姜 鵬 王晶橫 葉 兵

(1.海軍航空兵學(xué)院 葫蘆島 125001)(2.海軍航空工程學(xué)院 煙臺 264001)

?

基于重瞄任務(wù)的反艦導(dǎo)彈目標(biāo)分配方法研究*

姜 鵬1王晶橫2葉 兵1

(1.海軍航空兵學(xué)院 葫蘆島 125001)(2.海軍航空工程學(xué)院 煙臺 264001)

基于重瞄任務(wù)開展反艦導(dǎo)彈目標(biāo)分配研究,對于反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)使用擴(kuò)展具有較強(qiáng)的針對性和重要意義。在重瞄任務(wù)描述的基礎(chǔ)上,分析重瞄需要考慮的因素,提出了兩類重瞄任務(wù)的目標(biāo)分配方法,最后進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。該在線目標(biāo)分配方法簡單、清晰,便于實(shí)現(xiàn),同時可根據(jù)需求方便修改。

反艦導(dǎo)彈; 重瞄任務(wù); 目標(biāo)分配

Class Number TJ760

1 引言

隨著遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈的使用,反艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)使用得到進(jìn)一步擴(kuò)展。重新瞄準(zhǔn)就是反艦導(dǎo)彈使用擴(kuò)展的重要體現(xiàn)?；谥孛槿蝿?wù)開展反艦導(dǎo)彈目標(biāo)分配研究具有較強(qiáng)的針對性和意義。但目前,國內(nèi)反艦導(dǎo)彈目標(biāo)分配方法研究主要集中于反艦導(dǎo)彈多發(fā)射平臺間的預(yù)先目標(biāo)分配問題,如文獻(xiàn)[1～2]通過建立反艦導(dǎo)彈射擊有利度的概念,在航路規(guī)劃的基礎(chǔ)上,選擇合理的攻擊航路、攻擊順序和導(dǎo)彈的發(fā)射數(shù)量,實(shí)現(xiàn)多發(fā)射平臺的協(xié)同作戰(zhàn)。國外雖然基于重瞄任務(wù)開展了反艦導(dǎo)彈在線目標(biāo)分配方法研究,如文獻(xiàn)[3],但方法研究不夠全面。本文將針對反艦導(dǎo)彈目標(biāo)的在線目標(biāo)分配問題,對重瞄任務(wù)進(jìn)行描述,分析重瞄需要考慮的因素,提出目標(biāo)分配方法,最后進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。

2 重瞄任務(wù)的描述

反艦導(dǎo)彈是在線可控的反艦導(dǎo)彈。多枚反艦導(dǎo)彈未通過彈間數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行相連。在出現(xiàn)下列情況時[4],由協(xié)同作戰(zhàn)支持系統(tǒng)控制在線反艦導(dǎo)彈進(jìn)行重新瞄準(zhǔn):

1) 高價值目標(biāo)突現(xiàn),或者原價值較低的目標(biāo)突然升級為高價值目標(biāo),需要考慮選擇附近飛行中的導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊;

2) 預(yù)定攻擊的目標(biāo)已經(jīng)被擊毀或?yàn)榧倌繕?biāo),預(yù)先分配攻擊該目標(biāo)的導(dǎo)彈在飛行途中,需要改變攻擊目標(biāo);

3) 導(dǎo)彈失效,該導(dǎo)彈攻擊的目標(biāo)需要考慮選擇附近的導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊;

4) 其他戰(zhàn)術(shù)任務(wù)調(diào)整:如改變攻擊目標(biāo)等。

經(jīng)分析,上述四種情況可以歸納合并為兩種情況。下面對這兩種情況進(jìn)行描述:

1) 第一種情況:反艦導(dǎo)彈M1,M2,…,Mn分別攻擊目標(biāo)T1,T2,…,Tn,飛行中的導(dǎo)彈Mn+1,Mn+2,…,Mm(m>n)預(yù)定的攻擊目標(biāo)被擊毀或?yàn)榧倌繕?biāo),需要選定目標(biāo)進(jìn)行攻擊;

2) 第二種情況:反艦導(dǎo)彈M1,M2,…,Mn分別攻擊目標(biāo)T1,T2,…,Tn,目標(biāo)Tn+1,Tn+2,…,Tp(p>n)沒有分配的導(dǎo)彈,需要選定飛行中的導(dǎo)彈進(jìn)行攻擊。

3 重瞄時需要考慮的因素

在進(jìn)行基于重瞄任務(wù)的目標(biāo)分配當(dāng)中,需要考慮到以下因素:

1) 目標(biāo)的優(yōu)先級P。目標(biāo)艦船的優(yōu)先級與目標(biāo)的類型等有關(guān)系。一般而言,導(dǎo)彈首先攻擊目標(biāo)優(yōu)先級高的目標(biāo)。

