基于重瞄任务的反舰导弹目标分配方法研究*

姜 鹏 王晶横 叶 兵

(1.海军航空兵学院 葫芦岛 125001)(2.海军航空工程学院 烟台 264001)



基于重瞄任务的反舰导弹目标分配方法研究*

姜 鹏1王晶横2叶 兵1

(1.海军航空兵学院 葫芦岛 125001)(2.海军航空工程学院 烟台 264001)

基于重瞄任务开展反舰导弹目标分配研究,对于反舰导弹的作战使用扩展具有较强的针对性和重要意义。在重瞄任务描述的基础上,分析重瞄需要考虑的因素,提出了两类重瞄任务的目标分配方法,最后进行了实例验证。该在线目标分配方法简单、清晰,便于实现,同时可根据需求方便修改。

反舰导弹; 重瞄任务; 目标分配

Class Number TJ760

1 引言

随着远程数据链的使用,反舰导弹的作战使用得到进一步扩展。重新瞄准就是反舰导弹使用扩展的重要体现。基于重瞄任务开展反舰导弹目标分配研究具有较强的针对性和意义。但目前,国内反舰导弹目标分配方法研究主要集中于反舰导弹多发射平台间的预先目标分配问题,如文献[1～2]通过建立反舰导弹射击有利度的概念,在航路规划的基础上,选择合理的攻击航路、攻击顺序和导弹的发射数量,实现多发射平台的协同作战。国外虽然基于重瞄任务开展了反舰导弹在线目标分配方法研究,如文献[3],但方法研究不够全面。本文将针对反舰导弹目标的在线目标分配问题,对重瞄任务进行描述,分析重瞄需要考虑的因素,提出目标分配方法,最后进行实例验证。

2 重瞄任务的描述

反舰导弹是在线可控的反舰导弹。多枚反舰导弹未通过弹间数据链进行相连。在出现下列情况时[4],由协同作战支持系统控制在线反舰导弹进行重新瞄准:

1) 高价值目标突现,或者原价值较低的目标突然升级为高价值目标,需要考虑选择附近飞行中的导弹进行攻击;

2) 预定攻击的目标已经被击毁或为假目标,预先分配攻击该目标的导弹在飞行途中,需要改变攻击目标;

3) 导弹失效,该导弹攻击的目标需要考虑选择附近的导弹进行攻击;

4) 其他战术任务调整:如改变攻击目标等。

经分析,上述四种情况可以归纳合并为两种情况。下面对这两种情况进行描述:

1) 第一种情况:反舰导弹M1,M2,…,Mn分别攻击目标T1,T2,…,Tn,飞行中的导弹Mn+1,Mn+2,…,Mm(m>n)预定的攻击目标被击毁或为假目标,需要选定目标进行攻击;

2) 第二种情况:反舰导弹M1,M2,…,Mn分别攻击目标T1,T2,…,Tn,目标Tn+1,Tn+2,…,Tp(p>n)没有分配的导弹,需要选定飞行中的导弹进行攻击。

3 重瞄时需要考虑的因素

在进行基于重瞄任务的目标分配当中,需要考虑到以下因素:

1) 目标的优先级P。目标舰船的优先级与目标的类型等有关系。一般而言,导弹首先攻击目标优先级高的目标。

2) 导弹的剩余航程S。导弹的剩余航程决定了导弹重瞄的范围。

3) 导弹到预定目标之间的航程S′。导弹接收新的航路需要时间,航程S′决定了导弹是否有足够时间进行重瞄。

4) 导弹与非预定目标之间的航路距离。

5) 导弹的重瞄次数l。重瞄次数与导弹的可靠性有关,重瞄次数少,则导弹的可靠性高。

6) 协同作战支持系统规划新航路和数据链传输新航路数据的时间。

4 目标分配方法设计

从重瞄任务的描述来看,重瞄任务分成两种情况。本节将分别基于重瞄任务两种情况进行目标分配方法的设计:

1) 第一种情况的目标分配方法设计:

设导弹Mn+1,Mn+2,…,Mm的剩余航程为(Sn+1,Sn+2,…,Sm),重瞄次数为(ln+1,ln+2,…,lm),T1,T2,…,Tn的优先级(P1,P2,…,Pn),导弹与目标之间的距离矩阵为

