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        編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅評估模型*

        2023-10-31 05:35:57斗計華肖玉杰孫玉梁鄒佳歧
        艦船電子工程 2023年6期
        關(guān)鍵詞:艦艇

        斗計華 肖玉杰 孫玉梁 鄒佳歧

        (1.海軍大連艦艇學院導彈與艦炮系 大連 116018)(2.海軍研究院 北京 100161)

        1 引言

        艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估通常是目標對編隊艦空導彈武器系統(tǒng)所保護目標可能造成威脅程度的預測。目前主要采用綜合評價方法研究單艦艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估[1~12],較少研究艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估。本文構(gòu)建了艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估模型,可為艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估提供模型依據(jù)。

        2 單艦艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估

        2.1 基于影響因素優(yōu)先級的單艦艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估

        1)目標威脅程度影響因素優(yōu)先級的確定

        當有多個目標空襲單艦時,針對目標威脅程度影響因素,選取主要影響因素,按照從高到低的順序確定其優(yōu)先級。

        (1)優(yōu)先考慮目標有效作用范圍因素

        只有當艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇的位置處于目標有效作用范圍之內(nèi)時,目標才對艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇構(gòu)成威脅。

        (2)優(yōu)先考慮目標識別狀態(tài)因素

        一旦目標對艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇構(gòu)成威脅,就需要知道識別目標的狀態(tài)。

        (3)優(yōu)先考慮目標飛行航向因素

        只有判斷出目標朝向艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇飛來時,才能確定其構(gòu)成威脅。

        (4)優(yōu)先考慮目標類型因素

        一旦識別目標為敵方目標,就需要知道其類型。

        (5)優(yōu)先考慮目標飛臨時間因素

        最后優(yōu)先考慮目標飛臨時間因素,通過計算目標飛臨時間,可評定目標威脅程度。

        2)目標威脅程度評估方法

        基于影響因素優(yōu)先級的目標威脅程度評估方法是針對要評估的每一個目標實施的,目標威脅程度評估步驟從前到后依次如下:

        (1)當艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇的位置沒有處在單個目標有效作用范圍之內(nèi)時,該目標威脅程度為0;否則,當艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇的位置處在單個目標有效作用范圍之內(nèi)時,執(zhí)行后續(xù)步驟。

        (2)只有當識別單個目標的狀態(tài)為友方目標或我方目標時,該目標威脅程度為0;否則,當識別單個目標的狀態(tài)為敵方目標時,執(zhí)行后續(xù)步驟。

        (3)當判斷出單個目標不朝向艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇飛來時,該目標威脅程度為0;否則,當判斷出單個目標朝向艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇飛來時,執(zhí)行后續(xù)步驟。

        (4)目標類型與目標飛臨時間因素綜合處理

        按照目標類型優(yōu)先級從高到低的順序確定目標。

        單個目標飛臨時間(設(shè)為Tkwd)由該目標距離(設(shè)為Lkwd)、速度(設(shè)為Vkwd)決定,則Tkwd可表示為

        因為單個目標飛臨艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇的時間越短時,要優(yōu)先攔截該目標,否則就會命中武器系統(tǒng)所保護艦艇,對武器系統(tǒng)后續(xù)作戰(zhàn)造成直接影響。因此,需以目標飛臨時間為基準確定目標威脅程度,具體方法為

        1)當單個目標飛臨時間與其它目標飛臨時間均不相等時,將該目標飛臨時間作為該目標威脅程度評估基準值;

        2)單個目標飛臨時間與其它目標飛臨時間均進行比較,當存在相等情況時,該目標飛臨時間和其它與之相等的目標飛臨時間要進行一定的調(diào)整,將原來目標飛臨時間存在相等情況可能變?yōu)椴淮嬖谙嗟惹闆r,但調(diào)整幅度相差不大,以確保這些目標的威脅程度能夠相差不大,不影響所有目標威脅程度的整體排序。具體調(diào)整時,要考慮目標類型因素。一是如果該目標類型對應(yīng)的優(yōu)先級更高時,則該目標飛臨時間要加上一個很小的正值(設(shè)為δwd,可根據(jù)具體情況確定,目的是為了不影響所有目標威脅程度的整體排序);二是如果該目標類型對應(yīng)的優(yōu)先級更低時,則該目標飛臨時間要減去δwd;三是如果該目標類型對應(yīng)的優(yōu)先級與其它目標類型對應(yīng)的優(yōu)先級一樣時,將該目標飛臨時間作為該目標威脅程度評估基準值。

