雷达组网资源管控模型与流程研究

叶朝谋，丁建江，金江，王卫士

(1.空军预警学院，湖北 武汉430019;2.95112部队，广东 佛山528227;3.94005部队，甘肃 酒泉735000)

1 引言

雷达组网系统(Netted Radar System，NRS)因具有体制分集、能量分集、频率分集、信息互补、空间分集等诸多优势，已成为当前雷达探测技术研究热点之一。随着雷达目标不断呈现“隐、低、慢、高、快、小”等特性，再加上日益复杂的探测环境，雷达组网系统有限的探测资源越来越难以满足现代战争对预警情报的要求。如何从体系探测效能出发，针对目标环境与任务等变化适时快速优化管控有限探测资源，充分发挥与挖掘系统探测潜能，正成为雷达组网系统当前迫切需要解决的一个关键问题。已有相关研究［1，2，3，4，5，6］对资源管控的功能、结构、技术方法等进行了分析，但对NRS如何实现各项管控功能等这些系统整体作战应用方面问题还缺乏系统深入研究。

2 资源管控设计原则

NRS资源管控涉及内容很多，针对不同情况所需要采取的管控调整措施复杂多变，因此在资源管控优化设计时应充分考虑到多方面要求，使其达到协调一致，其遵循的原则是:

(1)管控结构分级化。NRS需要管控的内容主要包括:装备选择、优化部署、目标分配、任务调度、雷达模式与参数设置、融合算法与参数选择等。上述各项管控功能分别有各自的特点与难点，通过一步解决所有优化管控问题使得NRS探测效能最大化几乎是行不通的。采用分级化管控结构是实际可行且广泛使用的方法，一般是按管控功能层次来进行分级管控，如通常采用的二级宏观/微观管控结构。

(2)任务管理预案化。战时作战态势瞬息万变，进行态势分析与探测资源调整的时间极其有限。因此，战前应根据作战形势进行周密的作战任务分析，并根据任务特点预先制定多种作战预案以及各种情况下的备选预案。预案包括不同目标特性分析、不同战场环境考虑、雷达选择、优化部署、雷达工作模式设置、融合算法选择、探测效能仿真模拟等环节。每种预案按功能分步完成，最后作仿真比较，优选出较好的几种方案保存以备调用。

(3)控制调整模式化。战前预案一般难以完全匹配战时复杂环境，必须在预案的基础上进行探测资源实时优化调整。对于指战员来说，做到灵活控制探测资源是有相当难度的。为了适应环境快速变化与符合易操作性要求，应采取模式化分级管控，即分别针对不同任务情况，将装备选择、工作模式、功率管理、频率选择、波形形式、检测门限、融合算法等一系列内容进行模式化封装，实现模式化调用。

(4)控制方式多样化。由于不同任务对情报质量、内容、时间要求等不同，可采用不同管控方式满足多样化信息需求。如针对反导预警时间紧、情报质量要求高的特点，可采用紧密管控方式，形成预警打击一体化管理，整个控制管理过程自动构成一个反馈闭环。针对防空任务中战斗机只需要敌方目标信息即能够独立执行空中拦截任务的特点，可采用松散管控方式，NRS生成与战斗机位置有关的目标信息。针对防空任务中战斗机对指挥所警示的大量目标执行拦截任务，可采用散播管控方式，NRS生成与某个特定位置或信标有关的目标袭击的信息。

图1 NRS资源闭环管控功能模型

图2 基于模式化NRS资源闭环管控模型

3 雷达组网资源管控模型

图1给出一种由探测、信息融合、资源管控、人机交互、数据库等模块组成的NRS探测资源闭环管控功能模型，是一典型的闭环反馈-实时调整系统。信息融合模块对探测模块输入的目标信息进行处理分析，形成综合目标态势与探测效果评估，结果送给人机交互模块与资源管控模块;指挥操作人员根据综合态势变化、探测效果以及资源管控辅助决策意见，作出资源调整决策;资源管控模块根据目标、环境、资源变化适时给出探测方案调整建议，或对指挥人员调整方案进行评估，并将最后确定的控制调整方案生成控制时序命令，当确定不需调整时则继续执行原方案;最后探测资源根据收到的控制命令调整相应的探测模式与参数，从而获取更多更准确的目标信息。

为了满足环境快速变化与易操作性要求，采取模式化管控是方便可行的途径，基于某雷达组网系统研制与作战使用的基础上，可将图1进一步细化为如图2所示的基于模式化的闭环管控模型。

4 雷达组网资源管控流程

从时间上来划分，雷达组网系统整个作战管理控制流程可分为战前预案拟制、战时实时控制与调整、战后修改完善数据库三部分，重点在前两部分，如图3所示。

图3 NRS资源管控流程图

4.1 战前预案拟制

战前预案拟制阶段主要包括雷达装备配置与优化部署、组网探测模式设计二个方面。

(1)组网雷达配置与优化部署。全面深入分析所负责区域综合作战任务，在保证重点区域或重要任务探测性能同时兼顾其它探测需求，量化雷达组网系统应达到的主要威力范围与信息质量要求，选定雷达的数量与类型，通过效能仿真评估选出优化部署方案。战场目标与环境变化具有突然性与快速性特点，留给预警探测系统的反应时间极短，战时进行实时雷达机动部署与补充或更换的可能性较小，因此战前装备配置与优化部署应更加关注策略长期有效性，延长组网系统的使用时间，要考虑到未来系统可用性，如生存能力、可扩展性、任务变化等，而不仅仅是考虑精度与识别性能等。

