多目標(biāo)作戰(zhàn)的攻擊策略與關(guān)鍵問題分析

周蓓蓓 徐勝利 馬 駿 劉 玨

1. 南京理工大學(xué)，南京210094 2. 上海機(jī)電工程研究所，上海201109

1 空襲體系形成帶來的新問題

在空襲與防空之間不斷增長的矛盾對(duì)抗中，防空導(dǎo)彈得到了長足發(fā)展，從第1代防空系統(tǒng)發(fā)展到目前研究的第4代防空體系，武器從單一的平臺(tái)對(duì)抗到聯(lián)合布防再到系統(tǒng)對(duì)抗，未來戰(zhàn)爭越來越趨于體系與體系的對(duì)抗，尤其是以精確制導(dǎo)武器為主的攻擊體系與以空/空、地/空和艦/空導(dǎo)彈等為主的防御體系之間的對(duì)抗。在未來戰(zhàn)爭中，空襲突防模式復(fù)雜，目標(biāo)很有可能受到多平臺(tái)發(fā)射的多枚導(dǎo)彈的大密度、多方向、多層次和連續(xù)的攻擊，且常規(guī)作戰(zhàn)模式由過去的單一作戰(zhàn)飛機(jī)之間的對(duì)抗，轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N飛機(jī)編隊(duì)聯(lián)合群體的體系與體系的對(duì)抗[1]。戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)抗環(huán)境也日益復(fù)雜：一方面，導(dǎo)彈武器裝備全天時(shí)全天候作戰(zhàn)，自然環(huán)境中的雨、雪、風(fēng)、云、雜波等復(fù)雜氣象因素和干擾因素、以及武器裝備和電子干擾裝備等構(gòu)成的人為對(duì)抗因素共同構(gòu)成了復(fù)雜的對(duì)抗環(huán)境；另一方面，隨著武器信息化水平的提高和作戰(zhàn)使用模式的多樣化，現(xiàn)代戰(zhàn)爭的戰(zhàn)場(chǎng)空間更加立體、多維和擴(kuò)展，并呈現(xiàn)非線性、非接觸和非對(duì)稱的特性，陸、海、空、天、信息、網(wǎng)絡(luò)和心理等各種復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)空間相互聯(lián)結(jié)、重疊，形成了全方位、大立體、全領(lǐng)域和多層次的戰(zhàn)場(chǎng)空間。這將是未來空戰(zhàn)的基本特征，傳統(tǒng)的單導(dǎo)彈攻擊防御作戰(zhàn)模式已無法滿足日益復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的空戰(zhàn)任務(wù)需求[2]。

與單一目標(biāo)的防御不同，復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的多目標(biāo)空襲體系的形成給防空導(dǎo)彈體系帶來的問題是多方面的。為應(yīng)對(duì)多目標(biāo)飽和攻擊和多目標(biāo)空襲體系的軍事威脅，隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)的發(fā)展，多彈協(xié)同已成為防空導(dǎo)彈發(fā)展的重要方向之一，提供了一種能夠快速反應(yīng)和具有強(qiáng)大火力打擊能力的武器系統(tǒng)，可以完成單枚導(dǎo)彈不可能完成的任務(wù)，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)突防、生存和毀傷目標(biāo)的能力[3]。

2 多彈協(xié)同系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

近年來，多導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)問題的研究越來越受到世界強(qiáng)國的關(guān)注。俄羅斯“花崗巖”超聲速反艦導(dǎo)彈、美國新一代作戰(zhàn)系統(tǒng)“網(wǎng)火”以及新型動(dòng)能多攔截武器等是網(wǎng)絡(luò)化導(dǎo)彈集群作戰(zhàn)系統(tǒng)的典型代表[4]。多導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)以調(diào)整作戰(zhàn)理念、適應(yīng)未來作戰(zhàn)環(huán)境為目的，打破發(fā)射后各導(dǎo)彈之間沒有聯(lián)系與合作的傳統(tǒng)作戰(zhàn)思想，將參戰(zhàn)的所有導(dǎo)彈構(gòu)成一個(gè)作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)，在指揮控制中心的調(diào)控和管理下，目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和各導(dǎo)彈間互相通信、取長補(bǔ)短、相互協(xié)作，執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)方式[5-6]。與單枚導(dǎo)彈相比，多彈協(xié)同系統(tǒng)還具有以下技戰(zhàn)術(shù)特點(diǎn)：

