水面舰艇编队对海导弹攻击航路规划模型研究

徐海刚，徐清华，林平

（海军兵种指挥学院，广东 广州510430）

1 水面舰艇编队对海导弹攻击航路规划决策流程

水面舰艇编队对海导弹攻击航路规划决策，是组织水面舰艇编队中各舰艇导弹航路规划协同攻击的过程。包括编队导弹攻击战术级航路规划决策和导弹技术级航路规划决策两个层次[1]：

1.1 编队导弹攻击战术级航路规划决策

编队导弹攻击战术级航路规划决策属于编队级的导弹航路规划，包括确定作战决心和制定导弹攻击航路规划方案两部分内容。编队作战指挥人员根据实际的作战目的，对战场环境（敌情、我情、地情）进行综合分析，从而拟订作战意图和确定作战决心，确定编队导弹攻击的目标、攻击时间和作战海域等。而后，根据作战决心制定火力分配方案，确定航路规划区域划分参考线以划定各舰导弹航路规划区域，确定发射导弹数量以及各枚导弹的攻击方向等。

1.2 导弹技术级航路规划决策

导弹技术级航路规划决策属于武器级的导弹航路规划，包括具体根据导弹航路规划的基本约束条件，确定各枚导弹的制导距离、末制导雷达开机点，并计算出每一枚导弹各航路转向点位置、转向角大小等航路参数，并对符合约束条件的多条航路进行优化处理与选择。

2 水面舰艇编队对海导弹攻击航路规划前的已知条件和限制因素

实施编队导弹攻击航路规划的基础是各种已知条件和限制因素，主要包括：目标编队（舰艇）位置、我编队各舰导弹发射点位置、导弹在中段航路需要规避的障碍物位置和绕过的区域的位置及其安全半径、编队目标分配结果、导弹有效航程和飞行速度、导弹可用过载或最小转向半径、导弹最大可用转向角等。

2.1 明确编队导弹攻击航路规划前的已知条件

（1）导弹发射时的目标散布位置：根据获取的情报信息在海图上确定目标的地理位置。

（2）我编队内各舰导弹发射点的位置。

（3）障碍物个数及每个障碍物的安全半径。

2.2 明确编队导弹攻击航路规划前的限制因素

2.2.1 第一个航路点的约束条件

为了确保导弹能够由发射点准确转入下一个航路飞行，导弹的第一个航路转向点至发射点的距离应确保导弹能够转入巡航高度上平飞。若在此时导弹末制导雷达开机搜索目标，则还应确保导弹距目标的距离应为导弹末制导雷达捕获目标的最小作用距离。

2.2.2 最后一个航路点的约束条件

导弹到达预定的末制导雷达开锁点后即进入搜索阶段，为了确保导弹能够准确进入确定的搜索航向，可靠捕捉和选择预定目标，导弹到达开锁点前，必须保持一定的航向。也就是说，最后一个导弹航路转向点的设定，必须同时满足以下2个约束条件：①最后一个导弹航路转向点至导弹末制导雷达开锁点的航向，应与预定的导弹搜索方向一致。对于具有火分目标选择能力的反舰导弹，该航向即为确定的导弹火分基准方向。②最后一个导弹航路转向点至导弹末制导雷达开锁点的距离，应根据导弹的转向性能、导弹转向结束后稳定航向所需的时间、导弹飞行速度以及导弹自控飞行的纵向误差等因素具体确定。

2.2.3 航路转向角的约束条件

由于受到反舰导弹的转向性能（包括导弹控制系统性能、导弹可用过载、转向半径、转向速度等）的限制，在进行导弹航路规划时，相邻航路转向点之间的转向角必须满足导弹最大可用转向角的要求，否则设置的航路转向点无效。

2.2.4 相邻航路点之间航路距离的约束条件

同样由于受到反舰导弹的转向性能的限制，在进行导弹航路规划时，相邻航路点之间的航路距离不能太近。此外，导弹转向结束后并不能立刻稳定在下一个航向上飞行，需要一定的时间来稳定航向。