2) 導(dǎo)彈的剩余航程S。導(dǎo)彈的剩余航程決定了導(dǎo)彈重瞄的范圍。

3) 導(dǎo)彈到預(yù)定目標(biāo)之間的航程S′。導(dǎo)彈接收新的航路需要時間,航程S′決定了導(dǎo)彈是否有足夠時間進(jìn)行重瞄。

4) 導(dǎo)彈與非預(yù)定目標(biāo)之間的航路距離。

5) 導(dǎo)彈的重瞄次數(shù)l。重瞄次數(shù)與導(dǎo)彈的可靠性有關(guān),重瞄次數(shù)少,則導(dǎo)彈的可靠性高。

6) 協(xié)同作戰(zhàn)支持系統(tǒng)規(guī)劃新航路和數(shù)據(jù)鏈傳輸新航路數(shù)據(jù)的時間。

4 目標(biāo)分配方法設(shè)計(jì)

從重瞄任務(wù)的描述來看,重瞄任務(wù)分成兩種情況。本節(jié)將分別基于重瞄任務(wù)兩種情況進(jìn)行目標(biāo)分配方法的設(shè)計(jì):

1) 第一種情況的目標(biāo)分配方法設(shè)計(jì):

設(shè)導(dǎo)彈Mn+1,Mn+2,…,Mm的剩余航程為(Sn+1,Sn+2,…,Sm),重瞄次數(shù)為(ln+1,ln+2,…,lm),T1,T2,…,Tn的優(yōu)先級(P1,P2,…,Pn),導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的距離矩陣為

(1)

其中,di,j表示第i枚導(dǎo)彈攻擊第j艘艦船的航路距離。

則第一種情況目標(biāo)分配的步驟為:

步驟一:判定導(dǎo)彈Mn+i是否為可分配導(dǎo)彈。判定條件為:(1)ln+i小于重瞄允許的最大次數(shù);(2)Sn+i不小于矩陣MT中第i行最小值。

步驟二:若Mn+i為可分配導(dǎo)彈。將矩陣MT中第i行元素值與Sn+i進(jìn)行比較。若第i行中元素值小于Sn+i的個數(shù)為1,則Mn+i選擇該目標(biāo);若第i行中元素值小于Sn+i的個數(shù)不為1,則需要綜合比較,轉(zhuǎn)步驟三。

步驟三:設(shè)第i行中值小于Sn+i的元素對應(yīng)目標(biāo)為(Tj1,Tj2,…,Tjs),則比較兩個指標(biāo):(1)目標(biāo)的優(yōu)先級;(2)導(dǎo)彈與目標(biāo)的航路距離。上述兩個指標(biāo)進(jìn)行無量綱化和加權(quán)處理:

(2)

其中,1≤p≤s,ω1+ω2=1。ω1,ω2的設(shè)定反映重瞄的意圖,前者反映重瞄趨向于重要目標(biāo),后者反映重瞄趨向于就近目標(biāo)。比較qjp的大小,Mn+i選取最小的qjp,則確定重瞄的目標(biāo)。

步驟四:i=i+1,轉(zhuǎn)步驟一。

2) 第二種情況的目標(biāo)分配方法

(3)

其中,di,j表示第i枚導(dǎo)彈攻擊第j艘艦船的航路距離。

則第二種情況目標(biāo)分配的步驟如下:

步驟一:對Tn+1,Tn+2,…,Tp進(jìn)行優(yōu)先級由高至低排序,得到目標(biāo)序列Tj1,Tj2,…,Tj,p-n;令k=1,轉(zhuǎn)步驟二。

步驟二:確定Tj,k候選導(dǎo)彈集合M″(k)。導(dǎo)彈Mi為Tjk的候選導(dǎo)彈必須滿足下列條件:

(1)重瞄次數(shù)li小于重瞄允許的最大次數(shù);

(3)Pi低于Tj,k的優(yōu)先級;

(4)Mi導(dǎo)彈的剩余航程Si大于Mi與Tjk的航路距離。

步驟三:候選導(dǎo)彈集合M″(k)數(shù)目為1時,則該導(dǎo)彈為Tj,k的重瞄導(dǎo)彈;如果數(shù)目大于1,則轉(zhuǎn)步驟四。

步驟四:設(shè)候選導(dǎo)彈集合M″(k)為(Mj1,Mj2,…,Mjs),則比較三個指標(biāo):(1)導(dǎo)彈的預(yù)定目標(biāo)優(yōu)先級;(2)導(dǎo)彈的剩余航程;(3)導(dǎo)彈與Tj,k的距離。上述三個指標(biāo)進(jìn)行無量綱化和加權(quán)處理:

(4)

