编队协同接力制导仿真研究

何应圳

（四川大学计算机学院，成都　610065）



编队协同接力制导仿真研究

何应圳

（四川大学计算机学院，成都610065）

摘要：

关键词：

0　引言

在未来的海上作战中，由于计算机网络技术和雷达探测技术在作战中提供了很强的探测手段并使得数据共享，通过编队各平台各个装备的网络规划以及协同接力制导可以大幅提升舰空导弹的作战效能，具有可攻击距离远、精度高、同时打击多个目标、编队整体配合度高等特点，为了能够精确的远程打击到目标，使得舰船编队具备超视距拦截或者打击能力，超视距拦截或者打击是指在其舰载制导设备的制导距离以外拦截或者打击目标［1］，就必须使编队间各平台进行协同接力制导，实现制导权从一个平台到另一个平台的切换。而这个过程包括了编队各平台的接力制导优先权的计算、下一个接班平台的选择、交接区域［2］及时机的计算、制导交接［3］、导弹的运动轨迹。

1　接力制导的流程分析

接力制导［4］的整个流程如图1所示。

由图1可见编队协同接力制导的具体过程为：

（1）发射平台接收到导弹发射命令，发射出打击目标的导弹，此时制导平台为发射平台；

（2）接受移动目标信息，根据数据共享的我方导弹的位置、速度、方向角度信息，我方各平台的最大制导数量和当前制导数量以及位置、速度、方向角度信息，我方所有平台探测设备共享的敌方目标位置、速度、方向角度信息，计算出各平台对于可能将要控制的导弹的优先权值；

（3）选出优先权值最大的并且当前制导数量小于最大制导数量的平台作为下一个接班平台；

（4）当前制导平台根据协同制导平台的位置和导弹位置估计值等信息，实时地判断导弹是否会超出当前制导平台的制导范围，从而确定是否需要接力制导，一旦确定需要协同制导平台进行协同制导，则向协同制导平台发出制导交班请求，否则执行步骤2；

（5）由当前导弹制导平台向接班平台发出导弹制导权移交请求；

（6）各个平台收到移交请求后先判断本平台是否是被选中的接班平台，如果是则接受移交请求；

（7）接班平台判断导弹是否还在平台的制导范围内，是则继续执行，否则执行步骤2；

（8）取得导弹控制权并向上一个制导平台发出完成移交过程的消息；

（9）完成一次移交过程；

（10）实时判断导弹是否命中目标，是则继续执行，否则执行步骤（2）；

（11）完成一次接力制导过程。

在整个接力制导过程中保证了导弹能够顺利的被控制飞向目标，在制导权交接的时刻采用了类似于TCP网络协议中的三次握手方法，先由平台A向平台B发送移交请求，平台B接受移交请求判断是否可以接受移交，若可以移交则完成移交过程并向平台A发送完成移交的消息，充分保证了制导交接的可靠性。

图1　接力制导流程图

2　接力制导优先权的计算

在计算平台的对导弹控制的优先权［5］时，应分别考虑对平台对导弹的优先权和平台对目标的优先权，在平台对目标的优先权中应考虑角度、距离（平台到目标之间的距离、平台的制导距离、目标的探测距离）、速度以及高度优势因子，对每个因子要确定在平台对目标的优先权计算中所占的权重；在平台对导弹的优先权中应考虑角度、距离（平台到导弹之间的距离、平台的制导距离）、速度，对每个因子要确定在平台对导弹的优先权计算中所占的权重；得到平台对目标及导弹制导优先权后，两者相乘即可得平台对导弹控制的制导优先权。

3　制导交接方式分类

协同接力制导的交接方式一般分为两种：直接交接和间接交接［2，6］。

直接交接方式就是当平台A和平台B的制导距离有足够的重叠区域时，在平台A将导弹M制导权移交给平台B之前，一直有对导弹M的制导权，根据打击目标信息实时控制导弹M沿着一定的轨迹飞向目标，当计算出平台B的制导优先权大于平台A时，平台A将实时监测的导弹信息发送给平台B，在平台B接收到导弹信息数据并探测到导弹M后，立刻取得导弹控制权，实现了导弹控制权的直接交接。（Vm表示导弹M的速度和在当前位置运动方向）如图2所示：