1)探測(cè)距離遠(yuǎn)，攻擊區(qū)域大

多彈協(xié)同系統(tǒng)具有時(shí)間、空間和功能上的分布多樣性和并行性的特點(diǎn)，可以同步執(zhí)行任務(wù)，通過陸、海、空和天等多個(gè)發(fā)射平臺(tái)探測(cè)單元組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)超視距制導(dǎo)，擴(kuò)大跟蹤、制導(dǎo)距離，大大提高了作戰(zhàn)效率并擴(kuò)大導(dǎo)彈的攻擊區(qū)域。

2)抗干擾強(qiáng)，反隱身性能好

抗干擾及反隱身是多彈協(xié)同系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，單一頻段或模式的制導(dǎo)體制受各自性能弱點(diǎn)的局限，已不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)的需要，由多種模式的導(dǎo)引頭參與多彈制導(dǎo)，既能充分發(fā)揮各單一制導(dǎo)模式的優(yōu)點(diǎn)，又可以相互彌補(bǔ)不足，形成制導(dǎo)系統(tǒng)性能的綜合優(yōu)勢(shì)，不但其制導(dǎo)精度，其抗干擾性能、反隱身性能和對(duì)群目標(biāo)的識(shí)別跟蹤能力等也明顯優(yōu)于單一模式的制導(dǎo)系統(tǒng)。

3)戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用靈活，任務(wù)配置多樣

多彈協(xié)同系統(tǒng)的突出特點(diǎn)是戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用靈活，任務(wù)配置多樣。依據(jù)不同的作戰(zhàn)任務(wù)以及具體的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境選擇最佳的方案并搭載不同的作戰(zhàn)功能載荷，執(zhí)行偵察、探測(cè)、制導(dǎo)、通信中繼、電子對(duì)抗、火力攻擊和戰(zhàn)毀評(píng)估等多種作戰(zhàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多枚導(dǎo)彈之間的聯(lián)合和協(xié)同，獲得最大的作戰(zhàn)效能。

4)低成本，費(fèi)效比高

多彈協(xié)同系統(tǒng)可以采用衛(wèi)星導(dǎo)航、微機(jī)械導(dǎo)航、激光制導(dǎo)等低成本導(dǎo)航與制導(dǎo)設(shè)備，根據(jù)平臺(tái)探測(cè)系統(tǒng)的信息、自身傳感器的感知信息以及通過數(shù)據(jù)鏈與其他導(dǎo)彈武器之間進(jìn)行的信息的互聯(lián)互通，利用多源數(shù)據(jù)融合算法達(dá)到導(dǎo)航、制導(dǎo)的精度，實(shí)現(xiàn)協(xié)同制導(dǎo)、巡邏攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)。不僅能夠達(dá)成預(yù)期毀傷效果，還可以避免高價(jià)值精確制導(dǎo)導(dǎo)彈過多的消耗，降低成本，獲取最佳作戰(zhàn)效益。

5)多功能、多用途拓展便捷

多彈協(xié)同系統(tǒng)為導(dǎo)彈改進(jìn)、改型和趨向多功能、多用途系統(tǒng)創(chuàng)造前提條件：①選用不同的模塊就可以組成一個(gè)完整的導(dǎo)彈系統(tǒng)，通用性和任務(wù)適應(yīng)性強(qiáng)；②便于新技術(shù)的應(yīng)用，只要設(shè)計(jì)和更換個(gè)別模塊即可提高導(dǎo)彈性能，縮短研制周期，節(jié)省研制費(fèi)用，提高導(dǎo)彈的使用壽命。

國內(nèi)針對(duì)多彈協(xié)同系統(tǒng)進(jìn)行的大量研究多偏重于研究單項(xiàng)具體技術(shù)，而較少從總體角度對(duì)導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)體系架構(gòu)和關(guān)鍵支撐技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)闡述。本文首先對(duì)面向多目標(biāo)作戰(zhàn)應(yīng)用的多彈協(xié)同體系架構(gòu)進(jìn)行描述，然后就協(xié)同作戰(zhàn)過程中亟待解決的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析，可為相關(guān)研究人員提供一定的參考。

