智能反舰导弹攻防作战的Petri网模型描述

刘治学，朱寿雷，许 诚，杜茂华

（海军航空工程学院 a.研究生管理大队；b.飞行器工程系，山东 烟台 264001）

随着军事信息技术的迅猛发展，计算机技术、传感器技术、微机电技术、信息处理技术、人工智能技术和仿生技术在导弹等武器装备领域的应用，未来战场将是一场军事技术的博弈。反舰导弹作为现今海战中最具打击威力的武器，其作战性能也面临严峻的考验。随着战场高技术含量越来越大，我们能够感觉到，发展一种远程化、智能化的反舰导弹是必然趋势[1-2]。

1 智能反舰导弹的描述

反舰导弹是未来打击水面舰艇的主要武器之一，随着战场高技术程度越来越高，远程化、智能化的反舰导弹是未来反舰导弹发展的必然趋势。在探讨智能反舰导弹的概念之前，我们应先理解何谓智能导弹[3]。

1）智能导弹是一个自主的概念

智能导弹的智能就反映在它能通过对各种感知的信息进行自主处理，对外界环境、目标特性及其变化进行分析、判断和推理，具有一定的思维能力和联想能力，从而能做出正确的决策和反应——能主动地攻击目标。也就是智能导弹应具有自主性、自适应性。那种完全按人工预先设计好的程序飞行而不能适应各种复杂环境条件自主攻击敌方目标的导弹不能称为智能导弹。

2）智能导弹是一个相对的概念

智能反舰导弹的所谓智能也是相对的，智能导弹是相对于敌方目标的智能而言的。例如：有对抗敌方干扰能力的防空导弹相对于无抗干扰能力的导弹而言，是智能的，但这种导弹要对付具有变速、变轨、机动能力的飞机和导弹来说，就不是智能的。如果我方导弹的智能在某一方面或多方面高于敌方目标的智能，能克敌制胜，这就是智能导弹。

3）智能导弹是一个渐进的概念

以导弹制导技术为例，已从过去的指令制导发展到目前的自寻的，能实现发射后不管，自主地对准目标，这就具有一定的智能化，但随着目标智能水平的提高，自动寻的导弹就需要进一步完善和提高智能化水平，否则就称不上智能导弹了。

4）智能导弹是一个博弈的概念

只有在敌我双方交战时，哪方导弹能打得进（突防）、打得准（精确制导）、打得狠、防得住，哪方导弹的智能才算更高一筹。

综上所述，考虑到反舰导弹的技术发展，可以认为智能反舰导弹就是指在未来反舰作战中，具有打击距离远、命中精度高、突防能力强、打击目标种类多、射程覆盖范围广、采用模块化设计、适于众多平台发射、协同攻击并能自主实施攻击以及进行效果检验与评估的导弹。

2 智能反舰导弹作战运用流程图

根据作战样式和作战需要，智能反舰导弹的作战运用过程大致可以分为4个阶段，分别是射前生存阶段、巡航阶段、突防阶段、打击评估阶段。射前生存阶段主要是指接受作战任务以及确定采用平台方式，是采用单平台还是多平台协同打击；巡航阶段由于导弹飞行距离远、飞行速度慢、飞行时间较长，容易被敌方发现并拦截，所以需要导弹具有反侦察能力，这样才能提高导弹的生存能力；突防阶段就是为了使导弹能够准确的击中目标，要求导弹的搜索能力、突防能力，能够突破敌方的干扰和拦截，体现突防阶段的智能性；打击评估阶段就是当占居最佳攻击阵位的导弹自主进行攻击时，同批次的领弹对攻击效果检验与评估，并作出反应——将战场信息传回指挥平台，为确定下一批次打击时机和规模提供目标新息；自主选择或修正攻击导弹的弹道以扩大战果。智能反舰导弹具体的作战运用流程图如图1。

图1 智能反舰导弹作战运用流程图

3 智能反舰导弹攻防作战的Petri网模型

Petri 网是一种可用简单图表示的网状信息流模型。它既可用于静态的结构分析，又可用于动态的行为分析，特别对描述和分析资源开发与冲突系统有独特之处。它是描述和分析离散事件动态系统的主要建模工具。离散事件系统的本质是事件的发生和状态的变化，事件和状态分别可用Petri 网中的库所和变迁来描述，而事件的发生和状态的变化则可用Petri 网系统运行而体现，即按引发规则使得事件驱动状态演变，从而反映系统动态运行过程。

