基于重瞄任務的反艦導彈目標分配方法研究*

姜 鵬 王晶橫 葉 兵

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

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基于重瞄任務的反艦導彈目標分配方法研究*

姜 鵬1王晶橫2葉 兵1

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

基于重瞄任務開展反艦導彈目標分配研究,對于反艦導彈的作戰使用擴展具有較強的針對性和重要意義。在重瞄任務描述的基礎上,分析重瞄需要考慮的因素,提出了兩類重瞄任務的目標分配方法,最后進行了實例驗證。該在線目標分配方法簡單、清晰,便于實現,同時可根據需求方便修改。

反艦導彈; 重瞄任務; 目標分配

Class Number TJ760

1 引言

隨著遠程數據鏈的使用,反艦導彈的作戰使用得到進一步擴展。重新瞄準就是反艦導彈使用擴展的重要體現。基于重瞄任務開展反艦導彈目標分配研究具有較強的針對性和意義。但目前,國內反艦導彈目標分配方法研究主要集中于反艦導彈多發射平臺間的預先目標分配問題,如文獻[1～2]通過建立反艦導彈射擊有利度的概念,在航路規劃的基礎上,選擇合理的攻擊航路、攻擊順序和導彈的發射數量,實現多發射平臺的協同作戰。國外雖然基于重瞄任務開展了反艦導彈在線目標分配方法研究,如文獻[3],但方法研究不夠全面。本文將針對反艦導彈目標的在線目標分配問題,對重瞄任務進行描述,分析重瞄需要考慮的因素,提出目標分配方法,最后進行實例驗證。

2 重瞄任務的描述

反艦導彈是在線可控的反艦導彈。多枚反艦導彈未通過彈間數據鏈進行相連。在出現下列情況時[4],由協同作戰支持系統控制在線反艦導彈進行重新瞄準:

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

2) 預定攻擊的目標已經被擊毀或為假目標,預先分配攻擊該目標的導彈在飛行途中,需要改變攻擊目標;

3) 導彈失效,該導彈攻擊的目標需要考慮選擇附近的導彈進行攻擊;

4) 其他戰術任務調整:如改變攻擊目標等。

經分析,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行描述:

1) 第一種情況:反艦導彈M1,M2,…,Mn分別攻擊目標T1,T2,…,Tn,飛行中的導彈Mn+1,Mn+2,…,Mm(m>n)預定的攻擊目標被擊毀或為假目標,需要選定目標進行攻擊;

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

3 重瞄時需要考慮的因素

在進行基于重瞄任務的目標分配當中,需要考慮到以下因素:

1) 目標的優先級P。目標艦船的優先級與目標的類型等有關系。一般而言,導彈首先攻擊目標優先級高的目標。

2) 導彈的剩余航程S。導彈的剩余航程決定了導彈重瞄的范圍。

3) 導彈到預定目標之間的航程S′。導彈接收新的航路需要時間,航程S′決定了導彈是否有足夠時間進行重瞄。

4) 導彈與非預定目標之間的航路距離。

5) 導彈的重瞄次數l。重瞄次數與導彈的可靠性有關,重瞄次數少,則導彈的可靠性高。

6) 協同作戰支持系統規劃新航路和數據鏈傳輸新航路數據的時間。

4 目標分配方法設計

從重瞄任務的描述來看,重瞄任務分成兩種情況。本節將分別基于重瞄任務兩種情況進行目標分配方法的設計:

1) 第一種情況的目標分配方法設計:

設導彈Mn+1,Mn+2,…,Mm的剩余航程為(Sn+1,Sn+2,…,Sm),重瞄次數為(ln+1,ln+2,…,lm),T1,T2,…,Tn的優先級(P1,P2,…,Pn),導彈與目標之間的距離矩陣為

(1)

其中,di,j表示第i枚導彈攻擊第j艘艦船的航路距離。

則第一種情況目標分配的步驟為:

