反輻射無人機航路規(guī)劃問題研究

劉培賓 盛懷潔

反輻射無人機航路規(guī)劃的科學(xué)與否直接關(guān)系其任務(wù)執(zhí)行的成敗。本文首先介紹反輻射無人機的作戰(zhàn)過程，然后基于反輻射無人機航路規(guī)劃要求提出其航路規(guī)劃需要重點注意的問題，對提高反輻射無人機執(zhí)行任務(wù)的成功率具有一定的指導(dǎo)意義。

國防科技大學(xué)

反輻射無人機是一種利用敵方雷達(dá)輻射的電磁信號，發(fā)現(xiàn)、跟蹤以至最后摧毀雷達(dá)的武器系統(tǒng)，作為電子進攻硬摧毀的重要武器之一，具有滯空時間長、費效比高、作戰(zhàn)使用靈活等優(yōu)勢，主要執(zhí)行對敵預(yù)警探測、指揮控制、防空體系中雷達(dá)的反輻射壓制和攻擊任務(wù)。

反輻射無人機的飛行航路是指無人機從發(fā)射起飛到俯沖攻擊目標(biāo)雷達(dá)所飛行的軌跡，主要包括導(dǎo)航航路和搜索航路兩部分。航路規(guī)劃完畢后，反輻射無人機將按照預(yù)先規(guī)劃的航路完全自主地執(zhí)行任務(wù)，規(guī)劃航路的科學(xué)與否會直接影響無人機能否順利完成任務(wù)，它是反輻射無人機作戰(zhàn)使用的核心內(nèi)容，也是作戰(zhàn)指揮員需要重點研究的問題。

公開發(fā)表的文獻(xiàn)表明，目前針對反輻射無人機的研究大多集中在信號層面，比如對抗雷達(dá)關(guān)機技術(shù)的研究、對導(dǎo)引頭測向技術(shù)的研究以及對有源誘騙技術(shù)的研究等，而航路規(guī)劃方面大多是針對導(dǎo)航航路規(guī)劃的研究，缺乏專門針對反輻射無人機搜索航路規(guī)劃的研究。雖然利用遺傳算法對搜索區(qū)域進行航路規(guī)劃，以實現(xiàn)反輻射無人機覆蓋更多的區(qū)域，但是搜索具有一定的盲目性且搜索效率不高。

針對反輻射無人機任務(wù)規(guī)劃特點，對反輻射無人機航路規(guī)劃進行深入研究，旨在提高作戰(zhàn)指揮員航路規(guī)劃效率，在作戰(zhàn)中充分發(fā)揮反輻射無人機的作戰(zhàn)效能，對敵防空火力系統(tǒng)實施致命打擊。

反輻射無人機作戰(zhàn)過程

單架反輻射無人機的任務(wù)規(guī)劃組成如圖2所示。任務(wù)規(guī)劃的要素有導(dǎo)航航路、搜索航路、攻擊區(qū)、擬攻擊的目標(biāo)輻射源等，它是反輻射無人機發(fā)射后要執(zhí)行的主要任務(wù)。

反輻射無人機具體任務(wù)執(zhí)行過程為：

（1）反輻射無人機由火箭助推發(fā)射升空，在機載飛控計算機控制下按照預(yù)設(shè)導(dǎo)航航線飛至攻擊區(qū);

（2）在攻擊區(qū)，反輻射無人機按預(yù)設(shè)的搜索航路飛行，同時被動雷達(dá)導(dǎo)引頭（下稱導(dǎo)引頭）根據(jù)目標(biāo)清單與優(yōu)先級開始搜索目標(biāo);

（3）導(dǎo)引頭搜索到與目標(biāo)清單相吻合的目標(biāo)雷達(dá)后，立即對目標(biāo)雷達(dá)進行方位測量，并對目標(biāo)雷達(dá)信號進行跟蹤;

（4）隨著反輻射無人機逐漸逼近目標(biāo)雷達(dá)并到達(dá)適當(dāng)位置時，反輻射無人機會調(diào)整飛行姿態(tài)，對目標(biāo)雷達(dá)實施俯沖攻擊;

（5）反輻射無人機在俯沖攻擊過程中，導(dǎo)引頭按照一定的導(dǎo)引方式控制無人機，同時無人機加速沖向目標(biāo)，完成最后的攻擊;

（6）在俯沖攻擊過程中，如果導(dǎo)引頭跟蹤信號丟失，而此時反輻射無人機還處于決斷高度（無人機有能力從俯沖攻擊狀態(tài)恢復(fù)到游弋和搜索狀態(tài)的最低高度）以上，則反輻射無人機會重新爬升，恢復(fù)游弋搜索狀態(tài);否則，無人機將按最后的記憶數(shù)據(jù)繼續(xù)執(zhí)行俯沖攻擊任務(wù)。

反輻射無人機飛行航路

導(dǎo)航航路

導(dǎo)航航路是將反輻射無人機從發(fā)射位置引導(dǎo)至攻擊區(qū)的飛行航路，也稱為突防航路，在規(guī)劃時要考慮以下要求。

（1）突防要求。確保規(guī)劃的航路具備良好的突防能力，盡量避開已知的威脅區(qū)：

（2）無人機性能要求。航路規(guī)劃必須考慮無人機的燃料限制和自身飛行性能約束;

（3）時間限制。為滿足作戰(zhàn)需要，反輻射無人機往往需要在特定時間到達(dá)指定區(qū)域上空，這要求規(guī)劃的突防航路要嚴(yán)格滿足戰(zhàn)術(shù)時間要求。

