系统模拟了相控阵雷达对搜索、确认、跟踪、制导四类典型任务的处理过程，重点对比了传统无时间窗（Rigid Scheduling, NTW）与有时间窗（Flexible Scheduling, WTW）两种调度算法在任务合成率上的性能差异。

功能特性

• 多任务流模拟：支持生成包含搜索、确认、跟踪、制导四种类型的动态任务序列。
• 优先级管理机制：为不同类型的任务分配1至4级的优先级，通过优先级引导资源分配。
• 刚性调度算法：执行无时间窗的传统调度策略，模拟任务在固定时刻执行的冲突表现。
• 柔性调度算法：执行有时间窗的优化调度策略，允许任务在截止期限前平移起始时刻。
• 可视化对比：通过任务执行甘特图与直方图，直观展示两种策略在任务成功执行数量上的对比。

使用方法

1. 环境配置：确保计算机已安装MATLAB R2016b或更高版本。
2. 运行仿真：打开脚本文件，点击运行。
3. 结果查看：程序运行结束后，命令窗口将输出仿真报告，同时会自动弹出可视化分析图表。
4. 参数调整：用户可以通过修改仿真总时长、任务总数及时间窗占比等参数，观察不同负载下的调度表现。

系统要求

• 软件环境：MATLAB (推荐 R2018a 及以上版本)
• 硬件环境：现代多核处理器，4GB以上内存

系统核心功能实现逻辑

#### 任务流生成逻辑 系统首先初始化仿真环境，设置仿真总时长为100,000微秒。任务生成模块会随机产生150个待执行任务。每个任务被赋予唯一的ID，并根据随机生成的类型匹配对应的驻留时间（从400us到1000us不等）和优先级（1到4级）。任务的到达时间模仿随机过程，后一个任务的到达时间基于前一个任务并在一定范围内递增。最后利用时间窗占比参数计算出每个任务的截止期限，确保任务在规定时间内完成。

#### 无时间窗调度（NTW）逻辑 该策略遵循严格的时间轴约束。调度器按任务到达时间的先后顺序尝试安排执行。核心逻辑非常简单：如果当前任务的期望起始时刻大于或等于雷达上一次任务执行结束的时刻，则该任务执行成功；否则，由于时间重叠产生冲突，该任务直接被系统丢弃。这种模式反映了雷达在缺乏柔性调度能力时，高负载环境下任务相互挤占资源的真实情况。

#### 有时间窗调度（WTW）逻辑 该策略引入了任务执行的“弹性”。调度器首先按照任务优先级从高到低进行重排序，确保高价值任务优先抢占时间资源。对于每一个任务，调度器在[到达时间, 截止期限 - 驻留时间]这一区间内，以50微秒为步进进行扫描。系统会维护一个已计划的时间区间列表，通过遍历检查，寻找第一个能够完整容纳该任务的空置时段。一旦找到合适时段，即将其加入已计划列表并标记任务成功。这种贪心策略有效降低了任务冲突率。

关键函数与实现细节分析

#### 任务调度核心算法 在策略对比中，无时间窗调度采用了线性单次遍历法，仅依赖雷达空闲标记；而有时间窗调度则结合了优先级抢占和贪心搜索。有时间窗算法中通过对时间区间进行冲突检测，实现了在不改变任务驻留时间的前提下，通过对执行时刻进行微调来规避冲突。

#### 性能评估机制 系统通过统计成功执行的任务总数并计算成功率（百分比）来量化评估两种策略。每一个执行成功的任务都会记录其实际的起始与结束时刻，用于后续的精确分析。

#### 结果可视化分析 系统提供了多维度的绘图功能。第一个和第二个子图分别绘制了NTW和WTW的甘特图，为了方便观察细节，系统自动缩放到仿真总时长的四分之一。在图中，不同的颜色代码代表不同的任务类型：绿色代表搜索，蓝色代表确认，黄色代表跟踪，红色代表制导，任务块的水平长度对应其驻留时间。第三个子图则采用柱状图形式，直接对比两种策略下成功执行的任务总数，以便用户得出结论。

#### 仿真稳定性保障 系统中应用了固定的随机种子（rng(42)），这确保了在多次运行相同代码时，产生的任务序列完全一致。这一设计使得用户在对比算法性能时，能够排除任务随机性带来的干扰，保证评估结果的客观性。