預警機仿真作戰(zhàn)評估分析的研究

謝丹妮

（四川大學計算機學院，成都610065）

0 引言

隨著高精尖技術(shù)軍事裝備迅猛發(fā)展，預警機必將成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭不可缺少的武器裝備，同時在這個仿真技術(shù)與軍事相結(jié)合的時代，軍事練習主要靠仿真作戰(zhàn)，因此研究預警機的仿真作戰(zhàn)評估分析就顯得尤為重要。而本文主要采用通過對探測情況、引導成功率以及引導結(jié)果的計算作為預警機的仿真作戰(zhàn)評估分析結(jié)果。

1 預警機評估指標計算

1.1 探測情況統(tǒng)計

探測情況統(tǒng)計主要是抱愧本次仿真的空戰(zhàn)流程中，預警機所探測到的敵方目標以及探測到敵方目標的時間段，即探測到的開始時間和結(jié)束時間，同時還包括預警機在本次仿真空戰(zhàn)流程中的雷達探測總覆蓋面積和雷達強掃面積。

預警機所探測到的敵方目標以及時間段主要是利用在仿真過程中已知雷達對空探測半徑以及預警機與敵方目標的位置信息，計算預警機與敵方目標的距離與對空探測半徑相比較，當距離小于等于半徑時，則說明該目標被預警機所探測到，并記錄下時間與目標ID，每隔1s 計算一次，直到距離大于半徑時，說明該目標已出預警機探測范圍，則記錄下時間，得到探測結(jié)束時間。

雷達探測總覆蓋面積和雷達強掃面積需要用到雷達強掃狀態(tài)的半徑r，雷達探測總覆蓋面積會根據(jù)預警機在仿真流程中的巡邏模式相關(guān)，預警機的巡邏模式包括三種：8 字巡邏、圓式巡邏和操場式巡邏。圓式巡邏的探測覆蓋面積相當于一個圓環(huán)的面積，已知探測半徑與巡邏半徑可求該圓環(huán)的面積；操場式巡邏面積相當于是求兩個半圓環(huán)和兩個長方形的面積，半圓環(huán)的寬度等于巡邏短邊長度的一半與雷達掃描半徑的差，長方形的長度等于巡邏長邊的長度減去巡邏短邊的長度，長方形的寬度等于半圓環(huán)的寬度，由此可求操場式巡邏面積；8 字巡邏面積的圓部分與操場式巡邏面積算法相同，而兩條斜邊相當于求兩個三角形的面積差，大的三角形的底長為巡邏短邊的長度，高等于巡邏長邊的長度減去一個三角形的底邊長度，小的三角形的底邊為大三角形底邊的長度減去雷達掃描半徑的兩倍，小三角形的高度為大三角形的高度減去雷達掃描半徑，由此可求9 字巡邏的雷達覆蓋面積。

1.2 引導成功率

預警機的引導包括兩個方面，分別為截擊引導與飛行引導，而截擊引導分為一次轉(zhuǎn)彎截擊、二次轉(zhuǎn)彎截擊和再引截擊，飛行引導分為返航結(jié)算、空域飛行、航線飛行、引導會合和空中加油。

截擊引導是否成功是由水平引導是否成功和垂直引導是否成功同時判斷的，當水平引導和垂直引導同時達到成功的要求時，本次截擊引導才算成功。下面分別介紹水平引導成功率與垂直引導成功率的計算模型。

水平引導成功率計算根據(jù)艦載機的武器系統(tǒng)性能指標，只有當艦載機能夠到達敵方目標一定距離范圍、方位范圍內(nèi)時，才能對敵方目標發(fā)起有效攻擊，由于引導距離最大允許誤差和引導方位最大允許誤差難以確定，導致無法直接計算距離引導成功率和方位距離成功率。因此，將這兩種成功率定為水平引導成功率，在水平引導成功率的計算中引入距離、方位指標。水平引導成功率算法模型如圖1 所示。

圖1 水平引導成功率算法模型圖

表1 水平引導成功率算法模型參數(shù)及函數(shù)表

垂直引導成功率計算根據(jù)艦載機的武器系統(tǒng)性能指標，只有當艦載機能夠到達敵方目標一定的絕對值高度差范圍內(nèi)時，才能對敵方目標發(fā)起有效攻擊。因此，在計算垂直引導成功率時引入迎敵高度差。垂直引導成功率計算模型如圖2。