3 多彈協(xié)同體系架構(gòu)及作戰(zhàn)過程

3.1 多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

本文根據(jù)多目標(biāo)空襲作戰(zhàn)需求，提出一種應(yīng)用于防空武器的多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系，面向多目標(biāo)作戰(zhàn)的多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括集群目標(biāo)、目標(biāo)探測(cè)平臺(tái)、指揮控制平臺(tái)、多彈系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)幾大部分組成。

圖1 多彈協(xié)同體系架構(gòu)組成示意圖

集群目標(biāo)即作戰(zhàn)對(duì)象為群目標(biāo)，如：編隊(duì)?wèi)?zhàn)機(jī)、無人機(jī)群和巡航導(dǎo)彈等。

探測(cè)平臺(tái)主要用于天基、空基和地基探測(cè)裝備相結(jié)合的探測(cè)方式，探測(cè)獲取多目標(biāo)相對(duì)探測(cè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)信息；導(dǎo)航裝置獲取探測(cè)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)信息；信息處理單元對(duì)輸入信息進(jìn)行濾波與融合處理，計(jì)算獲得探測(cè)平臺(tái)、目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息；接收/發(fā)送單元接收作戰(zhàn)體系管理指令，發(fā)送目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息。

指揮控制平臺(tái)主要用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)對(duì)各類戰(zhàn)場(chǎng)感知手段的信息的有效接口，接收目標(biāo)探測(cè)平臺(tái)、導(dǎo)引頭發(fā)送的目標(biāo)信息，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息融合，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息的實(shí)時(shí)發(fā)布與更新控制、任務(wù)規(guī)劃和更新、航跡規(guī)劃等作戰(zhàn)信息綜合管控功能。

多彈系統(tǒng)是指可從多平臺(tái)發(fā)射、導(dǎo)彈集群協(xié)同的形式對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行攻擊，其中集群設(shè)定一枚領(lǐng)彈，多枚從彈，采用紅外、射頻及多模等多種模式制導(dǎo)方式使導(dǎo)彈由中制導(dǎo)轉(zhuǎn)入末制導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)識(shí)別與跟蹤、在線威脅判斷與目標(biāo)重分配、目標(biāo)重選擇等一系列智能化攻擊策略；導(dǎo)航裝置獲取導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)信息；指令處理對(duì)目標(biāo)探測(cè)平臺(tái)及導(dǎo)引頭輸入信息進(jìn)行處理，計(jì)算初、中及末制導(dǎo)指令，對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)過程的切換進(jìn)行管理；飛行控制按指令處理信息控制導(dǎo)彈機(jī)動(dòng)飛行，完成制導(dǎo)過程；接收/發(fā)送，接收目標(biāo)探測(cè)平臺(tái)發(fā)送的目標(biāo)信息，發(fā)送導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)信息。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是鏈接集群導(dǎo)彈精確打擊多目標(biāo)體系中各要素的紐帶，其物理載體即為數(shù)據(jù)鏈，數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)且詿o線傳輸為主，按照統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議，鏈接傳感器平臺(tái)、指揮控制平臺(tái)和集群導(dǎo)彈，實(shí)時(shí)處理和分發(fā)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、指揮引導(dǎo)、戰(zhàn)術(shù)協(xié)同、武器控制等格式化信息的系統(tǒng)，其本質(zhì)是一種高效傳輸、實(shí)時(shí)分發(fā)格式化消息的信息鏈路。

3.2 多彈協(xié)同作戰(zhàn)過程分析

多彈協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)是將各類協(xié)同作戰(zhàn)平臺(tái)上的傳感器、武器、指揮控制設(shè)備及火力控制設(shè)備等跨平臺(tái)裝備靈活組合、構(gòu)成一體的廣域作戰(zhàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的基礎(chǔ)，它將分布于各平臺(tái)上的裝備組合成為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)設(shè)備或裝備間的協(xié)同作戰(zhàn)能力，有效提高諸兵力、作戰(zhàn)單元及武器裝備的整體作戰(zhàn)能力。在面向多目標(biāo)的多導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)過程中，主要包括以下幾個(gè)階段：

