２０９６　２０１１，Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．６　计算机工程与设计ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄＤｅｓｉｇｎ　改进的超视距空战态势评估方法　马伟江，　姚佩阳，　周翔翔，　王冬旭　（空军工程大学电讯工程学院，陕西西安７１００７７）　摘　要：根据现代超视距空战的特点，结合目前超视距空战态势评估模型的不足，提出了一种改进的态势评估模型。该模型　针对战机在超视距空城内寻找目标、互射导弹实施打击的特点，以载机速度、高度、空战能力、雷达探测性能，以及导弹攻击　性能等作为主要研究对象，分析并建立了武器运用优势函数、飞行状态优势函数以及空战能力优势函数，用加权综合的方法　得到双方的优势函数，模型更符合现代超视距空战实战特点。大量的数据仿真和实例应用结果验证了该评估算法的有效性。　关键词：态势评估；超视距；优势函数；速度；高度　中图法分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００．７０２４（２０１１）０６—２０９６—０４　

Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｎ　ＢＶＲ　ａｉｒ　ｃｏｍｂａｔ　ＭＡ　Ｗｅｉ－ｊｉａｎｇ，　ＹＡＯ　Ｐｅｉ—ｙａｎｇ，　ＺＨＯＵ　Ｘｉａｎｇ—ｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｄｏｎｇ—ＸＵ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７　１００７７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｍｏｄｅｍ　ｂｅｙｏｎｄ—ｖｉｓｕａｌ—ｒａｎｇｅ（ＢＶＲ）ａｉｒ　ｃｏｍｂａｔ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｈｏ￣ａｇｅ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆａｉｒ　ｃｏｍｂａｔ，ａ　ｎｅｗ　ｍｏｄｅｌ　ａｂｏｕｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｃｏｎｔｒａｐｏｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆａｉｒｃｒａｆｔ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｌｏｏｋｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔａｒｇｅｔｓ　ｏｖｅｒ　ｈｏｒｉｚｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｉｒｓｐａｃｅ　ａｎｄ　ｌａｕｎｃｈｉｎｇ　ｍｉｓｓｉｌｅｓ　ａｇａｉｎｓｔ　ｅａｃｈ　ｏｔｈｅｒ，ｓｅｔｔｉｎｇ　ｓｏｍｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｏｂｊｅｃｔ　ｏｆ　ｓｔｕｄｙ，ｗｈｉｃｈ　ｏｂｔａｉｎ　ｓｐｅｅｄ，ａｌｔｉｔｕｄｅ，ａｉｒ　ｃｏｍｂａｔ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｒａｄａｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｍｉｓｓｉｌｅ　ａｔｔａｃｋ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｂｏｕｔ　ｗｅａｐｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｆｌｉｇｈｔ　ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　ａｉｒ　ｃｏｍｂａｔ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ａｒｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒ　ｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｗｅｉｇｈｔｅｄ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｌｙ　ｏｆｂｏｔｈ　ｓｉｄｅｓ　ａｃｃｏｒｄｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆｍｏｄｅｍ　ＢＶＲ　ａｉｒ　ｃｏｍｂａｔ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆｔｈｉｓ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｌａｒｇｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅａｌ　ｅｘａｍｐｌｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；ｂｅｙｏｎｄ—ｖｉｓｕａｌ－ｒａｎｇｅ（ＢＶＲ）；ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｖｅｌｏｃｉｔｙ；ｈｅｉｇｈｔ　