圖2 垂直引導成功率算法模型圖

表2 垂直引導成功率算法模型參數(shù)及函數(shù)表

飛行引導的失敗情況主要來自于在某一艦載機在被引導的過程中又被另外一條引導指令所中斷，這時本次引導算作一次失敗，而其他情況暫時不考慮。

1.3 引導結(jié)果信息

引導結(jié)果信息包括預警機每一次引導成功與否，本次引導所花的總時間，對于截擊引導而言還包括攻擊距離、切入角、攻擊高度的實際值與理論值的比較。對于飛行引導而言還包括本次引導的中斷時間。其中實際值是根據(jù)仿真過程中，當引導結(jié)束時，根據(jù)被引導的艦載機與目標機的實際位置來及算攻擊距離、切入角與攻擊高度的，而理論值為在計算路線時所輸入理論參數(shù)，由于艦載機的速度、高度限制，有可能會導致引導結(jié)束后艦載機的所在位置與預估不同，因此也就存在截擊誤差，截擊誤差即為判斷本次截擊是否成功的標準，當實際值與理論值的差是在截擊誤差范圍內(nèi)時，還是算作本次截擊成功，否則算作失敗，或是在執(zhí)行某一指令時，本指令還未執(zhí)行完成，就被另外一條新的指令所中斷，那么上一條指令也算執(zhí)行失敗，

2 軟件應用

根據(jù)以上評估分析的方法，設(shè)計與實現(xiàn)了一個預警機評估分析軟件，該軟件分為評估分析控制模塊、評估分析可視化模塊、評估指標計算模塊，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫接口實現(xiàn)對仿真記錄數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問。評估分析軟件的組成具體如圖3 所示。

圖3 評估分析軟件功能模塊組成

評估分析軟件主要通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫接口讀取仿真記錄數(shù)據(jù)庫中的仿真數(shù)據(jù)，將仿真數(shù)據(jù)做目標結(jié)構(gòu)化處理，顯示到人機交互界面中，提供臺位操作人員對評估內(nèi)容做選擇；然后臺位操作人員再對選擇的目標做評估指標設(shè)置，這里有三種指標可設(shè)置水平引導成功率、垂直引導成功率、預警機引導效率；然后臺位操作人員需提供一套評判基準數(shù)據(jù)，系統(tǒng)內(nèi)部通過評估指標、仿真數(shù)據(jù)和評判基準數(shù)據(jù)計算出評估結(jié)果；臺位操作人員再選擇評估結(jié)果顯示方式（曲線圖、柱狀圖、餅圖）；臺位操作人員也可對仿真數(shù)據(jù)進行態(tài)勢回放，再次對態(tài)勢做分析判斷；評估分析軟件主要由三大模塊和一個通用接口組成，分別是評估分析控制模塊、評估分析可視化模塊、評估指標計算模塊和數(shù)據(jù)庫接口，具體如如圖4 所示。

（1）通用接口層

評估分析軟件通過數(shù)據(jù)庫接口采集仿真記錄數(shù)據(jù)庫中的記錄數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)參數(shù)數(shù)據(jù)，為上層功能提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）業(yè)務(wù)功能層

通過評估分析控制向評估指標計算提供參數(shù)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫接口向評估指標計算提供記錄數(shù)據(jù)，然后計算出評估結(jié)果，并且可以對結(jié)果做可視化處理。

（3）人機交互界面

評估參數(shù)設(shè)置為評估指標計算提供計算基礎(chǔ)參數(shù)；仿真回放可再次對仿真過程做綜合二三維戰(zhàn)場態(tài)勢呈現(xiàn)；評估計算結(jié)果可在人機交互界面中做可視化顯示。

圖4 評估分析軟件結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)語

預警機系統(tǒng)是一個以情報子系統(tǒng)、指揮通信與導航子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)為主的作戰(zhàn)綜合體，其復雜程度是不言而喻的，要精確評估其作戰(zhàn)效能目前還存在較大的困難。本文闡述的評估方法能夠基本實現(xiàn)其指標量化的評估，為預警機系統(tǒng)的建立提供了一定的依據(jù)。