多枚反舰导弹协同攻击在线目标分配

刘树衎,王航宇,卢发兴

(海军工程大学,湖北武汉　430033)



多枚反舰导弹协同攻击在线目标分配

刘树衎,王航宇,卢发兴

(海军工程大学,湖北武汉430033)

摘要:针对反舰导弹群协同打击在线目标分配问题,在多枚导弹区域覆盖攻击的基础上,建立多枚导弹在线目标分配模型,通过导弹与导弹之间的即时数据交互能力实现多弹协同攻击在线目标分配。

关键词:多反舰导弹;协同攻击;目标分配

修回日期： 2015-11-25

王航宇(1965-),男,教授,博士生导师。

卢发兴(1974-),男,博士,副教授。

随着反舰导弹技术的发展,多枚导弹协同打击已经成为未来对中远程运动目标实施精确打击的主要作战样式,通过对航路进行规划,将各自的末制导雷达搜索扇面联合起来形成更宽的搜索带[1-4],协同若干枚导弹实现区域覆盖平行搜索,在现代海战当中,敌目标信息的不确定和老化导致初始的目标分配不合理,大大增加了导弹的航路规划的难度和航路成本,降低了多枚导弹对目标实现饱和攻击的可能性。所以需要对多枚导弹协同攻击的在线目标分配问题进行研究。

目前,针对多平台武器火力分配(WTA)问题已经有了很多研究,如采用遗传算法、蚁群算法、禁忌搜索算法等[5],但是对于在线的多枚导弹目标分配问题研究较少。在线目标分配分为“人在回路”和“领弹-协同弹”两种方式,相比较而言,“人在回路”的在线目标分配与离线目标分配同样存在着目标精度差,目标分配不及时等问题,所以本文主要针对“领弹-协同弹”的多枚反舰导弹协同攻击在线目标分配问题研究。

1多枚导弹区域覆盖攻击模型

多枚导弹区域覆盖射击搜索方法主要分为平行搜索方法和机动搜索方法,通过多弹协同搜索,扩大导弹搜索扇面,提高导弹群的搜索能力。

两枚反舰导弹区域覆盖平行搜索示意图如图1所示:

图1　双弹区域覆盖平行搜索

图1中,原点O为目标散布中心,OA和OB分别为两枚导弹的瞄准点,b表示导弹导引头搜索视场角半锥角,S为目标机动距离。

三枚反舰导弹区域覆盖平行搜索示意图如图2所示。四枚反舰导弹区域覆盖平行搜索示意图如图3所示。

图2　三弹区域覆盖平行搜索

图3　四弹区域覆盖平行搜索

与传统的单发或两枚齐射的反舰作战样式相比,多枚反舰导弹齐射并进行平行搜索能够在较大程度上提高对目标的捕捉概率。

2多弹协同攻击目标分配模型

在上面提出的多枚反舰导弹区域覆盖射击方案的基础上,实现对目标的饱和攻击,需要满足时间协同、空间协同以及频率协同(有伴飞诱饵时,同时需要满足伴飞诱饵协同)等条件。

反舰导弹发射前的目标分配重点是根据敌我火力配备确定导弹发射数量,当导弹发射后,弹药消耗量已经确定,为了应对时刻变化的战场态势,需要在线进行目标的再次分配,目的是极大化目标毁伤价值,使作战费效比降到最低。

当某一时刻,领弹群中的某一枚导弹发现目标后,通过数据链将目标信息分发至从弹群中的其他导弹,开始进行目标分配,目标分配时需要避免弹道交叉,所以采取对每一个目标平均分配从弹的方式,目标分配模型如图4所示。

图4　平行搜索目标分配模型

初始条件如下:反舰导弹群均以Vw的速度进行匀速直线飞行航向为Cwc,海面目标T1,T2,…TN的初始坐标为(xmcn,ymcn),航速为Vmn,航向为Cmn,n=1,2,…N。

在每一个时刻t,对于目标坐标(xt,i,yt,i),i∈Γ与导弹坐标(xm,j,ymj),j∈Ω。求取目标中心：

(1)

以及目标散布协方差矩阵：

(2)

正交化D(xt,i,yt,i)T,即

(3)

(4)

(5)

进行目标分配:

j∈Ω;

6)分配γ给第η个目标,若分配给第η个目标的导弹数量达到nη,则用Γ-{η}替换Γ并重复步骤2)～6),直至所有导弹被分配完毕。

3多弹协同攻击在线目标分配实现

假设在领弹群发现目标信息后,通过数据链将已发现的目标指示数据实时传送给后续从弹,目标指示信息如图5所示,根据以上目标分配模型,立刻对导弹协同攻击群进行目标分配,并实时根据更新后的目标信息对各枚导弹进行目标重分配。

图5　目标和导弹实时位置信息

假设从弹群发射了16枚反舰导弹实施协同攻击,导弹和目标的相对位置实时关系如图5所示,可以发现目前在t1时刻探测平台共发现了5个敌目标,根据目标在线分配模型,对各枚反舰导弹进行目标分配可得到图6的结果。

图6　t1时刻在线目标分配结果

在飞行一段时间后,在t2时刻,前出探测平台(领弹群)发现了一个新增敌目标,从弹群重新分配打击目标,如图7所示。

图7　t2时刻在线目标分配结果

经过第一轮领弹群的试探打击,在t3时刻由于敌目标已被摧毁或者发现假目标导致敌目标消失2个,变为4个敌目标,此时从弹群立刻重新分配打击目标,如图8所示。

图8　t3时刻在线目标分配结果

由于前出平台(领弹群)已失去预警探测功能,后续打击过程依靠多枚反舰导弹的协同航路规划进行展开,对较为精确的敌目标实施协同饱和攻击。

4结束语

多枚导弹编队攻击,是未来海战场上将重点发展的反舰作战形式,其优势在于同时发动攻击的导弹数量多,扩大了导引头搜索区域,能够将战前捕捉到的目标概略信息进一步细化,减少搜索盲区。如果没有好的目标分配策略,可能会造成弹道交叉,进而导致相互碰撞,也可能由于路径规划不合理,使攻击时间较长,给敌方舰艇留下较多时间进行防空准备,最后作战任务失败。尤其是战场态势时刻在发生变化,打击前所进行的规划准备在打击过程中有可能因时效性而不再适用,因此,反舰导弹的在线目标分配与航路规划显得更加重要。

本文根据多枚导弹区域覆盖射击的基本模型对多枚导弹在线目标分配问题进行了研究,建立了多枚导弹协同攻击目标分配模型,并以时间变化为轴,实现了多弹在线目标分配,将即时作战资源最大化调动。

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Online Target Assignment for Cooperative Attack of Anti-ship of Multiple Missiles

LIU Shu-kan, WANG Hang-yu, LU Fa-xing

(Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract:Aimming at the problem of online target assignment of anti-ship missile group cooperative attack, and on the basis of multi-missile area coverage attack, the online target assignment model of multi-missile is established which realized online target assignment of multi-missile coordinated attack by instant data interaction between missile and missile.

Key words:anti-ship of multi-missile; cooperative attack; target assignment

作者简介：刘树衎(1989-),男,湖北武汉人，博士研究生,研究方向为舰载反舰导弹协同作战。

收稿日期：2015-09-02

中图分类号:TJ761.14；E911

文献标志码:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.009

文章编号：1673-3819(2016)01-0038-03