预警机仿真作战评估分析的研究

谢丹妮

（四川大学计算机学院，成都610065）

0 引言

随着高精尖技术军事装备迅猛发展，预警机必将成为现代战争不可缺少的武器装备，同时在这个仿真技术与军事相结合的时代，军事练习主要靠仿真作战，因此研究预警机的仿真作战评估分析就显得尤为重要。而本文主要采用通过对探测情况、引导成功率以及引导结果的计算作为预警机的仿真作战评估分析结果。

1 预警机评估指标计算

1.1 探测情况统计

探测情况统计主要是抱愧本次仿真的空战流程中，预警机所探测到的敌方目标以及探测到敌方目标的时间段，即探测到的开始时间和结束时间，同时还包括预警机在本次仿真空战流程中的雷达探测总覆盖面积和雷达强扫面积。

预警机所探测到的敌方目标以及时间段主要是利用在仿真过程中已知雷达对空探测半径以及预警机与敌方目标的位置信息，计算预警机与敌方目标的距离与对空探测半径相比较，当距离小于等于半径时，则说明该目标被预警机所探测到，并记录下时间与目标ID，每隔1s 计算一次，直到距离大于半径时，说明该目标已出预警机探测范围，则记录下时间，得到探测结束时间。

雷达探测总覆盖面积和雷达强扫面积需要用到雷达强扫状态的半径r，雷达探测总覆盖面积会根据预警机在仿真流程中的巡逻模式相关，预警机的巡逻模式包括三种：8 字巡逻、圆式巡逻和操场式巡逻。圆式巡逻的探测覆盖面积相当于一个圆环的面积，已知探测半径与巡逻半径可求该圆环的面积；操场式巡逻面积相当于是求两个半圆环和两个长方形的面积，半圆环的宽度等于巡逻短边长度的一半与雷达扫描半径的差，长方形的长度等于巡逻长边的长度减去巡逻短边的长度，长方形的宽度等于半圆环的宽度，由此可求操场式巡逻面积；8 字巡逻面积的圆部分与操场式巡逻面积算法相同，而两条斜边相当于求两个三角形的面积差，大的三角形的底长为巡逻短边的长度，高等于巡逻长边的长度减去一个三角形的底边长度，小的三角形的底边为大三角形底边的长度减去雷达扫描半径的两倍，小三角形的高度为大三角形的高度减去雷达扫描半径，由此可求9 字巡逻的雷达覆盖面积。

1.2 引导成功率

预警机的引导包括两个方面，分别为截击引导与飞行引导，而截击引导分为一次转弯截击、二次转弯截击和再引截击，飞行引导分为返航结算、空域飞行、航线飞行、引导会合和空中加油。

截击引导是否成功是由水平引导是否成功和垂直引导是否成功同时判断的，当水平引导和垂直引导同时达到成功的要求时，本次截击引导才算成功。下面分别介绍水平引导成功率与垂直引导成功率的计算模型。

水平引导成功率计算根据舰载机的武器系统性能指标，只有当舰载机能够到达敌方目标一定距离范围、方位范围内时，才能对敌方目标发起有效攻击，由于引导距离最大允许误差和引导方位最大允许误差难以确定，导致无法直接计算距离引导成功率和方位距离成功率。因此，将这两种成功率定为水平引导成功率，在水平引导成功率的计算中引入距离、方位指标。水平引导成功率算法模型如图1 所示。

图1 水平引导成功率算法模型图

表1 水平引导成功率算法模型参数及函数表

垂直引导成功率计算根据舰载机的武器系统性能指标，只有当舰载机能够到达敌方目标一定的绝对值高度差范围内时，才能对敌方目标发起有效攻击。因此，在计算垂直引导成功率时引入迎敌高度差。垂直引导成功率计算模型如图2。

图2 垂直引导成功率算法模型图

表2 垂直引导成功率算法模型参数及函数表

飞行引导的失败情况主要来自于在某一舰载机在被引导的过程中又被另外一条引导指令所中断，这时本次引导算作一次失败，而其他情况暂时不考虑。

1.3 引导结果信息

引导结果信息包括预警机每一次引导成功与否，本次引导所花的总时间，对于截击引导而言还包括攻击距离、切入角、攻击高度的实际值与理论值的比较。对于飞行引导而言还包括本次引导的中断时间。其中实际值是根据仿真过程中，当引导结束时，根据被引导的舰载机与目标机的实际位置来及算攻击距离、切入角与攻击高度的，而理论值为在计算路线时所输入理论参数，由于舰载机的速度、高度限制，有可能会导致引导结束后舰载机的所在位置与预估不同，因此也就存在截击误差，截击误差即为判断本次截击是否成功的标准，当实际值与理论值的差是在截击误差范围内时，还是算作本次截击成功，否则算作失败，或是在执行某一指令时，本指令还未执行完成，就被另外一条新的指令所中断，那么上一条指令也算执行失败，

2 软件应用

根据以上评估分析的方法，设计与实现了一个预警机评估分析软件，该软件分为评估分析控制模块、评估分析可视化模块、评估指标计算模块，通过统一的数据库接口实现对仿真记录数据库内数据的访问。评估分析软件的组成具体如图3 所示。

图3 评估分析软件功能模块组成

评估分析软件主要通过统一数据库接口读取仿真记录数据库中的仿真数据，将仿真数据做目标结构化处理，显示到人机交互界面中，提供台位操作人员对评估内容做选择；然后台位操作人员再对选择的目标做评估指标设置，这里有三种指标可设置水平引导成功率、垂直引导成功率、预警机引导效率；然后台位操作人员需提供一套评判基准数据，系统内部通过评估指标、仿真数据和评判基准数据计算出评估结果；台位操作人员再选择评估结果显示方式（曲线图、柱状图、饼图）；台位操作人员也可对仿真数据进行态势回放，再次对态势做分析判断；评估分析软件主要由三大模块和一个通用接口组成，分别是评估分析控制模块、评估分析可视化模块、评估指标计算模块和数据库接口，具体如如图4 所示。

（1）通用接口层

评估分析软件通过数据库接口采集仿真记录数据库中的记录数据和系统数据库中的基础参数数据，为上层功能提供数据支撑。

（2）业务功能层

通过评估分析控制向评估指标计算提供参数数据，通过数据库接口向评估指标计算提供记录数据，然后计算出评估结果，并且可以对结果做可视化处理。

（3）人机交互界面

评估参数设置为评估指标计算提供计算基础参数；仿真回放可再次对仿真过程做综合二三维战场态势呈现；评估计算结果可在人机交互界面中做可视化显示。

图4 评估分析软件结构图

3 结语

预警机系统是一个以情报子系统、指挥通信与导航子系统和数据处理子系统为主的作战综合体，其复杂程度是不言而喻的，要精确评估其作战效能目前还存在较大的困难。本文阐述的评估方法能够基本实现其指标量化的评估，为预警机系统的建立提供了一定的依据。