(2)组网探测模式设计。为了适应环境快速变化与满足易操作性要求，应采取模式化分级控制策略，即分别针对不同任务情况，将开机雷达、雷达工作模式与参数以及融合算法等一系列内容进行组网探测模式化封装，实现模式化调用。组网探测模式应是基于某种雷达部署情况下进行的，当雷达部署情况有所变动时也应采取相应调整。组网探测模式设计主要包括以下内容:①开机雷达选择:根据各站雷达配置情况，合理选择各站开机雷达与型号，通常并不需要开启各阵地所有雷达;②雷达工作模式与参数选择:根据已选各站开机雷达与部署情况，预先确定各雷达工作模式或参数，主要包括天线转速、发射功率、工作频点、波形、信号处理方式与检测门限等;③融合算法与参数选择:根据所选雷达及其工作模式与参数设置，合理选择组网中心融合算法和参数，包括信息源选择、相关波门、滤波参数等;④附属资源选择:根据需要合理选择通信链路、告警设备、诱饵设备、干扰设备等配属资源。

4.2 战时实时控制与调整

战时实时控制与调整阶段主要是作战预案的应用与调整，即选择作战预案，并根据作战任务、战场环境、探测资源、探测效果等变化进行方案实时性调整，直至完成作战任务。整个控制过程是一个闭环反馈型的实时调整过程:根据当前空情态势选择相应的作战预案并生成控制指令，探测资源接受控制指令执行相应探测任务;探测信息经信息融合处理形成综合空情，同时进行资源状态评估与探测效果评估;系统根据综合态势、探测效果以及资源状态变化作出资源调整决策或提出控制调整辅助建议供指挥人员参考;最后确定的控制调整方案生成控制时序命令，不需调整时则继续执行原方案。

资源实时控制与调整主要包括雷达发射开关控制、工作模式及参数选择、融合算法选择与融合参数优化等。总体上讲，资源实时调整与控制应具有以下四个特点:①实时性。防空反导预警探测系统反应时间短，战机稍纵即逝，必须保持对隐身目标的连续稳定跟踪，因此，NRS要求具有快速适应目标环境、作战任务等变化的能力。②离散性。考虑到目标跟踪的连续性与稳定性要求，资源调整与控制应根据不同探测效果进行分级管控，当探测效果低于某个规定水平时，则实施相应级别程度的调整控制，因此管控应是在特定时机进行的非连续性的分级化调整。③短期性。预案实时调整主要基于NRS探测效果与当前状态，寻求优化组网系统的某一项或少数几项探测跟踪性能，但不考虑此管理调整方案以后的行为，通常仅考虑以下标准中的一种:目标探测概率最大化、最小化目标跟踪误差、最大化探测范围等。④小幅性。预案实时调整的实时性与短期性特点来看，应优先考虑探测资源微调方案，如确有必要才谨慎采用大幅度调整方案如机动部署等，因为资源大幅度调整时间要求较长，将对目标稳定跟踪产生不良影响，且调整后探测效能难以精确评估。

4.3 战后修改完善数据库

战后修改完善数据库阶段主要是对实际作战经验进行总结分析，分析各类情况下探测效能较好的方案，从而不断修改完善预案库与作战指导方针。

传统的雷达指挥控制系统不具备智能化决策与远程自动控制能力以及工作状况自动监视等功能，指挥人员难以对所属雷达进行实时协调指挥，这种指挥决策存在反应慢、协同难、随意性、效率低等一系列问题。由前面分析可知，相比传统指挥控制系统而言，上述基于模式化闭环管控方式使得指挥控制、火力打击与传感器系统联系更加紧密，具有管控模式化、闭环反馈、人在闭环、智能决策、资源监控等特点，因此具有指挥决策反应快、决策更科学、简单易操作、控制管理更灵活等优点，还能实现传统指挥控制系统无法完成的复杂组网工作模式，如组网闪烁发射等。

5 结束语

本文针对NRS资源优化管控，从作战应用方面分析了NRS资源管控的设计原则，提出了基于模式化资源闭环管控模型，并分析了其作战管理控制流程等，可直接应用于NRS作战管理。随着科学技术的不断发展，各种威胁目标将对预警探测系统提出更加严峻的挑战，作为雷达探测的重要技术途径之一，NRS探测资源优化管控技术也需要不断发展完善。

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2 BENASKEUR A R，RHEAUME F.Adaptive Data Fusion and Sensor Management for Military Applications［J］.Aerospace Science and Technology，2007(11):327-338.

3 XIONG N，SVENSSON F.Multi-sensor Management for Information Fusion:Issues and Approaches［J］.Information Fusion，2002(3):163-186.

4 邵锡军，徐进.雷达网预警探测系统雷达资源管理技术研究［C］.第九届全国雷达学术年会论文集，2004:69-73.

5 杨秀珍，何友，鞠传文.传感器管理的结构与微观传感器管理仿真［J］.系统工程与电子技术，2004，26(11):1581-1584.

6 丁建江，周琳，华中和.基于点迹融合与实时控制的雷达组网系统总体论证与设计［J］.军事运筹与系统工程，2009，23(2):21-24，47.