2.2.5 导弹自控段总航程的约束条件

所谓导弹自控段总航程是指导弹由发射点经各航路转向点至导弹末制导雷达开锁点之间的飞行距离。导弹自控段总航程应满足以下2个方面的约束条件：①由于导弹自控飞行距离受导弹动力航程的限制，很显然，导弹自控段总航程应不大于导弹最大自控飞行距离。②由于受导弹自控终点散布、目标机动及其散布、射击方式、射击通道误差、风以及导弹搜捕扇面大小等因素的影响，导弹捕捉目标的概率与导弹自控飞行距离有着密切的关系。理论上，导弹自控飞行距离越大，导弹对目标的捕捉概率则越低。因此，导弹自控段总航程应能确保导弹有效捕捉目标时对自控飞行距离的要求，即使在能够满足有效捕捉目标的前提下，也应力争使导弹自控段总航程达到最小，以减小导弹的自控飞行时间。

2.2.6 避免出现导弹航路交叉现象的决策约束条件

水面舰艇编队中装备航路规划导弹后，各舰艇的导弹火力作用及控制范围变大，并且各舰的导弹火力作用及控制范围很可能出现重叠，如果不为各舰指定有效的约束条件，在重叠区域里就可能出现多枚导弹航路交叉的现象。

3 确定水面舰艇编队导弹攻击航路规划区域划分参考线[3]

航路出现交叉会带来以下问题：导弹的末制导雷达可能捕捉与之航路交叉的导弹；航路交叉的导弹之间可能相互撞击；浪费导弹航程并增加攻击时间。为避免航路交叉，需要确定导弹攻击航路规划区域划分参考线，规划航路不能与参考线相交。

3.1 水面舰艇编队对密集编队攻击区域划分参考线确定

若目标编队队形为密集配置，为简化问题，可取其散布区域中心为目标参考点，将导弹航路规划区域划分参考点与目标参考点的连线作为导弹航路规划区域划分参考线。如图1所示，W1舰和W2舰组成编队打击敌d1舰和d2舰组成的密集编队，敌编队散布区域中心为M点。以M点为目标参考点，则W1舰的单舰导弹航路规划功能区域为以A点和M点为两个焦点的椭圆O1区域，W2舰的单舰导弹航路规划功能区域为以B点和M点为两个焦点的椭圆O2区域，两个椭圆的交点之一P1为其导弹航路规划区域划分参考点。划定参考点P1和目标参考点M的连线P1M为导弹航路规划区域划分参考线。

3.2 水面舰艇编队对疏散编队攻击区域划分参考线确定

若目标编队队形为疏散配置，其导弹航路规划区域划分还与编队队形、火力分配情况等多种因素有关。在进行导弹航路规划的过程中要明确各种因素在航路规划中的作用及影响，并设法协调好这些约束因素，做到统筹兼顾。如图2所示，W1舰和W2舰组成编队打击敌d1舰和d2舰组成的疏散编队，两艘敌舰战术价值相当，上级作战意图为同时毁伤两艘敌舰，结合敌我态势，确定目标分配方案为：W1舰打击d1舰，W2舰打击d2舰，则W1舰的单舰导弹航路规划功能区域为以A点和Q点为两个焦点的椭圆O1区域，W2舰的单舰导弹航路规划功能区域为以B点和H点为两个焦点的椭圆O2区域，两个椭圆的交点P1和P2为其导弹航路规划区域划分参考点。划定两个参考点P1和P2的连线P1P2为导弹航路规划区域划分参考线。

编队导弹攻击航路规划区域划分参考线是避免编队内各舰发射的导弹发生航路交叉的重要约束条件。编队指挥员在确定导弹攻击火力分配方案后，在海图上划定编队内单舰航路规划椭圆功能区域，然后根据各单舰航路规划椭圆功能区域的重叠情况使用计算机生成（划定）编队导弹攻击航路规划区域划分参考线（在战场情况紧急或者某些特殊情况下也可人工划定），确定实际可用的各舰导弹航路规划区域。