1)多彈集結(jié)段

探測(cè)平臺(tái)對(duì)空中多個(gè)目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行跟蹤、識(shí)別、火控計(jì)算，通過指揮控制平臺(tái)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)開展目標(biāo)信息融合、目標(biāo)威脅分析及航跡規(guī)劃等，完成各枚導(dǎo)彈的發(fā)射平臺(tái)、發(fā)射時(shí)序、時(shí)間間隔及航路，編隊(duì)集結(jié)區(qū)域和集結(jié)時(shí)間等任務(wù)規(guī)劃，然后通過遠(yuǎn)距數(shù)據(jù)鏈通知各發(fā)射平臺(tái)按照規(guī)劃好的發(fā)射時(shí)序發(fā)射導(dǎo)彈，導(dǎo)彈發(fā)射后按照規(guī)劃的航路在指定時(shí)刻飛至集結(jié)區(qū)域，初步形成編隊(duì)隊(duì)形，然后通過彈間數(shù)據(jù)鏈完成信息交換和相對(duì)導(dǎo)航解算，啟動(dòng)編隊(duì)保持控制策略進(jìn)一步精調(diào)編隊(duì)隊(duì)形。

2)多彈飛控段

導(dǎo)彈發(fā)射后集結(jié)成彈群編隊(duì)，按照某種決策準(zhǔn)則，將不同位置、不同價(jià)值的目標(biāo)分配給不同的導(dǎo)彈，避免重復(fù)攻擊和遺漏，并通過遠(yuǎn)距數(shù)據(jù)鏈把正在攻擊的各個(gè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息傳輸給相配對(duì)導(dǎo)彈。通過對(duì)編隊(duì)的保持與控制以提高彈群的導(dǎo)航精度、實(shí)現(xiàn)多發(fā)導(dǎo)彈同時(shí)到達(dá)目標(biāo)區(qū)域。在此過程中要根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)需求保持彈群編隊(duì)隊(duì)形或進(jìn)行隊(duì)形變換，甚至加入新的彈群成員或分解變換成幾個(gè)小彈群。

3)多彈攻擊段

彈群編隊(duì)到達(dá)多目標(biāo)區(qū)域后，多彈實(shí)現(xiàn)目標(biāo)截獲，在這段飛行期間需要進(jìn)行協(xié)同搜索目標(biāo)，協(xié)同攻擊等作戰(zhàn)任務(wù)，最后彈群成員接收指揮控制中心或領(lǐng)彈的火力分配指令，按照尋的制導(dǎo)指令對(duì)群目標(biāo)實(shí)施協(xié)同攻擊。

4 多彈協(xié)同關(guān)鍵問題研究

4.1 多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系總體優(yōu)化與集成技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)多彈協(xié)同探測(cè)及控制，首先需要針對(duì)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的總體技術(shù)進(jìn)行研究。根據(jù)多目標(biāo)作戰(zhàn)任務(wù)特點(diǎn)和戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境態(tài)勢(shì)，開展多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系、作戰(zhàn)流程、指揮控制、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)、作戰(zhàn)信息交換、系統(tǒng)接口和活動(dòng)模型等方面研究并進(jìn)行相關(guān)建模工作[7]。圖2給出多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系總體方案框圖。

