反艦導彈集群協同作戰任務規劃研究

賀揚清 沈治河

(海軍大連艦艇學院科研部 大連 116018)

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反艦導彈集群協同作戰任務規劃研究

賀揚清 沈治河

(海軍大連艦艇學院科研部 大連 116018)

體系作戰條件下反艦導彈集群協同作戰的優勢明顯,針對提升反艦導彈集群突防能力的需求,提出了遠程反艦導彈集群協同作戰任務規劃的要求。在分析智能化反艦導彈作戰過程的基礎上,研究反艦導彈集群作戰協同任務規劃系統的邏輯結構,設計反艦導彈集群突防的任務規劃系統。

反艦導彈集群; 協同作戰; 任務規劃; 邏輯結構

Class Number E919

1 引言

現代海戰中隨著水面艦艇信息化裝備的不斷完善,體系作戰能力凸顯。水面艦艇對海攻擊的作戰方式已經由導彈武器的火力機動逐漸取代了傳統海戰的平臺機動[1]。反艦導彈信息化協同作戰能力的強弱體現在任務規劃的優劣,而通訊技術的發展則賦予反艦導彈武器系統發達的神經功能,使任務規劃系統在數據鏈技術的幫助下更加智能化。

2 反艦導彈集群協同作戰的特點及優勢分析

攻擊方編隊在發射導彈前已獲知目標方位和距離信息,指控中心利用任務規劃系統,依據戰場態勢感知結果,在給定的約束條件下,對多枚反艦導彈進行任務規劃。根據打擊任務,指控中心任務規劃系統制定出目標分配計劃,按照打擊目標將彈群分組,并為每枚導彈找出一條從發射點到預定點的最優飛行航跡,計算導彈群到達預定位置的協同時刻。協同時刻各導彈開啟數據通訊鏈路,此時指控中心或中繼制導站/衛星對各導彈進行精確定位[2]。同時,由事先指定的一枚反艦導彈作為領彈爬升到一定高度后導引頭開機對目標或目標群進行探測,并將目標或目標群信息通過衛星傳回指控中心,然后領彈導引頭關機降高平飛。如果領彈在升空期間失控、被摧毀或通訊中斷,可以按照預先規定,由某攻擊彈升任領彈執行預定任務。指控中心任務規劃系統根據領彈傳回的目標編隊航向與航速、各目標位置等信息以及通過衛星定位系統獲知的反艦導彈編隊各彈位置、飛行方向等信息,在必要時對導彈要打擊的目標重新進行分配,根據分配情況對彈群重新分組并設置導彈選擇目標模式,然后對各導彈的剩余航路進行修正或重規劃。最后,指控中心將目標分配和航路規劃信息通過衛星傳給各反艦導彈,要求預定時刻所有導彈到達自控終點,導彈飛行方向對準預定目標,導彈導引頭開機搜捕目標[3],如圖1所示。

圖1 “領彈”與“從彈”協同攻擊

3 反艦導彈任務規劃的要求

反艦導彈任務規劃,就是從確定打擊目標到作戰任務完成的整個過程中,規劃反艦導彈集群執行何種作戰任務以及如何實施這些任務,使導彈突防概率和整體作戰效能達到最佳[4]。其任務規劃的要求表現為以下幾個方面:

1) 預先規劃與在線重規劃

由于反艦導彈射程較遠、飛行時間較長,慣性導航誤差會很大,導彈編隊飛行到預定時刻會偏出指定位置較遠,而預定時刻各導彈間的方位偏差和距離偏差也會較大,協同攻擊將無從談起。實時任務規劃可以解決上述問題,但反艦導彈巡航段全程實時任務規劃也是不現實的,實時規劃需要保持彈群與指控中心之間、導彈與導彈之間的通信暢通,這既容易過早暴露自己,也易受到敵方電磁干擾。因此,可將反艦導彈整個飛行過程分為兩段,按段進行預先規劃和在線重規劃[5]。

2) 通暢的數據鏈傳輸技術

數據鏈技術是反艦導彈協同作戰的重要保障,它在反艦導彈與中繼衛星、指控中心之間組網以實現數據交換和信息處理。領彈在飛行過程中將探測到的目標信息通過數據鏈發送給衛星,再由衛星傳給指控中心,指控中心根據當前戰場態勢進行在線任務規劃,然后將規劃結果通過數據鏈發送給衛星,再由衛星傳給各反艦導彈,各導彈根據指令對目標實施攻擊。