4 确定水面舰艇编队内各舰所发射导弹的攻击方向

合理地选择和分配导弹的攻击方向是决定导弹实现多方向攻击效果的主要因素。航路规划区域划分参考线只是选择分配导弹攻击方向的众多约束条件中的一个，还应综合考虑敌我作战态势、作战海域自然环境以及导弹的捕捉概率等因素。攻击方向的分配可由编指统一组织实施，也可在编指确定航路规划区域划分参考线以后由各舰在本舰攻击方向的限制范围内选定，应根据具体的作战态势而定。在确定导弹的攻击方向b以后，各舰应将其转换为本舰导弹攻击方向角λ。

5 确定各枚导弹航路点位置

5.1 确定各枚导弹末制导雷达开机点位置

根据导弹航路规划的基本约束条件，假设某导弹末制导雷达的自导作用距离为dzk∈（Dzdmin，Dzdmax）（Dzdmin为该导弹末制导雷达可以捕获目标的最小距离，Dzdmax为导弹末制导雷达最大自导作用距离），目标相对于导弹自控终点的方位为bzk，则导弹末制导雷达开机点坐标At（xzk，yzk）为[1]：

5.2 确定各枚导弹最后一个航路转向点的位置

根据目标的位置、导弹末制导雷达开锁点的位置、导弹最后一个航路转向点的约束条件，沿目标位置点到导弹末制导雷达开机点的方向，反推出导弹最后一个航路转向点的位置。导弹经过最后一个航路转向点后的稳定航向必须与导弹的攻击方向相同，因此，导弹末制导雷达自控终点相对于最后一个航路转向点的方位也为bm=bzk，令最后一个航路转向点到目标的距离为dm，其坐标为（xm，ym），则有[2]：

5.3 确定各枚导弹其它航路转向点的位置

根据导弹最后一个航路转向点的位置、导弹在中段航路需要规避的障碍物位置和绕过的区域的位置及其安全半径以及导弹航路转向角、相邻航路转向点间的航路距离、第一个航路转向点、导弹航路转向点数量等已确定的约束条件，由后向前，依次反推出导弹各航路转向点位置[1]：

式（4）中，导弹向左转航路转向角βi取负，向右转取正，bi是后一个航路转向点相对于前一个航路转向点的方位，di为航段长度。

6 各枚导弹航路转向点数量及位置的优化

确定导弹由发射点到导弹末制导雷达开锁点前的最后一个航路转向点之间的导弹飞行航路，是导弹航路规划决策所要解决的主要问题，其核心是确定该段飞行航路中的导弹航路转向点数量以及各航路转向点位置。对各枚导弹而言，在初步确定的导弹各航路转向点位置基础上，还需要进一步对其航路转向点个数及位置进行优化。主要包括：根据海区自然环境和作战区域内敌我态势，确定需要避开的岛屿、障碍和敌情危险区；根据需要避开区域的位置、大小及导弹航路安全原则，设计导弹飞行路径中的各个航路转向点。各航路转向点在满足上述各项约束条件的同时，应尽可能使各航路转向点位置与避开区域的各定位点相近，避免随机选择航路转向点而形成过多的选择方案；逐个对各航路转向点试行取消，若取消某航路转向点后的导弹航路能够满足航路安全原则和上述各项约束条件，则该航路转向点可取消，否则，该航路转向点必须保留，力争使航路转向点数达到最少、总航路距离达到最小。

1 朱凌静.舰载远程反舰导弹航路规划指挥决策研究[D].广州：海军兵种指挥学院，2007.

2 徐清华.××舰艇编队作战问题研究[D].广州：海军兵种指挥学院，2007.

3 刘钢，周智超，徐清华，等.基于舰艇编队反舰导弹航路规划[J].电光与控制，2009（2）：17—21.