圖2 多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系總體方案框圖

首先，探測(cè)平臺(tái)具備對(duì)多目標(biāo)的廣域搜索發(fā)現(xiàn)、探測(cè)識(shí)別、連續(xù)跟蹤定位能力，可采取天基、空基和地基探測(cè)裝備相結(jié)合的探測(cè)方式，具體包括偵察衛(wèi)星、預(yù)警機(jī)和地基超視距雷達(dá)等。然后將探測(cè)的所有信息構(gòu)成一個(gè)信息融合中心，在指揮控制中心的調(diào)控和管理下，探測(cè)平臺(tái)與導(dǎo)彈間互相通信、信息共享。依據(jù)作戰(zhàn)需求確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中各導(dǎo)彈的不同作用及角色，研究多彈異構(gòu)方式，領(lǐng)彈、從彈組合模式，多彈采用紅外、射頻和多模復(fù)合等不同體制的導(dǎo)引頭進(jìn)行協(xié)同制導(dǎo)攻擊。其次，領(lǐng)彈采取長航時(shí)高精度慣性/衛(wèi)星多源組合導(dǎo)航技術(shù)，從彈則采用簡易慣性導(dǎo)航與領(lǐng)彈修正信息的組合導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)保證導(dǎo)航性能和制導(dǎo)精度下的低成本導(dǎo)航。采用雙向數(shù)據(jù)鏈技術(shù)完成探測(cè)平臺(tái)及指揮控制平臺(tái)、領(lǐng)彈、從彈信息互通，構(gòu)成“探測(cè)平臺(tái)-指揮控制平臺(tái)-領(lǐng)彈-從彈-目標(biāo)”諸多單元的多彈協(xié)同制導(dǎo)回路。

需要指出的是，面向多目標(biāo)作戰(zhàn)的多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系的總體技術(shù)尚處于概念階段，存在較多的基礎(chǔ)科學(xué)問題待研究：a)多平臺(tái)/多彈傳感器協(xié)同探測(cè)技術(shù)；b)多平臺(tái)/多彈傳感器間時(shí)間、空間、頻率同步技術(shù)；c)多平臺(tái)/多彈多源信息融合技術(shù)；d)多目標(biāo)作戰(zhàn)場(chǎng)景下提高多彈精確打擊和攻防對(duì)抗能力的問題等。解決了上述問題，才能更好地發(fā)展出適于復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、面向多目標(biāo)的多彈協(xié)同系統(tǒng)的理論與應(yīng)用，推動(dòng)該領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。

4.2 多彈協(xié)同作戰(zhàn)策略

空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)評(píng)估、目標(biāo)威脅評(píng)估和排序、目標(biāo)和火力分配一起構(gòu)成了多彈協(xié)同作戰(zhàn)策略的核心內(nèi)容[8]。其中，空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)評(píng)估和威脅評(píng)估是目標(biāo)分配的基礎(chǔ)：1)建立空戰(zhàn)態(tài)勢(shì)模型；2)建立一種目標(biāo)分配原則，以綜合威脅模型為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)排序方法，選擇每枚導(dǎo)彈適合攻擊的目標(biāo)，完成目標(biāo)的分配；3)依據(jù)目標(biāo)威脅信息、干擾情況以及作戰(zhàn)環(huán)境態(tài)勢(shì)等，采用不同協(xié)同策略模式。主要需要解決以下技術(shù)問題：a)多目標(biāo)作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃技術(shù)；b)多彈協(xié)同攻擊問題建模技術(shù)；c)多彈協(xié)同攻擊最優(yōu)決策問題等。圖3給出多彈協(xié)同作戰(zhàn)策略示意圖。

目前主要有2種多彈協(xié)同策略模式：1)主從協(xié)同模式。其主要思想是領(lǐng)彈完成導(dǎo)引和攻擊任務(wù)，接收從彈傳送的目標(biāo)信息，領(lǐng)彈經(jīng)綜合處理形成控制信息，引導(dǎo)從彈完成攻擊任務(wù)，從彈除依靠自身導(dǎo)引頭探測(cè)目標(biāo)之外，還接收領(lǐng)彈傳送的綜合控制信息；2)同時(shí)協(xié)同模式，其作戰(zhàn)思路是多枚導(dǎo)彈除依靠自身導(dǎo)引頭探測(cè)目標(biāo)之外，還分別接收彈群中其它導(dǎo)彈傳送的目標(biāo)信息，經(jīng)各自綜合處理后形成控制信息，控制導(dǎo)彈飛向目標(biāo)。

圖3 多彈協(xié)同作戰(zhàn)策略示意圖

4.3 多彈協(xié)同數(shù)據(jù)通信技術(shù)