其中,1≤p≤s,ω1+ω2+ω3=1。Stotal是導(dǎo)彈的總航程。ω1、ω2、ω3的設(shè)定反映重瞄的意圖,ω1反映重瞄趨向目標(biāo)優(yōu)先級成本最小,ω2反映重瞄趨向于巡邏機(jī)會成本最小,ω3反映重瞄趨向于到達(dá)目標(biāo)的時間最小。比較qjp的大小,取qjp最小的導(dǎo)彈,確定為Tjk重瞄導(dǎo)彈,同時該枚導(dǎo)彈不再進(jìn)入候選導(dǎo)彈集合。

步驟五:k=k+1,轉(zhuǎn)步驟二。

5 重瞄任務(wù)算例

設(shè)五個艦船目標(biāo)的經(jīng)緯度位置、優(yōu)先級(共設(shè)為3級,3級為最高級)等如表1所示。為打擊這五個目標(biāo),共發(fā)射五枚導(dǎo)彈,經(jīng)目標(biāo)分配后,五枚導(dǎo)彈分別攻擊這五個艦船目標(biāo)。發(fā)射后,發(fā)現(xiàn)目標(biāo)1和目標(biāo)5為假目標(biāo),對導(dǎo)彈1和導(dǎo)彈5進(jìn)行重瞄。此時導(dǎo)彈1和導(dǎo)彈5的位置、剩余航程等參數(shù)如表2所示。

表1 艦船目標(biāo)參數(shù)表

按照上述目標(biāo)分配方法,導(dǎo)彈1和導(dǎo)彈5的重瞄結(jié)果如圖1所示。其中,“菱形”表示導(dǎo)彈,“方形”表示目標(biāo)。實(shí)線表示重瞄分配結(jié)果,虛線表示預(yù)先分配情況。導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的距離采用Bowring公式進(jìn)行計(jì)算。

表2 需重瞄時導(dǎo)彈參數(shù)表

圖1 重瞄任務(wù)分配結(jié)果圖

6 結(jié)語

通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈,協(xié)同作戰(zhàn)支持系統(tǒng)控制飛行中的導(dǎo)彈進(jìn)行重新瞄準(zhǔn),可以縮短攻擊目標(biāo)的反應(yīng)時間,提高了作戰(zhàn)效率?；谥孛槿蝿?wù)的反艦導(dǎo)彈目標(biāo)分配研究,為作戰(zhàn)效率的提高提供支撐。該在線目標(biāo)分配方法簡單、清晰,便于實(shí)現(xiàn),同時可根據(jù)需求方便修改。

[1] 楊飛,王青,董朝陽.實(shí)施飽和攻擊的導(dǎo)彈多目標(biāo)分配決策[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào),2010,36(8):996-999.

[2] 楊飛,董朝陽,王青.實(shí)施飽和攻擊的反艦導(dǎo)彈武器目標(biāo)分配[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2011,23(2):316-320.

[3] Robert A. Willis. Tactical Tomahawk Weapon Control System User Interface Analysis and Design[D]. Virginia: University of Virginia,2001.

[4] 任敏,胡紅娟,沈林成.基于petri網(wǎng)的巡航導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)任務(wù)流程建模[C]//系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用(第9卷).2007系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會,太原,2007,合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2007:726-729.

[5] 肖支才,程春華.基于改進(jìn)遺傳算法的反艦導(dǎo)彈協(xié)同任務(wù)規(guī)劃[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2010,38(5):22-25.

[6] 李紅亮,劉鐵,宋貴寶.反艦導(dǎo)彈協(xié)同攻擊目標(biāo)與在線再分配方法研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2013,33(4):55-60.

[7] 盧發(fā)興,吳玲.目標(biāo)散布區(qū)對導(dǎo)彈目標(biāo)選擇概率影響的仿真模型[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識,2012,42(2):85-92.

[8] 蘇亮,峁明.多通道艦空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)反導(dǎo)決策模型研究[J].指揮控制與仿真,2006,28(2):70-73.

[9] 肖支才,程春華.一種艦空導(dǎo)彈火力優(yōu)化與分配模型[J].火力與指揮控制,2010,35(11):192-202.

[10] 黃鶴松,童中翔,李建勛,等.基于空戰(zhàn)評估的紅外空空導(dǎo)彈功能仿真[J].紅外與激光工程,2015,3:803-809.

Research on Target Assignment Method of Anti-ship Missile Based on Re-aim Mission

JIANG Peng1WANG Jingheng2YE Bing1

(1. Naval Aviation Institute, Huludao 125001)(2. Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001)

Research on target assignment of anti-ship missile is conducted based on re-aim mission, which has strong pertinence and significance for using extension of anti-ship missile. On the basis of describing re-aim mission, factors to consider are analyzed, two kinds of method of target assignment are put forward based on re-aim mission, finally the instance validation is carried on. The method of target assignment is simple and clear, easy to implement, and it can be convenient to modify according to demand.

anti-ship missile, re-aim mission, target assignment

2015年6月5日,

2015年7月25日

姜鵬,男,碩士,講師,研究方向:導(dǎo)航制導(dǎo)與控制。

TJ760

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.12.008