        3)根據(jù)上述處理后,可得到各目標對應(yīng)的“最終飛臨時間”。因為單個目標飛臨時間越短時,該目標威脅程度更大。則選擇“最終飛臨時間”中的最小值,設(shè)為Tkwdmin,且單個目標的“最終飛臨時間”為Tkzwd,則該目標威脅程度(設(shè)為Wkwd)可表示為

        2.2 基于目標類型與目標飛臨時間的單艦艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估

        1)步驟一,在綜合考慮目標類型與目標飛臨時間情況下,先對目標類型進行分類。按目標威脅程度的高低確定目標順序。

        2)步驟二,對于某一類目標,求出各目標對應(yīng)的Tkwd值,然后求出各目標的威脅程度大小。

        3)步驟三,威脅程度處理與輸出。將目標的威脅程度指加上極小正值,得到各目標的威脅程度修正值。然后“某一個目標威脅程度”就等于“該目標的威脅程度修正值”除以“各目標的威脅程度修正值之和”。

        2.3 基于目標飛行航向與目標飛臨時間的單艦艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估

        當以目標飛臨時間為衡量標準時,目標威脅程度評估取決于目標中心位置Owl1、艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇位置Owl2、各目標速度、各目標飛行航向。設(shè)單個(設(shè)為第j 個)目標速度為Vwlj,第j 個目標飛行航向為Hwlj,第j 個目標威脅程度為Wwlj。設(shè)Jwlj為直線Owl1Owl2與Hwlj之間的夾角,根據(jù)Owl1、Owl2位置就可以求出Jwlj。

        1)當?shù)趈個目標對艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇沒有威脅時,設(shè)第j 個目標到達Owl2所需時間為Twlj,可認為Twlj=0。

        2)當?shù)趈個目標對艦空導彈武器系統(tǒng)所保護艦艇有威脅時,Twlj可以表示為

        3)根據(jù)以上方法,就可求出各目標對應(yīng)的Twlj值。由于Twlj值越小,目標威脅程度越大。設(shè)各Twlj值的最小值為Twljmin,則Wwlj可表示為

        3 編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估

        3.1 基于點的目標威脅程度評估

        該方法具體為:將點看作為單艦所在位置,然后根據(jù)“單艦目標威脅程度評估”方法,評定來襲的各個目標對該點的威脅程度,這些值即可作為艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度值。

        3.2 基于面的目標威脅程度評估

        當艦空導彈防空作戰(zhàn)的防御重點為一個區(qū)域,或者為多個點組成的區(qū)域時,艦空導彈防空作戰(zhàn)需實施基于面的目標威脅程度評估方法,評定艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度。該方法的步驟從前到后具體如下。

        1)對于艦空導彈防空作戰(zhàn)中的單艦來說,根據(jù)“單艦目標威脅程度評估”方法,評定來襲的各個目標對單艦的威脅程度。然后進行處理,使各個目標對單艦的威脅程度的最大值、最小值之間的差值要小于1,從而得到各個目標對單艦的原來的威脅程度值。

        2)優(yōu)先考慮進入到艦空導彈防空作戰(zhàn)火力區(qū)內(nèi)的目標

        對于已經(jīng)進入到艦空導彈防空作戰(zhàn)火力區(qū)內(nèi)的目標,根據(jù)目標運動狀態(tài),統(tǒng)計出艦空導彈防空作戰(zhàn)中各艦能在其艦空導彈立體火力區(qū)內(nèi)射擊的目標。

