編隊協同接力制導仿真研究

何應圳

（四川大學計算機學院，成都　610065）

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編隊協同接力制導仿真研究

何應圳

（四川大學計算機學院，成都610065）

摘要：

關鍵詞：

0　引言

在未來的海上作戰中，由于計算機網絡技術和雷達探測技術在作戰中提供了很強的探測手段并使得數據共享，通過編隊各平臺各個裝備的網絡規劃以及協同接力制導可以大幅提升艦空導彈的作戰效能，具有可攻擊距離遠、精度高、同時打擊多個目標、編隊整體配合度高等特點，為了能夠精確的遠程打擊到目標，使得艦船編隊具備超視距攔截或者打擊能力，超視距攔截或者打擊是指在其艦載制導設備的制導距離以外攔截或者打擊目標［1］，就必須使編隊間各平臺進行協同接力制導，實現制導權從一個平臺到另一個平臺的切換。而這個過程包括了編隊各平臺的接力制導優先權的計算、下一個接班平臺的選擇、交接區域［2］及時機的計算、制導交接［3］、導彈的運動軌跡。

1　接力制導的流程分析

接力制導［4］的整個流程如圖1所示。

由圖1可見編隊協同接力制導的具體過程為：

（1）發射平臺接收到導彈發射命令，發射出打擊目標的導彈，此時制導平臺為發射平臺；

（2）接受移動目標信息，根據數據共享的我方導彈的位置、速度、方向角度信息，我方各平臺的最大制導數量和當前制導數量以及位置、速度、方向角度信息，我方所有平臺探測設備共享的敵方目標位置、速度、方向角度信息，計算出各平臺對于可能將要控制的導彈的優先權值；

（3）選出優先權值最大的并且當前制導數量小于最大制導數量的平臺作為下一個接班平臺；

（4）當前制導平臺根據協同制導平臺的位置和導彈位置估計值等信息，實時地判斷導彈是否會超出當前制導平臺的制導范圍，從而確定是否需要接力制導，一旦確定需要協同制導平臺進行協同制導，則向協同制導平臺發出制導交班請求，否則執行步驟2；

（5）由當前導彈制導平臺向接班平臺發出導彈制導權移交請求；

（6）各個平臺收到移交請求后先判斷本平臺是否是被選中的接班平臺，如果是則接受移交請求；

（7）接班平臺判斷導彈是否還在平臺的制導范圍內，是則繼續執行，否則執行步驟2；

（8）取得導彈控制權并向上一個制導平臺發出完成移交過程的消息；

（9）完成一次移交過程；

（10）實時判斷導彈是否命中目標，是則繼續執行，否則執行步驟（2）；

（11）完成一次接力制導過程。

在整個接力制導過程中保證了導彈能夠順利的被控制飛向目標，在制導權交接的時刻采用了類似于TCP網絡協議中的三次握手方法，先由平臺A向平臺B發送移交請求，平臺B接受移交請求判斷是否可以接受移交，若可以移交則完成移交過程并向平臺A發送完成移交的消息，充分保證了制導交接的可靠性。

圖1　接力制導流程圖

2　接力制導優先權的計算

在計算平臺的對導彈控制的優先權［5］時，應分別考慮對平臺對導彈的優先權和平臺對目標的優先權，在平臺對目標的優先權中應考慮角度、距離（平臺到目標之間的距離、平臺的制導距離、目標的探測距離）、速度以及高度優勢因子，對每個因子要確定在平臺對目標的優先權計算中所占的權重；在平臺對導彈的優先權中應考慮角度、距離（平臺到導彈之間的距離、平臺的制導距離）、速度，對每個因子要確定在平臺對導彈的優先權計算中所占的權重；得到平臺對目標及導彈制導優先權后，兩者相乘即可得平臺對導彈控制的制導優先權。

3　制導交接方式分類

協同接力制導的交接方式一般分為兩種：直接交接和間接交接［2，6］。

直接交接方式就是當平臺A和平臺B的制導距離有足夠的重疊區域時，在平臺A將導彈M制導權移交給平臺B之前，一直有對導彈M的制導權，根據打擊目標信息實時控制導彈M沿著一定的軌跡飛向目標，當計算出平臺B的制導優先權大于平臺A時，平臺A將實時監測的導彈信息發送給平臺B，在平臺B接收到導彈信息數據并探測到導彈M后，立刻取得導彈控制權，實現了導彈控制權的直接交接。（Vm表示導彈M的速度和在當前位置運動方向）如圖2所示：

