水面艦艇編隊對海導彈攻擊航路規劃模型研究

徐海剛，徐清華，林平

（海軍兵種指揮學院，廣東 廣州510430）

1 水面艦艇編隊對海導彈攻擊航路規劃決策流程

水面艦艇編隊對海導彈攻擊航路規劃決策，是組織水面艦艇編隊中各艦艇導彈航路規劃協同攻擊的過程。包括編隊導彈攻擊戰術級航路規劃決策和導彈技術級航路規劃決策兩個層次[1]：

1.1 編隊導彈攻擊戰術級航路規劃決策

編隊導彈攻擊戰術級航路規劃決策屬于編隊級的導彈航路規劃，包括確定作戰決心和制定導彈攻擊航路規劃方案兩部分內容。編隊作戰指揮人員根據實際的作戰目的，對戰場環境（敵情、我情、地情）進行綜合分析，從而擬訂作戰意圖和確定作戰決心，確定編隊導彈攻擊的目標、攻擊時間和作戰海域等。而后，根據作戰決心制定火力分配方案，確定航路規劃區域劃分參考線以劃定各艦導彈航路規劃區域，確定發射導彈數量以及各枚導彈的攻擊方向等。

1.2 導彈技術級航路規劃決策

導彈技術級航路規劃決策屬于武器級的導彈航路規劃，包括具體根據導彈航路規劃的基本約束條件，確定各枚導彈的制導距離、末制導雷達開機點，并計算出每一枚導彈各航路轉向點位置、轉向角大小等航路參數，并對符合約束條件的多條航路進行優化處理與選擇。

2 水面艦艇編隊對海導彈攻擊航路規劃前的已知條件和限制因素

實施編隊導彈攻擊航路規劃的基礎是各種已知條件和限制因素，主要包括：目標編隊（艦艇）位置、我編隊各艦導彈發射點位置、導彈在中段航路需要規避的障礙物位置和繞過的區域的位置及其安全半徑、編隊目標分配結果、導彈有效航程和飛行速度、導彈可用過載或最小轉向半徑、導彈最大可用轉向角等。

2.1 明確編隊導彈攻擊航路規劃前的已知條件

（1）導彈發射時的目標散布位置：根據獲取的情報信息在海圖上確定目標的地理位置。

（2）我編隊內各艦導彈發射點的位置。

（3）障礙物個數及每個障礙物的安全半徑。

2.2 明確編隊導彈攻擊航路規劃前的限制因素

2.2.1 第一個航路點的約束條件

為了確保導彈能夠由發射點準確轉入下一個航路飛行，導彈的第一個航路轉向點至發射點的距離應確保導彈能夠轉入巡航高度上平飛。若在此時導彈末制導雷達開機搜索目標，則還應確保導彈距目標的距離應為導彈末制導雷達捕獲目標的最小作用距離。

2.2.2 最后一個航路點的約束條件

導彈到達預定的末制導雷達開鎖點后即進入搜索階段，為了確保導彈能夠準確進入確定的搜索航向，可靠捕捉和選擇預定目標，導彈到達開鎖點前，必須保持一定的航向。也就是說，最后一個導彈航路轉向點的設定，必須同時滿足以下2個約束條件：①最后一個導彈航路轉向點至導彈末制導雷達開鎖點的航向，應與預定的導彈搜索方向一致。對于具有火分目標選擇能力的反艦導彈，該航向即為確定的導彈火分基準方向。②最后一個導彈航路轉向點至導彈末制導雷達開鎖點的距離，應根據導彈的轉向性能、導彈轉向結束后穩定航向所需的時間、導彈飛行速度以及導彈自控飛行的縱向誤差等因素具體確定。

2.2.3 航路轉向角的約束條件

由于受到反艦導彈的轉向性能（包括導彈控制系統性能、導彈可用過載、轉向半徑、轉向速度等）的限制，在進行導彈航路規劃時，相鄰航路轉向點之間的轉向角必須滿足導彈最大可用轉向角的要求，否則設置的航路轉向點無效。

2.2.4 相鄰航路點之間航路距離的約束條件

同樣由于受到反艦導彈的轉向性能的限制，在進行導彈航路規劃時，相鄰航路點之間的航路距離不能太近。此外，導彈轉向結束后并不能立刻穩定在下一個航向上飛行，需要一定的時間來穩定航向。