利用Petri 网为系统建模可归结为事件和条件两个基本概念。许多系统均可从事件与条件观点去建模。事件是系统中的动作，事件的出现是由系统状态控制的。系统状态可描述为一组条件，条件就是系统状态的谓词和逻辑描述。条件可以成立（为真）也可以不成立（为假）。为了使事件发生，必须使某些条件成立，这种条件称为事件的前条件。事件的发生可能破坏系统的前条件而使另外的条件成立，这种条件称为事件的后条件。下面就是对智能反舰导弹的攻防作战的4个阶段分别构建Petri网模型[4]。

3.1 射前生存阶段Perti网模型

3.1.1模型

按照对射前生存阶段的划分，利用Perti 网对此阶段建模分析。射前生存阶段的前后事件情况如表1所列，其Petri 网如图2所示。

射前生存阶段主要事件有以下几项：

1）进攻方侦察打击目标的信息；

2）将卫星侦察信息传送到进攻方指挥中心；

3）指挥中心对导弹部队下达命令，确定采用何种平台模式或多平台协同模式；

4）防御方空中（预警机）、空间（卫星）侦察；

5）防御方将空间侦察信息、监视信息通过卫星传到防御方指挥部；

6）防御方做好平台打击准备以及对导弹攻击的拦截行动准备；

7）进攻方继续侦查防御方信息；

8）进攻方根据新信息进行平台机动部署；

9）进攻方平台生存机动；

10）防御方空中（预警机）、空间（卫星）再次侦察；

11）防御方将空间侦察信息、监视信息通过卫星传到防御方指挥部；

12）防御方对攻击平台实施打击；

13）防御方利用卫星导航定位系统确定进攻方平台的发射阵位；

14）进攻平台及导弹到达发射阵位；

15）进攻方对导弹进行任务规划；

16）进攻方下达命令，点火发射；

17）防御方预警卫星、预警飞机发现目标；

18）防御方进行跟踪。

表1 智能反舰导弹射前生存阶段前后事件表

图2 智能反舰导弹射前生存阶段Petri网模型图

3.1.2 事件发生条件及说明

1）进攻方。A：侦察卫星；A1：通信中继卫星；B0：侦察信息；B1：侦察的新信息；C：进攻方部队指挥中心；D：机动命令；D1：机动决策命令；E：智能反舰导弹；F：发射平台；F1：重新部署的作战平台；G：存储的智能反舰导弹；I0：被摧毁的导弹；I1：生存的导弹；J：机动转移的导弹；K0：被摧毁的转移导弹；K1：生存的转移导弹；L：发射命令；M：发射的导弹；N：被跟踪的导弹；P：卫星导航定位系统；S：确定的发射阵位；X1：准备发射的导弹；X2：待发的导弹；Y：导弹的程序；Z：导弹的任务规划系统。

2）防御方。a：防御打击部署；a1：重新部署防御打击；b：预警机、侦察飞机；c：侦察卫星；c1：通信中继卫星；d0：侦察信息；d1：侦察的新信息；d2：预警卫星、飞机或得的导弹能信息；e：指挥中心；f0：确定攻击方式；f1：再确定攻击方式；h：打击攻势；i：搜索雷达。

3.2 巡航阶段的Perti网模型

3.2.1模型

导弹飞行的中段，即巡航阶段。在这一阶段，由于导弹弹道变化小、飞行距离远、飞行速度慢，导致飞行的时间较长，这对防御方较为有利。虽然导弹在这个阶段可以被观测的特征较弱，但防御方有较为充分的时间，利用各种天基和空中的先进探测手段对导弹进行识别和跟踪，并将数据送入综合信息系统，以选择最佳拦截攻击的方式和时机。所以，在这个阶段，导弹受到的威胁主要是被捕获、跟踪和各种空中武器的拦截[4]。