搜索航路

搜索航路是無人機搜索目標(biāo)輻射源時，在攻擊區(qū)上空來回飛行的一條閉合飛行航線。其規(guī)劃的要求為：

（1）安全性。不僅要避開已知威脅區(qū)域和高山等地形障礙區(qū)，還要滿足無人機基本飛行性能約束條件，比如最大轉(zhuǎn)彎角、最小轉(zhuǎn)彎半徑等;

（2）規(guī)范性。各點及航線都在攻擊區(qū)內(nèi)，且與導(dǎo)航航路相連;

（3）履蓋性。保證無人機導(dǎo)引頭的搜索波束在地面上的投影盡可能長時間地覆蓋目標(biāo)雷達(dá);

（4）高效性。在滿足需要的前提下，盡可能減少航線設(shè)置的數(shù)量和長度，即航路規(guī)劃空間盡可能地小，防止影響我方其它部隊使用相關(guān)空域。

需要重點注意的問題

基于反輻射無人機航路規(guī)劃要求，反輻射無人機航路規(guī)劃需要重點注意以下問題：

（1）合理規(guī)劃導(dǎo)航航路，提高突防概率。

反輻射無人機雷達(dá)截面積小，難以被雷達(dá)探測發(fā)現(xiàn)。但如果無人機飛行航線固定，飛行規(guī)律被敵方掌握，而此時敵方在我無人機航線上部署偵察裝備，將可能發(fā)現(xiàn)執(zhí)行任務(wù)的無人機。一旦發(fā)現(xiàn)，敵方可以通過軍用直升機或地面高炮將無人機擊落，這就極大降低了我方無人機執(zhí)行任務(wù)的成功率。

指揮員在規(guī)劃導(dǎo)航航路時，首先要盡量避開已知威脅區(qū)，其次要設(shè)計多條備用航線，一旦主航線被敵掌握，立即啟用備用航線，盡量減少后續(xù)反輻射無人機的損失，以此提高無人機的突防率;

（2）斛學(xué)規(guī)劃搜索航路，提高視場覆蓋率。

反輻射無人機沿搜索航路飛行時，導(dǎo)引頭會根據(jù)提前加載的目標(biāo)清單以及優(yōu)先級搜索目標(biāo)，然而導(dǎo)引頭的搜索視場具有范圍約束，即只有當(dāng)目標(biāo)雷達(dá)位于導(dǎo)引頭搜索視場范圍內(nèi)，導(dǎo)引頭才會對目標(biāo)雷達(dá)信號進行截獲、定位和跟蹤。所以在規(guī)劃反輻射無人機搜索航路時，除了考慮航路安全性等必要條件外，還必須充分考慮導(dǎo)引頭視場的覆蓋性，在航路規(guī)劃空間大小確定的前提下，無人機沿搜索航路飛行時，目標(biāo)雷達(dá)應(yīng)盡可能處于無人機導(dǎo)引頭的搜索視場內(nèi)，即無人機導(dǎo)引頭對目標(biāo)雷達(dá)的視場覆蓋率盡可能高，增大搜索截獲目標(biāo)雷達(dá)信號的概率。

還應(yīng)當(dāng)注意，單架反輻射無人機由于視場覆蓋范圍有限，在沿搜索航路飛行時無法在任意時刻都實現(xiàn)對目標(biāo)雷達(dá)的視場覆蓋，敵方雷達(dá)操作人員可以通過合理設(shè)置雷達(dá)的開關(guān)機時間來規(guī)避我方反輻射無人機的搜索，此時需要兩架甚至多架反輻射無人機對目標(biāo)雷達(dá)實施協(xié)同搜索壓制，迫使其不敢開機工作。

（3）精確計算飛行時間，與友軍實現(xiàn)時間協(xié)同。

反輻射無人機作戰(zhàn)中需要與航空兵部隊、地導(dǎo)部隊等實現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)。若無人機的飛行時間與預(yù)計規(guī)定時間有偏差，攻擊時間過早，則容易暴露我方作戰(zhàn)企圖;攻擊過晚，則會給我航空兵部隊和地導(dǎo)部隊的突防造成重大損失。所以要根據(jù)協(xié)同作戰(zhàn)時間精心設(shè)計無人機飛行航路，精確計算飛行時間，與友軍實現(xiàn)時間協(xié)同。 （4）協(xié)調(diào)使用飛行空域，嚴(yán)格遵守協(xié)同規(guī)定要求。

反輻射無人機未來的作戰(zhàn)樣式必然是參戰(zhàn)力量多元化、作戰(zhàn)空間擁擠的聯(lián)合作戰(zhàn)，反輻射無人機作為參戰(zhàn)力量的一分子，在航路規(guī)劃時必須要認(rèn)真考慮空域使用問題，既要達(dá)成作戰(zhàn)企圖，又要嚴(yán)格遵守協(xié)同規(guī)定要求。

（5）針對不同作戰(zhàn)樣式，設(shè)計不同搜索航路。

為整體壓制敵防空系統(tǒng)中的雷達(dá)網(wǎng)，反輻射無人機往往采用多種作戰(zhàn)樣式。目前包括單機壓制單部雷達(dá)、多機壓制單部雷達(dá)、多機隨機游獵、多機壓制多部雷達(dá)等。針對每種作戰(zhàn)樣式，設(shè)計對應(yīng)的搜索航路，統(tǒng)籌兼顧無人機導(dǎo)引頭對目標(biāo)雷達(dá)的視場覆蓋率和目標(biāo)截獲概率的需要，以獲得最佳作戰(zhàn)效能。