由多枚導(dǎo)彈在空中動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，形成多彈協(xié)同攻擊網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是多彈協(xié)同數(shù)據(jù)通信技術(shù)。其通過數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多彈協(xié)同數(shù)據(jù)通信[9]。多彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)是利用無線信道將分布在廣闊地域上的目標(biāo)探測(cè)平臺(tái)、指揮控制平臺(tái)和導(dǎo)彈集群鏈接起來的信息處理、交換和分發(fā)系統(tǒng)，具體包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈與彈間數(shù)據(jù)鏈2種。其中，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈包括與信息源、指揮系統(tǒng)信息和武器平臺(tái)的聯(lián)接。彈間數(shù)據(jù)鏈用于傳輸領(lǐng)彈與從彈之間的指令與信息，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈集群攻擊等體系作戰(zhàn)能力。圖4給出多彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈組成框圖。

圖4 多彈協(xié)同數(shù)據(jù)鏈組成框圖

另外，多彈協(xié)同系統(tǒng)需要處理的信息包括目標(biāo)、環(huán)境和狀態(tài)信息等，既來源于導(dǎo)彈自身的傳感器，也來源于其它天、空和地基探測(cè)傳感器，是一種空間與地面立體的動(dòng)態(tài)信息，因此需要確保由不同傳感器獲取的信息組合充分而不冗余。但信息傳輸量與通信帶寬之間、信息處理準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性要求之間存在著矛盾，如何平衡這種矛盾將是影響整個(gè)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵一環(huán)。主要需要解決以下技術(shù)問題：a)分布式多層次多彈協(xié)同信息傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；b)數(shù)據(jù)鏈動(dòng)態(tài)自組網(wǎng)技術(shù)；c)多彈協(xié)同信息低時(shí)延傳輸技術(shù)；d)多彈協(xié)同信息時(shí)空統(tǒng)一性問題等。

4.4 多彈編隊(duì)飛行控制技術(shù)

導(dǎo)彈編隊(duì)飛行控制是指在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境約束下，多枚導(dǎo)彈組成的編隊(duì)向目標(biāo)飛行過程時(shí)，相互之間保持一定幾何形態(tài)的控制技術(shù)[10-11]。圖5給出了多彈協(xié)同航路規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖5 多彈協(xié)同航路規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

首先，在獲取目標(biāo)、威脅、地理環(huán)境信息以及導(dǎo)彈性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出評(píng)價(jià)函數(shù)，并且利用路徑規(guī)劃算法進(jìn)行飛行路徑規(guī)劃，在飛行的初段和中段，多枚導(dǎo)彈按照一定的幾何隊(duì)形進(jìn)行編隊(duì)協(xié)同飛行。

然后，從時(shí)間和空間2個(gè)方面對(duì)參考航路進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，帶有攻擊時(shí)間和攻擊角度約束的制導(dǎo)律是迄今研究最為廣泛的一種多約束條件下的制導(dǎo)律[12-16]。從時(shí)間協(xié)同角度:協(xié)同條件如同時(shí)到達(dá)目標(biāo)、或以一定時(shí)間間隔到達(dá)目標(biāo)等；從空間協(xié)同角度:協(xié)同條件如不能碰撞、不超過最大通信距離或最佳協(xié)同距離范圍等。對(duì)不滿足協(xié)同規(guī)劃要求的航路進(jìn)行修改，如此反復(fù)直至得到滿足協(xié)同條件的每枚攻擊彈的飛行航路。

再將生成的協(xié)同航跡通過數(shù)據(jù)鏈分別裝訂到各個(gè)導(dǎo)彈中，通過網(wǎng)絡(luò)指控中心控制導(dǎo)彈按預(yù)定的航路飛行，并且根據(jù)探測(cè)平臺(tái)傳來的戰(zhàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)變化調(diào)整協(xié)同航跡。

最后，在飛行的末段，多枚導(dǎo)彈達(dá)到目標(biāo)截獲距離后尋的制導(dǎo)飛行。

為了解決上述多彈協(xié)同編隊(duì)飛行控制的設(shè)計(jì)問題，需要重點(diǎn)解決的問題將包括：a)帶有時(shí)間/空間約束的多彈協(xié)同控制律研究；b)帶有輸入約束和輸出約束的多彈協(xié)同控制律設(shè)計(jì)；c)航跡動(dòng)態(tài)優(yōu)化處理技術(shù)；d)通信延時(shí)情形下多彈協(xié)同控制系統(tǒng)的魯棒控制器設(shè)計(jì)等。