        根據(jù)艦空導彈防空作戰(zhàn)中各艦的重要性大小,按照從大到小的順序,先考慮進入到重要性最強的單艦(設(shè)為Jmnm1艦)艦空導彈立體火力區(qū)內(nèi)的所有目標。結(jié)合這些目標對Jmnm1艦的威脅程度值大小,進行減值處理,設(shè)減幅值為ηmnm。設(shè)ηmnm1為一個原始正數(shù),其可設(shè)置為一個比較大的數(shù)。這些目標的威脅程度值等于原來的威脅程度值加上ηmnm1。然后考慮進入到重要性較強的單艦艦空導彈立體火力區(qū)內(nèi)的所有目標,這些目標的威脅程度值等于原來的威脅程度值加上ηmnm1-ηmnm。然后考慮進入到重要性強的單艦艦空導彈立體火力區(qū)內(nèi)的所有目標,這些目標的威脅程度值等于原來的威脅程度值加上ηmnm1-2ηmnm。依次類推,可評定進入到單艦艦空導彈立體火力區(qū)內(nèi)的所有目標威脅程度值。設(shè)在這個過程中,ηmnm1共進行了φmnm次減ηmnm處理。

        3)優(yōu)先考慮進入到重要性強的單艦艦空導彈立體火力區(qū)、編隊探測范圍之間的目標

        對于進入到單艦艦空導彈立體火力區(qū)、編隊探測范圍之間的目標,需根據(jù)艦空導彈防空作戰(zhàn)中各艦的重要性大小,按照步驟2)的方法實施。唯一不同的是,對于進入到重要性最強的單艦艦空導彈立體火力區(qū)、編隊探測范圍之間的所有目標,這些目標的威脅程度值等于原來的威脅程度值加上ηmnm-φmnm-ηmnm,后續(xù)操作是在此基礎(chǔ)上減ηmnm。

        4)優(yōu)先考慮進入到編隊探測范圍之外的目標

        對于進入到編隊探測范圍之外的所有目標,艦空導彈防空作戰(zhàn)不能探測到這些目標,從而可將這些目標的威脅程度值均置于0。

        5)目標威脅程度值均置為正數(shù)

        結(jié)合上面已經(jīng)評定的所有目標威脅程度值,如果存在目標威脅程度值中出現(xiàn)負值的情況,則需增大ηmnm值,使各個目標威脅程度值均為正數(shù)。

        6)均一化

        將各個目標威脅程度值進行均一化,可得到艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度結(jié)果。

        3.3 基于主要防御方向的目標威脅程度評估

        這里研究艦空導彈防空作戰(zhàn)主要防御方向只有一個(設(shè)為Bsf)時的目標威脅程度評估。當有多個目標來襲時,可根據(jù)目標威脅方向判定方法,得到多個目標威脅方向,設(shè)為Wsf個,Wsf≥0。設(shè)其中的第i個目標威脅方向為Wsfi,0 ≤i ≤Wsf,且Bsf與Wsfi之間的夾角為Asfi,其可表示為

        當Asfi值越小時,目標威脅程度越大。則選擇Asfi值中的最小值,設(shè)為Asfimin。設(shè)Asfi值對應(yīng)的威脅程度值為Xsfi,其可表示為

        基于主要防御方向的目標威脅程度評估方法步驟為

        1)根據(jù)Xsfi值的大小,可以對Wsf個目標威脅方向進行增值處理,設(shè)增幅值為Us。即將各Xsfi值中的最大值加上Wsf,次大值加上Wsf-Us,再次大值加上Wsf-2Us,如此類推,可得到Xsfi的修正值,設(shè)為Xsfxi。

        2)對于第i 個目標威脅方向來說,設(shè)有Wsfxi個目標來襲,且其中的第j個目標威脅程度為Xsfxij,1 ≤j ≤Wsfxi。

        3)將所有Xsfxij值進行均一化,可得到艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度結(jié)果。

        4 結(jié)語

        在分析艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度影響因素基礎(chǔ)上,構(gòu)建單艦艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估模型,進而構(gòu)建了艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估模型,為艦艇編隊艦空導彈防空作戰(zhàn)目標威脅程度評估提供模型依據(jù)。

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