3) 任務規劃協同性要求高

現代化水面艦艇編隊裝備有遠、中、近程防空導彈,大、中、小口徑火炮以及遠、中、近預警探測設備,構筑了多層次軟硬對抗攔截防空網絡,若要有效地實施反艦作戰,需要協同攻擊的反艦導彈數量會很大,而任務規劃時不僅要考慮單枚導彈航路的可行性、導彈的生存概率,還要考慮導彈集群在時間和空間上的協同,保證各導彈對目標的毀傷概率及編隊整體遂行打擊任務的成功率最大,因此對反艦作戰任務規劃協同性要求很高[6]。

4) 任務規劃要保證算法的高效性和可實現性

由于反艦導彈的作戰對象是海上機動目標,不論是預先任務規劃還是在線重規劃,都要在很短的時間內完成,否則將致使目標遠離我有利打擊位置而貽誤戰機,因此算法的收斂性和運行速度應滿足反艦導彈作戰任務規劃的可實現和快速高效要求。

4 反艦導彈任務規劃系統的邏輯結構

反艦導彈任務規劃系統,從組成設備講,分布在發射平臺任務規劃系統和彈載任務規劃系統兩大部分中。從功能上講,由態勢感知、火力分配、路徑規劃等模塊組成。規劃系統最后所給出的具體規劃結果包括反艦導彈資源分配、敵方目標分配和飛行路徑。

4.1 單反艦導彈任務規劃系統

單反艦導彈任務規劃系統主要組成和邏輯結構如圖2所示,其核心組成和主要功能包括信息融合、態勢評估、航路規劃、遠程通訊等[7]。

圖2 單反艦導彈任務規劃系統的邏輯結構

1) 信息融合子系統

智能化反艦導彈結合人工智能、模式識別、信息融合等多種技術,針對不同傳感器所獲取的同源、異源信息和各種情報信息,利用它們的互補性和冗余性,按不同層次進行信息融合,通過雙模/多模復合、分布式融合、時空融合,可最大程度地提取目標信息。它們所測量的信息不僅包括導彈本身的位置、速度、姿態,還包括導彈所處的外部環境信息,如海上障礙物、大氣流等,并且將這些信息傳輸至綜控計算機,預測并控制導彈下一時刻的飛行航跡[8]。

2) 態勢評估子系統

態勢評估是在一級融合處理的基礎上,按照軍事專家的思維方式和經驗,對戰場上敵、我、友軍及戰場環境的綜合情況和事件的定量或定性描述,以及對未來戰場情況或事件的預測。為了使反艦導彈正確、可靠、高效地完成作戰任務,就必須首先對戰場的態勢進行評估,一旦完成態勢評估,決策幾乎可以根據態勢自動生成。態勢評估的結果是形成態勢分析報告、情況判斷結論和戰場綜合態勢圖,為作戰指揮提供輔助決策信息[9]。因此,態勢評估是決策過程的首要任務,正確、快速的態勢評估是進行飛行任務規劃的基礎。態勢評估是一個涉及到不確定性的信息融合的推理和決策過程,可采用的方法一般有基于統計理論的經典推理、貝葉斯推理和D-S證據推理。

3) 航路規劃子系統

航路規劃是指在特定約束條件下,尋找運動體從初始點到目標點并且滿足某種性能指標最優或次優的運動軌跡,能使導彈規避自然障礙和敵方威脅,安全地突防并有效地打擊目標。航路規劃子系統是任務規劃系統的核心,主要實現單導彈航路規劃、飛行航路選擇性管理等。其主要技術難點是:在不確定性戰場環境下出現突發威脅源或突發事件時,航路規劃子系統能夠根據態勢評估結果對飛行航路進行實時重規劃。

4) 遠程數據鏈子系統

遠程數據鏈負責導彈控制站與導彈之間的雙向通訊,通訊信息主要包括控制站發出控制指令、接收導彈發回的目標信息。導彈數據鏈子系統由數據鏈終端、數據中繼平臺、數據鏈地面設備管理中心和地面戰術指揮應用中心等組成。戰場立體感知系統和火力控制系統借助相應數據鏈的“實時傳送、無縫鏈接”功能[10],組成一體化的戰場網絡,因此可以說,加裝了數據鏈的導彈,才能稱之為智能化導彈或信息化導彈。

4.2 多反艦導彈協同任務規劃系統

1) 反艦導彈協同攻擊的定義與分類

反艦導彈協同攻擊是指建立在反艦導彈或其它與之相連系統的智能化作戰能力基礎上,反艦導彈、衛星、指控中心通過信息共享、分工協作、能力互補,對目標進行整體打擊的作戰方式。按照決策的階段可將多彈協同攻擊分為靜態協同和動態協同兩類。