4.5 多彈協(xié)同制導(dǎo)性能驗(yàn)證與評(píng)估技術(shù)

多目標(biāo)作戰(zhàn)中，多彈協(xié)同制導(dǎo)系統(tǒng)復(fù)雜，影響因素較多，為滿足多彈協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)研究，需開展數(shù)學(xué)仿真、半實(shí)物仿真技術(shù)和外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證與評(píng)估技術(shù)研究。主要需要解決的技術(shù)問題有：a)多彈協(xié)同作戰(zhàn)中面臨的復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境等效建模技術(shù)；b)半實(shí)物仿真系統(tǒng)中的自然/電磁/目標(biāo)環(huán)境模擬與同步技術(shù)；c)半實(shí)物仿真系統(tǒng)中的多目標(biāo)/多彈運(yùn)動(dòng)模擬與同步技術(shù)等。

采用數(shù)學(xué)仿真方法實(shí)現(xiàn)大量的、可人工控制的、可重復(fù)實(shí)現(xiàn)的仿真運(yùn)算，是多彈協(xié)同制導(dǎo)性能評(píng)價(jià)的重要手段之一。需建立典型目標(biāo)/環(huán)境特性數(shù)據(jù)庫和模型算法庫、集群導(dǎo)彈性能數(shù)據(jù)庫、探測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫、指揮控制平臺(tái)數(shù)據(jù)庫和仿真控制數(shù)據(jù)庫等，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)構(gòu)造多彈協(xié)同制導(dǎo)模型并進(jìn)行交互作用仿真。圖6給出了多彈協(xié)同制導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真結(jié)構(gòu)框圖。

多彈協(xié)同制導(dǎo)半實(shí)物仿真技術(shù)是多彈協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用驗(yàn)證評(píng)估的有效方式之一，結(jié)合紅外、射頻和多模復(fù)合制導(dǎo)等不同體制的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，采用多類系統(tǒng)并行通訊聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建適應(yīng)多彈協(xié)同制導(dǎo)控制系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)，模擬集群導(dǎo)彈面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境和多樣化作戰(zhàn)模式，并按照防空武器系統(tǒng)的典型作戰(zhàn)過程，對(duì)集群導(dǎo)彈從發(fā)射到命中的全過程進(jìn)行較為全面的仿真。

另外，可以通過多彈協(xié)同掛飛試驗(yàn)進(jìn)一步檢驗(yàn)多彈協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)的合理性與正確性，通過空中掛飛試驗(yàn)檢查多彈制導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)群目標(biāo)的搜索、交班、截獲和跟蹤等性能，以及導(dǎo)彈-網(wǎng)絡(luò)指控中心、導(dǎo)彈-導(dǎo)彈之間信息和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞和處理技術(shù)，驗(yàn)證多彈多模式工作切換算法、多彈協(xié)同策略算法及多彈編隊(duì)飛行控制算法等。

圖6 多彈協(xié)同制導(dǎo)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真結(jié)構(gòu)框圖

5 結(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)化導(dǎo)彈防空體系是目前防空導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系的發(fā)展趨勢(shì)，是信息技術(shù)積極推進(jìn)軍事應(yīng)用的成果。隨著攻防、隱身、電磁和光電干擾技術(shù)的不斷發(fā)展，未來面向多目標(biāo)作戰(zhàn)應(yīng)用的多彈協(xié)同作戰(zhàn)體系也在不斷完善和進(jìn)步，必將呈現(xiàn)出更多優(yōu)點(diǎn)和良好前景。開展多彈協(xié)同防空作戰(zhàn)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體集成技術(shù)、協(xié)同策略、協(xié)同探測(cè)、導(dǎo)引控制、數(shù)據(jù)通信及試驗(yàn)驗(yàn)證等關(guān)鍵問題研究，具有重大工程應(yīng)用意義，為提高面向多目標(biāo)作戰(zhàn)環(huán)境中的防空導(dǎo)彈武器的精確打擊能力和作戰(zhàn)效能提供了一種有效作戰(zhàn)途徑，為推進(jìn)導(dǎo)彈武器裝備升級(jí)換代，促進(jìn)防空導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

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