０引　言　随着各种先进机载电子设备、新型空战武器的相继服役，　武器及其发射平台都发生了质的变化，这种变化逐步促使以　近距格斗为补充的超视距空战模式成为现代空战的主流趋　势。在现代战场下，升空作战单元多具备“灵、远、快、准、狠”　的特点，即：战场感知灵敏、打击范围宽广、作战行动快速、消　灭目标准确和打击方式凶狠。因此，结合作战双方自身优势，　在较短时间内准确高效地对作战态势进行评估，是实施作战　指挥、遂行战术选择、目标和火力分配等任务的重要前提。前　人在态势评估方面做了大量研究，但多为对理论的探索，而面　向实战的研究较少。文献［１—３】对超视距空战态势评估模型的　建立进行了论述，并建立了相应的评估模型，但仍然存在考虑　因素较少和对各因素间相互影响分析不够的不足。结合超视　距空战特点，本文从更加贴近实战的角度出发，首先，在前、后　半球两种攻击方式下，分析了载机速度对导弹射程的影响：其　次分析了载机高度对导弹射程的影响；再者将靠近速度这一　空战因素引入评估模型；结合空战实际运用求和与相乘相结　合的方法构建总体优势函数，更加具有合理性。综合上述考　虑，建立了一种改进的非参量法评估模型，并通过仿真验证了　评估算法的有效性。　１优势函数的构造　众所周知，强大的战斗力是高素质的作战人员与优良的　武器装备合理结合的产物。作战人员和武器装备共同构成战　斗力这一有机整体，其中一方的缺失或消弱都会影响到整体　战斗力的降低或丧失。同样，在超视距空战态势评估中，既应　当做到对参战飞机自身性能的评估，同时也应做到对飞行员　操作战机态势的评估。本文首先分析速度、高度、目标方位角　等飞行员可主观操纵因素对空战态势的影响，建立了武器运　用优势函数和飞行状态优势函数，而后参照飞机自身作战性　能建立空战能力优势函数，再将武器运用优势函数、飞行状态　函数加权求和后与空战能力优势函数相乘，最终得到战机超　视距空战优势函数。　

收稿日期：２０１０．０６—２４；修订日期：２０１０　０８—３０。　作者简介：马伟江（１９８４－－），男，河北井陉人，硕士研究生，研究方向为指挥自动化信息处理　姚佩阳（１９６０－－），男，陕西澄城人，硕士，教　授，博士生导师，研究方向为指挥自动化；　周翔翔（１９８２一），男，江苏盐城人，博士研究生，研究方向为指挥控制建模与仿真：　王冬旭（１９８４一），　男，内蒙古突泉人，硕士，助理工程师，研究方向为信号与信息处理。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｒｅａｔｒｉｖｅｒａｆｅｕ＠１６３．ｔｏｍ　马伟江，姚佩阳，周翔翔，等：改进的超视距空战态势评估方法　２０１１，Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．６　２０９７　１．１武器运用优势　超视距空战以战机寻找目标、互射导弹实施打击为主。　战机的超视距空战能力除了与自身性能有关外，主要由火控　雷达性能和空空导弹性能决定。而决定火控雷达性能和空空　导弹性能的指标主要分为距离指标和角度指标两类，其中与　距离有关的指标分别为：海平面上空空导弹的最大不可逃逸　距离Ｄ　；海平面上空空导弹的最大最小攻击距离Ｄ　…、　Ｄ～；雷达的最大探测距离Ｄ～。角度指标主要有：空空导弹　不可逃逸离轴角　；空空导弹最大离轴发射角　Ｍｍ　；雷达探　测最大角度　Ｒｍ　。文献［２】指出，将作战双方距离、目标方位角　与火控雷达、空空导弹性能指标相结合对空中态势进行评估　是符合作战实际的。　１．１．１距离优势函数　将导弹射程作为距离因素的一种引入至态势评估方法中　是近年来一些学术观点的创新，而现有的态势评估方法中构　建的距离优势函数大多是在载机迎头对飞、速度不变的前提　下建立的，忽视了载机飞行速度和高度对导弹射程影响，存在　一定的不足。　（１）载机速度对导弹射程的影响　攻击机和目标机速度对导弹射程有着重要影响。攻击机　和目标机速度的增大，会降低从后半球攻击时导弹的射程，而　从前半球攻击时导弹的射程则会增大。图Ｉ表示在不同的Ｍ　数（即马赫数，单位记为Ｍａ）下，攻击机和目标机的速度相同时，　速度对导弹射程的影响。由图１可知，以Ｍ＝０．４作为参照点，　当攻击机和目标机以Ｍ：１．０飞行时，从前半球攻击的导弹射　程将增至１．５倍，而从后半球攻击的导弹射程会降低３０％。　暑　教　曲　韵半球／　／　（０　４，１Ｏ）　＼、　后半球、—＼　０　０　２　０．４　０　６　０．８　１　１．２　１　４　载机速度／Ｍａ　图１　载机速度与导弹射程关系　（２）载机高度对导弹射程的影响　文献【３】中，已经分析了载机高度对导弹射程的影响，并　给出了载机高度与导弹射程关系图，但是文中把载机高度对　导弹射程影响因素系数与载机高度简单的视为线性关系。　图２可知，攻击机等速度时，载机高度为６ｋｍ时的射程为　每平面的２倍，增加到１２ｋｉｎ时则为海平面的４倍，因此，载　Ｉ几高度对导弹射程影响因素系数与载机高度成指数关系更　勺合理。　由以上分析可知，载机的速度和高度对导弹射程有着不　忽视的影响，将这两种因素合理的引入到距离优势函数而　立的态势评估体系更能有效地符合实际作战的需求。下面　导弹前、后半球两种攻击方式分别建立距离优势函数。　导弹从前半球实施攻击时，距离优势函数为　暑　亲　歌　曲　载机速度／Ｍａ　图２载机高度与导弹射程关系　