多彈靜態協同攻擊是指由多枚導彈以彈群的形式對目標或編隊進行攻擊,其中每枚導彈的攻擊目標和采取的戰術在發射前已確定并裝訂于彈上。這類協同是在攻擊前由任務規劃系統進行各枚導彈的戰術和技術規劃,發射后不管,各枚導彈按照預定的程序對指定目標進行攻擊。靜態協同適用于攻擊距離較近且目標固定的對地導彈,并不適用于以海上機動目標為攻擊對象的反艦導彈,尤其是中遠程反艦導彈。

多彈動態協同攻擊指由多枚導彈以彈群的形式對指定目標進行攻擊,但是每枚彈的攻擊目標和戰術選擇可以在攻擊過程中通過彈與人、彈與彈、彈群與彈群之間的協商與合作動態指定。具體根據決策方式的不同又可分為人在回路的協同與自主協同兩種類型。人在回路的協同除了在發射前進行任務規劃外,還可在飛行過程中將目標信息實時傳回指控中心,由指揮員進行動態任務規劃。美國的戰斧戰術導彈采用了這種協同方式。自主協同除了在發射前進行任務規劃外,還可在發射后對目標進行協同搜索,發現目標后,通過彈間數據鏈或C4I進行彈與彈之間的信息共享,并進行多彈的任務自主式規劃,最終對目標進行攻擊。

多彈自主式協同完全由導彈群自主探測感知戰場信息、自主分配目標、自主航跡規劃、自主控制導引飛行,雖然可以不用人參與,降低了被干擾的概率,但領彈長時間高彈道飛行,很容易暴露并遭受打擊,而且受彈載存儲量的限制,任務規劃的速度和精度都不會很高。

2) 反艦導彈集群協同任務規劃系統的邏輯結構

根據反艦導彈協同攻擊的作戰過程,多枚反艦導彈協同任務規劃系統的邏輯結構如圖3所示,其組成部分包括信息融合、態勢評估、目標分配、協同航路規劃、數據通訊等,其中目標分配、協同航路規劃為其核心部分。與單枚反艦導彈任務規劃系統相比,信息融合、態勢評估兩部分功能基本相同,不同之處在于增加了目標分配,航路規劃在原來基礎上突出了導彈之間的時空協同要求[11]。

圖3 反艦導彈群協同任務規劃系統邏輯結構

多枚反艦導彈協同作戰過程中,不可避免地面臨目標分配和編隊配置問題。協同目標分配的目的就是明確反艦導彈的攻擊目標并進行分配,對反艦導彈進行編隊、設計其粗略路徑,使得整個反艦導彈集群的作戰效能最高。目標分配子系統綜合考慮影響反艦作戰效能的各種因素,包括各反艦導彈對各個目標的預估航路代價、需要飛行的時間范圍、毀傷概率以及各個目標的戰術價值、經濟價值和對我方的威脅度等,按照戰術任務要求確定協調分配方案,將攻擊目標分配給各個反艦導彈。

5 結語

反艦導彈集群作戰是未來體系作戰條件下海上攻擊樣式的主要發展趨勢,集中體現了反艦導彈智能化、協同化、網絡化的作戰思想。在飛航導彈信息技術發展的帶動下,未來的反艦導彈海上作戰將不再局限于“獨立平臺,單一使用”,協同作戰必然成為提升戰斗力的首選作戰方式。隨著反艦導彈武器系統的發展,必須有針對性地研究協同作戰任務規劃問題,以適應未來的作戰。本文為此進行了初步探討,可為下一步深入開展研究奠定基礎。

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Anti-ship Missiles Clustered Together Mission Planning

HE Yangqing SHEN Zhihe

(Ministry of Scientific Research, Dalian Naval Academy, Dalian 116018)

Cluster coordinated combat anti-ship missile system under operational conditions have obvious advantages. Aiming at the requirements of enhancing the anti-ship missile for the cluster penetration capability, the anti-ship missile remote cluster cooperative combat mission planning requirements are proposed. Based on the analysis of intelligent anti-ship missiles on combat process, the logical structure of the cluster research ship missile cooperative combat mission planning system is researched and the anti-ship missile cluster penetration mission planning systems are designed.

anti-ship missile clusters, coordinated operations, mission planning, logical structure

2015年1月2日,

2015年2月27日 作者簡介:賀揚清,男,碩士,實習研究員,研究方向:艦空導彈武器系統作戰使用。

E919

10.3969/j.issn1672-9730.2015.07.001