按照导弹巡航阶段的划分，利用Petri 网对此阶段进行建模分析。巡航阶段的前后事件情况如表2所列，其Petri 网如图3所示。

表2 智能反舰导弹巡航阶段前后事件表

图3 智能反舰导弹巡航阶段的Perti网模型图

智能反舰导弹巡航阶段的主要事件有以下几项

1）导弹进入巡航阶段；

2）防御方对导弹进行识别和跟踪，并将数据传送给综合信息系统；

3）防御方做好拦截准备；

4）巡航导弹获取反侦察信息；

5）巡航导弹采取反侦察手段；

6）防御方对巡航导弹进行拦截攻击；

7）巡航导弹发现拦截攻击，评估攻击威胁；

8）采取灵活的机动规避策略。

3.2.2 事件发生条件及说明

1）进攻方。A：发射成功的导弹；B：导弹巡航信息；C：感知战场环境；D：快速识别跟踪源；E：反侦察信息；F：电磁诱饵；G：红外诱饵；H：释放干扰信号；I：反侦察手段；J：评估攻击威胁；K：评估信息、规避策略；L：快速改变飞行弹道；M：突然加速飞行；P：多弹头分导；N：巡航阶段生存下来的导弹。

2）防御方。a：天基和空中探测手段；b：通信中继卫星；c：综合信息系统；d：拦截武器装备；e：发射拦截武器。

3.3 突防阶段的Perti网模型

3.3.1模型

突防阶段时，由于导弹上主动雷达的导引头工作，敌方战舰上的侦察监视系统可以很容易探测到导引头发出的雷达信号。此时，敌方会有针对性地释放非常强的干扰信号对导引头进行干扰，同时也会利用战舰上各种武器对来袭的导弹进行拦截。所以，在这个阶段，导弹受到的威胁主要是对导引头的强干扰和各种舰载武器的拦截[4]。

按照对导弹突防阶段的划分，利用Perti 网对此阶段进行建模分析。导弹突防阶段的前后事件情况如表3所列，其Petri 网如图4所示

表3 智能反舰导弹突防阶段前后事件表

图4 智能反舰导弹突防阶段的Perti网模型图

智能反舰导弹突防阶段的主要事件有以下几项：

1）进入攻击区域；

2）搜索目标；

3）导弹智能化系统；

4）智能突防；

5）侦察信息系统发现并跟踪；

6）将侦察信息传到指挥中心；

7）将信息传到舰队中的各舰只；

8）干扰，拦截导弹。

3.3.2 事件发生条件及说明

1）进攻方。A：巡航中的导弹；B：雷达开机信息；C：多弹协同方式；D：突防策略。

2）防御方。a：敌舰上的侦察系统；b：跟踪信息；c：指挥中心；d：指挥决策信息；e：通信中继卫星；f：拦截方案；g：拦截武器；h：干扰信号；i：突防成功的导弹。

3.4 打击评估阶段的Perti网模型

3.4.1模型

打击评估阶段就是指智能反舰导弹攻击毁伤目标后对打击毁伤效果进行评估，并制定下一批次的打击策略。按照对导弹打击评估阶段的划分，利用Perti 网对此阶段进行建模分析。导弹打击评估阶段的前后事件情况如表4所列，Petri 网如图5所示。

表4 智能反舰导弹打击评估阶段前后事件表

图5 智能反舰导弹打击评估阶段的Perti网模型图

智能反舰导弹打击评估阶段的主要事件有以下几项：

① 领弹；② 智能活力分配；③ 打击舰艇的导弹；④ 导弹评估毁伤效果。

3.4.2 事件发生条件及说明

1）进攻方。A：多弹协同搜索；B：目标威胁评估；C：火力分配策略；D：战场态势感知；E：精确制导；F：战斗部；G：导弹智能化系统；H：毁伤；I：搜索目标毁伤信息；J：决策分析；K：敌舰艇编队。

2）防御方。a：敌舰艇编队。

4 结束语

智能反舰导弹的作战运用过程描述，是基于在远程、多平台、多弹协同以及在战场感知能力、反侦察能力等方面具有一定智能性的反舰导弹的设定上建立的。通过对智能反舰导弹作战过程的描述，以及应用Perti 网对智能反舰导弹的攻防对抗过程进行的描述，我们可以看到，发展一型智能反舰导弹在未来的战场作战中是具有一定的优势的。

[1]王绪智.反舰导弹突防技术[J].现代军事,2000(5):37-39.

[2]陈玉文.现代海战对智能型反舰导弹的军事需求[J].舰载武器,2009(2):7-10.

[3]夏国洪,王东进,花禄森,等.智能导弹[M].北京:中国宇航出版社,2008.

[4]罗小明,杨娟,吴钰飞,等.弹道导弹攻防对抗的建模与仿真[M].北京:国防工业出版社,2009:26-36.