ｒ口１　６　，Ｄ　～＜Ｄ　ｌ口２牛６　Ｄ－Ｄ＝－＝ｎ＊　ｍ，＊Ｄ￣　胛＊ｍ　ｒ车Ｄ村一≤Ｄ≤ＤＲ～　

｛ｍ　６　Ｄ　－Ｏ＝￣＝＿瓦＝，Ｄｍ～≤Ｄ　｝　１　ＤＭ　Ｉ　１，　Ｄ”ｍｍ≤Ｄ＜Ｄ　～　

０，Ｄ＜Ｄ＾，　导弹从后半球实施攻击时，距离优势函数为　

Ｔｏ＝　．　～＜Ｄ　ｃ　６　Ｄ－＝ｎ＊　ｍ　，＊Ｄ　￣　，，２＊ｍ２＊ＤＭ　ａｘ≤Ｄ≤　）　ａｘ　

ｌ，Ｄ＾ｆ　≤Ｄ≤　ｍ２　ＤⅣ～　０，Ｄ＜Ｄｕ　

２５　２Ｏ　脚　—了～　

ｍ２＝　一５　ｌ２）　于ｌ＝ｖ×２譬　

（３）　（４）　（５）　式中：【）－一红蓝双方的直线距离；Ｄ　广海平面上空空导弹　的最大不可逃逸距离；Ｄ　ｍｍ——海平面上空空导弹的攻击最小　距离；Ｄ～——海平面上空空导弹的最大攻击距离；ＤＲｍ　——机　载雷达探测最大距离；Ｈ——载机的高度；Ｖ——载机的飞行速　度；ｎ——载机高度对导弹射程的影响系数；ｍ．——载机速度对　前半球实施攻击导弹射程影响系数；ｍ２为载机速度对后半球实　施攻击导弹射程影响系数；ａ，６，ｒ不同作战环境下的函数系　数，与作战环境和武器性能有关，可通过大量实验或仿真等到。　载机高度一定时，速度对距离优势指数的影响如图３所　示，载机高度Ｈ＝Ｏｋｍ（即载机贴近海平面飞行），其中图（ａ）为，　对目标机实施前半球攻击，曲线由左至右依次为Ｖ＝０．６Ｍａ、　０．９Ｍａ、１．２Ｍａ时的距离优势函数图像；图（ｂ）为，对目标机实施　后半球攻击时，曲线由右至左依次为Ｖ＝Ｏ．６Ｍａ、０．９Ｍａ、１．２Ｍａ　时的距离优势函数图像。　载机速度一定时，高度对距离函数指数的影响如图４所　示，载机速度Ｖ＝０．８Ｍａ，图（ａ）为对目标机实施前半球打击时，　曲线由左至右依次为Ｈ＝０ｋｍ、６ｋｍ、９ｋｍ、１５ｋｉｎ时距离优势函数　图像；（ｂ）为对目标机实施后半球打击时，曲线由左至右依次为　Ｈ：０ｋｍ、６ｋｍ、９ｋｍ、１５ｋｍ时的距离优势指数。为更加清晰说明　问题，以上分析未将地面杂波对导弹攻击的影响考虑在内。　１．１｜２角度优势函数　角度因素主要包括空空导弹目标方位角和不可逃逸离轴　角、空空导弹的最大离轴发射角、载机雷达的最大发现角，除目