圖2　直接交接方式

間接交接方式，當平臺A和平臺B沒有重疊的制導區域時，需要平臺A根據當前導彈M運動信息，運用插值法，如Lagrange插值、Newton插值或者Hermite插值，預測出導彈M可能的運動軌跡，將預測的導彈M運動軌跡信息發送給平臺B，平臺B根據收到的信息在一定范圍搜索導彈M，完成間接交接，若長時間探測不到導彈M則應反饋交接失敗信息給上一個制導平臺。如圖3所示：

圖3　間接交接方式

4　交接區域及時機的計算

要保證制導權順利的交接，則必須對交接時間和空間精確把握，才能使得導彈接收控制飛向目標，否則可能導致交接失敗，導彈脫離控制。

本文主要對圖2直接交接方式交接區域及時機進行討論，根據實時計算的優先權值，當計算得到存在其他平臺的優先權值大于本平臺時，假設平臺A是當前制導平臺，平臺B是下一個選中接班平臺，那么只有當平臺A和平臺B之間的距離小于平臺A和平臺B的制導距離之和，并且平臺A和平臺B之間的距離小于平臺A和平臺B的制導距離之差要小于VT（V表示導彈的運行速度、T表示完成交接過程所需的時間）才可以開始交接。根據導彈M和平臺A的位置關系以、平臺A的制導距離、導彈M速度方向向量、平臺A導彈M的向量，可就計算出導彈M沿著當前方向運動時到制導范圍邊緣的距離，再根據導彈M的速度可得導彈沿著當前運動方向再過多長時間就會脫離制導范圍，在此之前必須完成交接過程，否則會導致交接失敗。

5　結語

本文對編隊協同接力制導過程進行了分析，并對其中的關鍵技術作了初步的探討，雖然沒有給出具體的實現方案，但對于未來協同制導系統的設計還是有一定的指導意義。然而本文中還提到了很多問題亟待解決，如何實時精確地計算平臺的對導彈控制的優先權，如何在平臺間共享數據，以及如何選擇合理的交接位置使得導彈運動軌跡更為平滑。

參考文獻：

［1］趙永濤，胡云安，李靜.艦空導彈作戰接力切換式制導交接方案設計.飛行力學［J］，2011.

［2］卞泓斐，楊根源，張千宇.編隊協同防空制導陣位配置與交接區仿真.指揮控制與仿真［J］，2015.

［3］喬良，王航宇.艦空導彈協同制導流程研究.艦船電子工程［J］，2008.

［4］代進進，李相民，黎子芬.艦空導彈接力制導交接班建模與仿真.指揮控制與仿真［J］，2012.

［5］姜長生，丁全心，王建剛，王俊.多機協同空戰中的威脅評估與目標分配.火力與指揮控制［J］，2008.

［6］喬良，王航宇，石章松，溫瑞，余亮.編隊協同防空制導交接仿真研究.指揮控制與仿真［J］，2009.

Research on the Simulation of Relay Guidance of Formation Coordination

HE Ying-zhen
（College of Computer Science，Sichuan University，Chengdu 610065）

Abstract：

Keywords：

以編隊協同作戰，提高編隊的協同作戰能力為背景，對協同作戰中的接力制導流程、制導權交接過程、接力制導優先權的計算、制導交接方式、交接區域及時機的計算進行分析和討論，指出接力制導中還需要解決的問題。

接力制導；制導優先權；編隊；交接時機

文章編號：1007-1423（2016）13-0016-03

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.13.004

作者簡介：

何應圳（1992-），男，陜西安康人，研究生，研究方向為圖形圖像處理

收稿日期：2016-01-22修稿日期：2016-04-30

In formation work together to improve the formation of cooperative engagement capability as the background，analyzes and discusses the collaborative operation of relay guidance process，the process of transfer of the right guidance，relay guidance priority in calculation，guided transfer mode，the transfer area calculation and timing，points out the problem of relay guidance what is also needed to solve.

Relay Guidance；Guidance Priority；Formation；Transfer Time