2.2.5 導彈自控段總航程的約束條件

所謂導彈自控段總航程是指導彈由發射點經各航路轉向點至導彈末制導雷達開鎖點之間的飛行距離。導彈自控段總航程應滿足以下2個方面的約束條件：①由于導彈自控飛行距離受導彈動力航程的限制，很顯然，導彈自控段總航程應不大于導彈最大自控飛行距離。②由于受導彈自控終點散布、目標機動及其散布、射擊方式、射擊通道誤差、風以及導彈搜捕扇面大小等因素的影響，導彈捕捉目標的概率與導彈自控飛行距離有著密切的關系。理論上，導彈自控飛行距離越大，導彈對目標的捕捉概率則越低。因此，導彈自控段總航程應能確保導彈有效捕捉目標時對自控飛行距離的要求，即使在能夠滿足有效捕捉目標的前提下，也應力爭使導彈自控段總航程達到最小，以減小導彈的自控飛行時間。

2.2.6 避免出現導彈航路交叉現象的決策約束條件

水面艦艇編隊中裝備航路規劃導彈后，各艦艇的導彈火力作用及控制范圍變大，并且各艦的導彈火力作用及控制范圍很可能出現重疊，如果不為各艦指定有效的約束條件，在重疊區域里就可能出現多枚導彈航路交叉的現象。

3 確定水面艦艇編隊導彈攻擊航路規劃區域劃分參考線[3]

航路出現交叉會帶來以下問題：導彈的末制導雷達可能捕捉與之航路交叉的導彈；航路交叉的導彈之間可能相互撞擊；浪費導彈航程并增加攻擊時間。為避免航路交叉，需要確定導彈攻擊航路規劃區域劃分參考線，規劃航路不能與參考線相交。

3.1 水面艦艇編隊對密集編隊攻擊區域劃分參考線確定

若目標編隊隊形為密集配置，為簡化問題，可取其散布區域中心為目標參考點，將導彈航路規劃區域劃分參考點與目標參考點的連線作為導彈航路規劃區域劃分參考線。如圖1所示，W1艦和W2艦組成編隊打擊敵d1艦和d2艦組成的密集編隊，敵編隊散布區域中心為M點。以M點為目標參考點，則W1艦的單艦導彈航路規劃功能區域為以A點和M點為兩個焦點的橢圓O1區域，W2艦的單艦導彈航路規劃功能區域為以B點和M點為兩個焦點的橢圓O2區域，兩個橢圓的交點之一P1為其導彈航路規劃區域劃分參考點。劃定參考點P1和目標參考點M的連線P1M為導彈航路規劃區域劃分參考線。

3.2 水面艦艇編隊對疏散編隊攻擊區域劃分參考線確定

若目標編隊隊形為疏散配置，其導彈航路規劃區域劃分還與編隊隊形、火力分配情況等多種因素有關。在進行導彈航路規劃的過程中要明確各種因素在航路規劃中的作用及影響，并設法協調好這些約束因素，做到統籌兼顧。如圖2所示，W1艦和W2艦組成編隊打擊敵d1艦和d2艦組成的疏散編隊，兩艘敵艦戰術價值相當，上級作戰意圖為同時毀傷兩艘敵艦，結合敵我態勢，確定目標分配方案為：W1艦打擊d1艦，W2艦打擊d2艦，則W1艦的單艦導彈航路規劃功能區域為以A點和Q點為兩個焦點的橢圓O1區域，W2艦的單艦導彈航路規劃功能區域為以B點和H點為兩個焦點的橢圓O2區域，兩個橢圓的交點P1和P2為其導彈航路規劃區域劃分參考點。劃定兩個參考點P1和P2的連線P1P2為導彈航路規劃區域劃分參考線。

編隊導彈攻擊航路規劃區域劃分參考線是避免編隊內各艦發射的導彈發生航路交叉的重要約束條件。編隊指揮員在確定導彈攻擊火力分配方案后，在海圖上劃定編隊內單艦航路規劃橢圓功能區域，然后根據各單艦航路規劃橢圓功能區域的重疊情況使用計算機生成（劃定）編隊導彈攻擊航路規劃區域劃分參考線（在戰場情況緊急或者某些特殊情況下也可人工劃定），確定實際可用的各艦導彈航路規劃區域。