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

步驟二:若Mn+i為可分配導彈。將矩陣MT中第i行元素值與Sn+i進行比較。若第i行中元素值小于Sn+i的個數為1,則Mn+i選擇該目標;若第i行中元素值小于Sn+i的個數不為1,則需要綜合比較,轉步驟三。

步驟三:設第i行中值小于Sn+i的元素對應目標為(Tj1,Tj2,…,Tjs),則比較兩個指標:(1)目標的優先級;(2)導彈與目標的航路距離。上述兩個指標進行無量綱化和加權處理:

(2)

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

步驟四:i=i+1,轉步驟一。

2) 第二種情況的目標分配方法

(3)

其中,di,j表示第i枚導彈攻擊第j艘艦船的航路距離。

則第二種情況目標分配的步驟如下:

步驟一:對Tn+1,Tn+2,…,Tp進行優先級由高至低排序,得到目標序列Tj1,Tj2,…,Tj,p-n;令k=1,轉步驟二。

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

(1)重瞄次數li小于重瞄允許的最大次數;

(3)Pi低于Tj,k的優先級;

(4)Mi導彈的剩余航程Si大于Mi與Tjk的航路距離。

步驟三:候選導彈集合M″(k)數目為1時,則該導彈為Tj,k的重瞄導彈;如果數目大于1,則轉步驟四。

步驟四:設候選導彈集合M″(k)為(Mj1,Mj2,…,Mjs),則比較三個指標:(1)導彈的預定目標優先級;(2)導彈的剩余航程;(3)導彈與Tj,k的距離。上述三個指標進行無量綱化和加權處理:

(4)

其中,1≤p≤s,ω1+ω2+ω3=1。Stotal是導彈的總航程。ω1、ω2、ω3的設定反映重瞄的意圖,ω1反映重瞄趨向目標優先級成本最小,ω2反映重瞄趨向于巡邏機會成本最小,ω3反映重瞄趨向于到達目標的時間最小。比較qjp的大小,取qjp最小的導彈,確定為Tjk重瞄導彈,同時該枚導彈不再進入候選導彈集合。

步驟五:k=k+1,轉步驟二。

5 重瞄任務算例

設五個艦船目標的經緯度位置、優先級(共設為3級,3級為最高級)等如表1所示。為打擊這五個目標,共發射五枚導彈,經目標分配后,五枚導彈分別攻擊這五個艦船目標。發射后,發現目標1和目標5為假目標,對導彈1和導彈5進行重瞄。此時導彈1和導彈5的位置、剩余航程等參數如表2所示。

表1 艦船目標參數表

按照上述目標分配方法,導彈1和導彈5的重瞄結果如圖1所示。其中,“菱形”表示導彈,“方形”表示目標。實線表示重瞄分配結果,虛線表示預先分配情況。導彈與目標之間的距離采用Bowring公式進行計算。

表2 需重瞄時導彈參數表

圖1 重瞄任務分配結果圖

6 結語

通過遠程數據鏈,協同作戰支持系統控制飛行中的導彈進行重新瞄準,可以縮短攻擊目標的反應時間,提高了作戰效率。基于重瞄任務的反艦導彈目標分配研究,為作戰效率的提高提供支撐。該在線目標分配方法簡單、清晰,便于實現,同時可根據需求方便修改。

[1] 楊飛,王青,董朝陽.實施飽和攻擊的導彈多目標分配決策[J].北京航空航天大學學報,2010,36(8):996-999.

[2] 楊飛,董朝陽,王青.實施飽和攻擊的反艦導彈武器目標分配[J].系統仿真學報,2011,23(2):316-320.

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[5] 肖支才,程春華.基于改進遺傳算法的反艦導彈協同任務規劃[J].計算機與數字工程,2010,38(5):22-25.

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[7] 盧發興,吳玲.目標散布區對導彈目標選擇概率影響的仿真模型[J].數學的實踐與認識,2012,42(2):85-92.

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

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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:導航制導與控制。

TJ760

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.12.008