雷達系統的任務推演技術

明 亮

(南京電子技術研究所， 南京210039)

0 引言

任務規劃系統(Mission Planning Systems，MPS)最初起源于空間探索，在海灣戰爭中首次使用，為多國部隊的勝利作出了巨大貢獻。MPS作為舉世矚目的高科技，已經引起了廣泛的關注。任務規劃系統即利用先進的計算機技術采集、存儲的各種情報，進行大規模分析，輔助制定任務計劃的系統。任務規劃系統主要由軟件系統和硬件系統兩大部分組成，軟件系統又可分為系統軟件和應用軟件兩大部分，主要有輸入輸出、數據庫、人機交換界面、輔助決策、任務推演和回放系統等組成。任務規劃系統已經廣泛地應用當今社會，諸如太空飛船、衛星、無人駕駛飛機、機器人等［1-5］。目前，對于雷達系統的任務規劃研究還較少［6-7］。

任務推演是任務規劃系統的重要功能之一。“通過對預定行動環境逼真的交互式的表現，完成計劃任務和功能的演練，而且這些演練對于任務成功有重大意義”。這是目前美軍對于任務推演的定義［8］。

本文研究了雷達系統的任務推演技術，主要包括技術概念、技術原理、功能組成、技術流程等內容，并總結了任務推演技術優勢和實際應用。

1 任務規劃及任務推演概念及功能

1.1 雷達任務規劃概念

雷達任務規劃系統是利用先進的計算機技術采集、存儲各種雷達系統所需情報，進行大規模分析，輔助制定雷達任務計劃的系統。

雷達任務規劃系統的主要功能包括:

1)實現對探測任務的評估分析，完成任務規劃前的預先評估;

2)完成任務計劃的制定、調整，合理、高效地利用雷達資源;

3)完成任務預案的制定、調整，為任務的順利執行提供預案;

4)通過任務推演技術，提供計劃任務全景、動態、直觀的演示，為任務預案的優化調整提供幫助。

1.2 任務推演概念

任務推演是任務規劃系統的主要功能之一，它是銜接任務規劃和任務執行的重要一個環節，如圖1所示。當完成任務計劃的分配、任務預案的制定后，通過任務推演環節，對即將執行的任務計劃、預案進行動態、連續、全景的預先演示。在一種逼真的探測背景下，對預先的任務計劃、不同的任務預案、影響任務成功的關鍵環節進行反復演練、論證、調整，并為相關指揮和操作人員全面掌握任務預案提供支持，直到滿足任務執行的條件。

圖1 任務推演概念示意圖

2 雷達任務推演技術

2.1 技術概述

雷達的任務推演是指在分配好雷達探測任務計劃之后，在探測任務執行之前，根據預先規劃的任務預案以及收集的情報和環境信息，進行快速的動態探測場景生成，針對任務計劃中的關鍵環節進行仿真演練，針對不同的預案進行比對分析，模擬和展示雷達任務計劃的預期動態效果，使操作人員和相關保障單位在逼真的虛擬環境中協同任務執行，最終達到熟悉，理解任務計劃的目的，并利用任務推演的結果與數據分析，對任務計劃進行相應的論證，修改與補充。在具體實現時，任務推演系統可以采用推演仿真的方法，以可視化的形式將推演的過程和結果展現給任務規劃員和指揮人員。同時，任務推演環節為合理充分利用雷達資源、高效完成雷達探測任務提供技術支撐。

2.2 技術原理

雷達的任務推演技術是將雷達任務計劃列表與任務預案進行連續、組合推演的技術。

針對一項探測任務，任務計劃列表有3個階段完成，任務階段1、2、3，任務階段1有4個任務預案，任務階段2有3個任務預案，任務階段3有2個任務預案。

那么對應的任務推演序列可能個數一共有4×3×2=24個(預案之間沒有相關性)。

任務推演技術可將任一預案組合進行動態演示，如圖2所示中的推演序列。

圖2 雷達任務推演技術原理圖

任務推演1:選擇將任務階段1的預案1、任務階段2的預案1、任務階段3的預案1進行組合;

任務推演2:選擇將任務階段1的預案2、任務階段2的預案2、任務階段3的預案1進行組合;

任務推演3:選擇將任務階段1的預案3、任務階段2的預案3、任務階段3的預案2進行組合。

2.3 功能組成

雷達任務推演技術主要包括加載雷達任務計劃、加載雷達任務預案、生成推演序列、推演控制等功能。

1)加載任務計劃

將制定的任務計劃列表加載，按照時間順序進行排列，相應的設置推演階段。

2)加載任務預案

針對每個任務計劃，加載任務預案，根據預案編號進行排序。

將加載的任務計劃和序列，按照時間等約束條件生成推演序列。

4)推演控制

加載完成后，進行推演開始、暫停、停止、推演速度選擇等控制。

2.4 技術流程

雷達的任務推演技術流程如圖3所示，步驟大致如下。

圖3 任務規劃推演技術流程圖

步驟1:加載分配好的任務計劃列表，包括雷達探測任務階段、階段的執行時間等;

步驟2:加載與上述任務列表對應的任務預案，某探測階段可包括多個預案;

步驟3:根據加載的計劃和預案，任務推演的序列自動生成，對序列可進行人工編輯;

步驟4:對人機結合生成的任務推演序列，選擇推演的序號;

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步驟5:選擇任務推演的速度，以達到推演的期望效果;

步驟6:開始選擇序號的任務推演，可以暫停任務推演或修改推演速度;

步驟7:滿足停止任務推演的條件，則停止推演，否則轉步4，繼續任務推演。

3 技術應用

雷達的任務推演技術應用到雷達中，對于任務規劃的效率明顯提高，并且促進雷達部隊的作戰效能。

1)雷達任務推演技術應用前

(1)主觀性強。任務規劃時，只能靠規劃員主觀評估，或在紙張上簡單推演，任務完成的效果因人而異。

(2)規劃周期長。對于數量較少任務預案的探測任務，可以一一枚舉，但對于數量較多的任務預案，規劃的時間大大增加，影響規劃效率。

(3)規劃效果差。推演沒有綜合的電子地圖背景、預案的各個參數等全面、連續演示，效果差。

2)雷達任務推演技術應用后

(1)客觀性強。任務規劃時，通過任務推演，系統自動唯一的任務預演展示。

(2)規劃周期短。依靠性能強的計算機，加上推演技術，可對數量較多的預案反復推演，推演速度可以自由選擇，節省任務規劃的周期。

(3)規劃效果好。任務推演技術結合電子地圖背景、環境參數、預案的各個參數等全面、連續演示，任務預案的展示效果好。

圖4給出某雷達任務推演效果圖。

圖4 雷達任務推演效果圖

總之，雷達任務推演技術的應用前后的優勢對比如表1所示。

表1 雷達任務推演技術應用前后優勢對比

4 結束語

雷達任務推演技術對于雷達系統具備較大作用，能夠輔助操作員全局掌握任務計劃，并通過任務推演可直觀地比較多個預案，為優化調整任務預案提供技術支撐，從而為更好地完成探測任務提供幫助。同時該技術適用于一般的雷達系統。

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