4 確定水面艦艇編隊內各艦所發射導彈的攻擊方向

合理地選擇和分配導彈的攻擊方向是決定導彈實現多方向攻擊效果的主要因素。航路規劃區域劃分參考線只是選擇分配導彈攻擊方向的眾多約束條件中的一個，還應綜合考慮敵我作戰態勢、作戰海域自然環境以及導彈的捕捉概率等因素。攻擊方向的分配可由編指統一組織實施，也可在編指確定航路規劃區域劃分參考線以后由各艦在本艦攻擊方向的限制范圍內選定，應根據具體的作戰態勢而定。在確定導彈的攻擊方向b以后，各艦應將其轉換為本艦導彈攻擊方向角λ。

5 確定各枚導彈航路點位置

5.1 確定各枚導彈末制導雷達開機點位置

根據導彈航路規劃的基本約束條件，假設某導彈末制導雷達的自導作用距離為dzk∈（Dzdmin，Dzdmax）（Dzdmin為該導彈末制導雷達可以捕獲目標的最小距離，Dzdmax為導彈末制導雷達最大自導作用距離），目標相對于導彈自控終點的方位為bzk，則導彈末制導雷達開機點坐標At（xzk，yzk）為[1]：

5.2 確定各枚導彈最后一個航路轉向點的位置

根據目標的位置、導彈末制導雷達開鎖點的位置、導彈最后一個航路轉向點的約束條件，沿目標位置點到導彈末制導雷達開機點的方向，反推出導彈最后一個航路轉向點的位置。導彈經過最后一個航路轉向點后的穩定航向必須與導彈的攻擊方向相同，因此，導彈末制導雷達自控終點相對于最后一個航路轉向點的方位也為bm=bzk，令最后一個航路轉向點到目標的距離為dm，其坐標為（xm，ym），則有[2]：

5.3 確定各枚導彈其它航路轉向點的位置

根據導彈最后一個航路轉向點的位置、導彈在中段航路需要規避的障礙物位置和繞過的區域的位置及其安全半徑以及導彈航路轉向角、相鄰航路轉向點間的航路距離、第一個航路轉向點、導彈航路轉向點數量等已確定的約束條件，由后向前，依次反推出導彈各航路轉向點位置[1]：

式（4）中，導彈向左轉航路轉向角βi取負，向右轉取正，bi是后一個航路轉向點相對于前一個航路轉向點的方位，di為航段長度。

6 各枚導彈航路轉向點數量及位置的優化

確定導彈由發射點到導彈末制導雷達開鎖點前的最后一個航路轉向點之間的導彈飛行航路，是導彈航路規劃決策所要解決的主要問題，其核心是確定該段飛行航路中的導彈航路轉向點數量以及各航路轉向點位置。對各枚導彈而言，在初步確定的導彈各航路轉向點位置基礎上，還需要進一步對其航路轉向點個數及位置進行優化。主要包括：根據海區自然環境和作戰區域內敵我態勢，確定需要避開的島嶼、障礙和敵情危險區；根據需要避開區域的位置、大小及導彈航路安全原則，設計導彈飛行路徑中的各個航路轉向點。各航路轉向點在滿足上述各項約束條件的同時，應盡可能使各航路轉向點位置與避開區域的各定位點相近，避免隨機選擇航路轉向點而形成過多的選擇方案；逐個對各航路轉向點試行取消，若取消某航路轉向點后的導彈航路能夠滿足航路安全原則和上述各項約束條件，則該航路轉向點可取消，否則，該航路轉向點必須保留，力爭使航路轉向點數達到最少、總航路距離達到最小。

1 朱凌靜.艦載遠程反艦導彈航路規劃指揮決策研究[D].廣州：海軍兵種指揮學院，2007.

2 徐清華.××艦艇編隊作戰問題研究[D].廣州：海軍兵種指揮學院，2007.

3 劉鋼，周智超，徐清華，等.基于艦艇編隊反艦導彈航路規劃[J].電光與控制，2009（2）：17—21.