图2　直接交接方式

间接交接方式，当平台A和平台B没有重叠的制导区域时，需要平台A根据当前导弹M运动信息，运用插值法，如Lagrange插值、Newton插值或者Hermite插值，预测出导弹M可能的运动轨迹，将预测的导弹M运动轨迹信息发送给平台B，平台B根据收到的信息在一定范围搜索导弹M，完成间接交接，若长时间探测不到导弹M则应反馈交接失败信息给上一个制导平台。如图3所示：

图3　间接交接方式

4　交接区域及时机的计算

要保证制导权顺利的交接，则必须对交接时间和空间精确把握，才能使得导弹接收控制飞向目标，否则可能导致交接失败，导弹脱离控制。

本文主要对图2直接交接方式交接区域及时机进行讨论，根据实时计算的优先权值，当计算得到存在其他平台的优先权值大于本平台时，假设平台A是当前制导平台，平台B是下一个选中接班平台，那么只有当平台A和平台B之间的距离小于平台A和平台B的制导距离之和，并且平台A和平台B之间的距离小于平台A和平台B的制导距离之差要小于VT（V表示导弹的运行速度、T表示完成交接过程所需的时间）才可以开始交接。根据导弹M和平台A的位置关系以、平台A的制导距离、导弹M速度方向向量、平台A导弹M的向量，可就计算出导弹M沿着当前方向运动时到制导范围边缘的距离，再根据导弹M的速度可得导弹沿着当前运动方向再过多长时间就会脱离制导范围，在此之前必须完成交接过程，否则会导致交接失败。

5　结语

本文对编队协同接力制导过程进行了分析，并对其中的关键技术作了初步的探讨，虽然没有给出具体的实现方案，但对于未来协同制导系统的设计还是有一定的指导意义。然而本文中还提到了很多问题亟待解决，如何实时精确地计算平台的对导弹控制的优先权，如何在平台间共享数据，以及如何选择合理的交接位置使得导弹运动轨迹更为平滑。

参考文献：

［1］赵永涛，胡云安，李静.舰空导弹作战接力切换式制导交接方案设计.飞行力学［J］，2011.

［2］卞泓斐，杨根源，张千宇.编队协同防空制导阵位配置与交接区仿真.指挥控制与仿真［J］，2015.

［3］乔良，王航宇.舰空导弹协同制导流程研究.舰船电子工程［J］，2008.

［4］代进进，李相民，黎子芬.舰空导弹接力制导交接班建模与仿真.指挥控制与仿真［J］，2012.

［5］姜长生，丁全心，王建刚，王俊.多机协同空战中的威胁评估与目标分配.火力与指挥控制［J］，2008.

［6］乔良，王航宇，石章松，温瑞，余亮.编队协同防空制导交接仿真研究.指挥控制与仿真［J］，2009.

Research on the Simulation of Relay Guidance of Formation Coordination

HE Ying-zhen
（College of Computer Science，Sichuan University，Chengdu 610065）

Abstract：

Keywords：

以编队协同作战，提高编队的协同作战能力为背景，对协同作战中的接力制导流程、制导权交接过程、接力制导优先权的计算、制导交接方式、交接区域及时机的计算进行分析和讨论，指出接力制导中还需要解决的问题。

接力制导；制导优先权；编队；交接时机

文章编号：1007-1423（2016）13-0016-03

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.13.004

作者简介：

何应圳（1992-），男，陕西安康人，研究生，研究方向为图形图像处理

收稿日期：2016-01-22修稿日期：2016-04-30

In formation work together to improve the formation of cooperative engagement capability as the background，analyzes and discusses the collaborative operation of relay guidance process，the process of transfer of the right guidance，relay guidance priority in calculation，guided transfer mode，the transfer area calculation and timing，points out the problem of relay guidance what is also needed to solve.

Relay Guidance；Guidance Priority；Formation；Transfer Time