(1)

其中,di,j表示第i枚导弹攻击第j艘舰船的航路距离。

则第一种情况目标分配的步骤为:

步骤一:判定导弹Mn+i是否为可分配导弹。判定条件为:(1)ln+i小于重瞄允许的最大次数;(2)Sn+i不小于矩阵MT中第i行最小值。

步骤二:若Mn+i为可分配导弹。将矩阵MT中第i行元素值与Sn+i进行比较。若第i行中元素值小于Sn+i的个数为1,则Mn+i选择该目标;若第i行中元素值小于Sn+i的个数不为1,则需要综合比较,转步骤三。

步骤三:设第i行中值小于Sn+i的元素对应目标为(Tj1,Tj2,…,Tjs),则比较两个指标:(1)目标的优先级;(2)导弹与目标的航路距离。上述两个指标进行无量纲化和加权处理:

(2)

其中,1≤p≤s,ω1+ω2=1。ω1,ω2的设定反映重瞄的意图,前者反映重瞄趋向于重要目标,后者反映重瞄趋向于就近目标。比较qjp的大小,Mn+i选取最小的qjp,则确定重瞄的目标。

步骤四:i=i+1,转步骤一。

2) 第二种情况的目标分配方法

(3)

其中,di,j表示第i枚导弹攻击第j艘舰船的航路距离。

则第二种情况目标分配的步骤如下:

步骤一:对Tn+1,Tn+2,…,Tp进行优先级由高至低排序,得到目标序列Tj1,Tj2,…,Tj,p-n;令k=1,转步骤二。

步骤二:确定Tj,k候选导弹集合M″(k)。导弹Mi为Tjk的候选导弹必须满足下列条件:

(1)重瞄次数li小于重瞄允许的最大次数;

(3)Pi低于Tj,k的优先级;

(4)Mi导弹的剩余航程Si大于Mi与Tjk的航路距离。

步骤三:候选导弹集合M″(k)数目为1时,则该导弹为Tj,k的重瞄导弹;如果数目大于1,则转步骤四。

步骤四:设候选导弹集合M″(k)为(Mj1,Mj2,…,Mjs),则比较三个指标:(1)导弹的预定目标优先级;(2)导弹的剩余航程;(3)导弹与Tj,k的距离。上述三个指标进行无量纲化和加权处理:

(4)

其中,1≤p≤s,ω1+ω2+ω3=1。Stotal是导弹的总航程。ω1、ω2、ω3的设定反映重瞄的意图,ω1反映重瞄趋向目标优先级成本最小,ω2反映重瞄趋向于巡逻机会成本最小,ω3反映重瞄趋向于到达目标的时间最小。比较qjp的大小,取qjp最小的导弹,确定为Tjk重瞄导弹,同时该枚导弹不再进入候选导弹集合。

步骤五:k=k+1,转步骤二。

5 重瞄任务算例

设五个舰船目标的经纬度位置、优先级(共设为3级,3级为最高级)等如表1所示。为打击这五个目标,共发射五枚导弹,经目标分配后,五枚导弹分别攻击这五个舰船目标。发射后,发现目标1和目标5为假目标,对导弹1和导弹5进行重瞄。此时导弹1和导弹5的位置、剩余航程等参数如表2所示。

表1 舰船目标参数表

按照上述目标分配方法,导弹1和导弹5的重瞄结果如图1所示。其中,“菱形”表示导弹,“方形”表示目标。实线表示重瞄分配结果,虚线表示预先分配情况。导弹与目标之间的距离采用Bowring公式进行计算。

表2 需重瞄时导弹参数表

图1 重瞄任务分配结果图

6 结语

通过远程数据链,协同作战支持系统控制飞行中的导弹进行重新瞄准,可以缩短攻击目标的反应时间,提高了作战效率。基于重瞄任务的反舰导弹目标分配研究,为作战效率的提高提供支撑。该在线目标分配方法简单、清晰,便于实现,同时可根据需求方便修改。

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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

姜鹏,男,硕士,讲师,研究方向:导航制导与控制。

TJ760

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.12.008