艦載綜合射頻系統(tǒng)對空作戰(zhàn)資源調(diào)度模型構(gòu)建 王龍濤,王 苗,王麗穎 (海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018) 摘 要:當(dāng)前多傳感資源協(xié)同與調(diào)度問題研究主要集中在單平臺(tái)或者多平臺(tái)各單系統(tǒng)之間的協(xié)同調(diào)度,針對艦載綜合射頻一體化雷達(dá)電子對抗體制下，進(jìn)行具體作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)連續(xù)、動(dòng)態(tài)的資源協(xié)同與調(diào)度的研究還不夠。提出以作戰(zhàn)步驟為驅(qū)動(dòng)的艦載綜合射頻系統(tǒng)多傳感器資源調(diào)度方法,從調(diào)度體系構(gòu)建，柔性調(diào)度時(shí)間確立，資源分配及優(yōu)先度計(jì)算準(zhǔn)則入手,確定調(diào)度約束條件及調(diào)度策略要求,實(shí)現(xiàn)了綜合射頻系統(tǒng)對空作戰(zhàn)資源保障的優(yōu)化管理和調(diào)度,調(diào)度模型可為對空作戰(zhàn)指揮及輔助決策提供指導(dǎo)和依據(jù)。 關(guān)鍵詞:綜合射頻;對空作戰(zhàn);資源調(diào)度;作戰(zhàn)模型;模型構(gòu)建 艦載綜合射頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)電子對抗系統(tǒng)的一體化,實(shí)施對空作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),綜合運(yùn)用主動(dòng)探測、被動(dòng)偵察、有源干擾、無源干擾等手段,在進(jìn)行數(shù)據(jù)融合及資源調(diào)度的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)及信號(hào)的探測偵收、識(shí)別定位、引導(dǎo)干擾。針對對空作戰(zhàn)中的多任務(wù)、多階段、多傳感器資源所構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng),如何構(gòu)建資源調(diào)度模型是實(shí)施作戰(zhàn)指揮及輔助決策首先要解決的重要問題。

1 資源運(yùn)用沖突分析 資源運(yùn)用沖突[1],是指艦載綜合射頻系統(tǒng)執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),系統(tǒng)內(nèi)各射頻資源為了實(shí)現(xiàn)自身功能目標(biāo),在時(shí)間、資源有限性、工作方式排斥性以及電磁兼容等方面存在的相互對立特性,而由此引發(fā)的使用沖突。 由于艦載綜合射頻系統(tǒng)作戰(zhàn)任務(wù)的多樣性,在同一作戰(zhàn)時(shí)刻或較短的時(shí)間段內(nèi),系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)射頻資源需要同時(shí)執(zhí)行彼此相關(guān)的多個(gè)任務(wù)[2],就會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)多設(shè)備同任務(wù)情況下的資源競爭沖突。同時(shí),由于設(shè)備資源本身的有限性,不同的射頻資源可同時(shí)保障的任務(wù)數(shù)量是有限的,當(dāng)需要同時(shí)保障的任務(wù)數(shù)量過多時(shí),就會(huì)產(chǎn)生單設(shè)備不同工作模式下的多任務(wù)保障沖突,再加上不同射頻設(shè)備的工作方式互斥性以及系統(tǒng)內(nèi)外的電磁兼容特性限制,執(zhí)行不同作戰(zhàn)任務(wù)時(shí),相關(guān)工作方式不能同時(shí)工作或者禁止工作,就會(huì)使得總執(zhí)行任務(wù)數(shù)量降低,加劇資源運(yùn)用的沖突狀況。其中,工作方式排斥性及電磁兼容沖突一般由設(shè)備嵌入執(zhí)行,本文重點(diǎn)考慮時(shí)間及資源有限性的沖突。 射頻資源運(yùn)用沖突并不是一成不變的,具有動(dòng)態(tài)性,資源沖突態(tài)勢根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的不同、作戰(zhàn)階段的推進(jìn),以及資源占用情況的變化而隨時(shí)變化。因此,針對某一階段的資源分配,不能解決資源使用過程中的沖突問題,必須動(dòng)態(tài)分析資源使用、變化的趨勢,依據(jù)具體的資源占用和需求情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,以滿足資源分配的整體效能最優(yōu)。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,就需要在艦載綜合射頻系統(tǒng)資源協(xié)同的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的資源調(diào)度。 2 “任務(wù)—作戰(zhàn)步驟—射頻資源”調(diào)度體系的建立 為方便對系統(tǒng)對空作戰(zhàn)射頻資源調(diào)度問題進(jìn)行研究,首先對其進(jìn)行形式化描述,調(diào)度問題的本質(zhì)在于針對已給定的大量可選擇的目標(biāo)任務(wù)及相對有限的射頻資源組合[3],確定“什么時(shí)間、確定哪些資源、對哪些目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行保障”,基于此進(jìn)行射頻資源的分配和調(diào)度,最終使得經(jīng)過調(diào)度后的任務(wù)實(shí)現(xiàn)效益最佳[4-5]。調(diào)度體系主要由目標(biāo)、任務(wù)、作戰(zhàn)步驟、射頻資源等4部分構(gòu)成,

圖

1

?資源調(diào)度體系結(jié)構(gòu)

2.1 作戰(zhàn)任務(wù)合集

二是依據(jù)資源對目標(biāo)的保障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)度。不同的資源對作戰(zhàn)目標(biāo)有一定的保障區(qū)間和范圍。如圖3所示,據(jù)此進(jìn)行時(shí)間窗口的確定,這種調(diào)度方法的好處在于,當(dāng)目標(biāo)資源保障狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才執(zhí)行調(diào)度,調(diào)度時(shí)間準(zhǔn)確,能夠很好地解決固定時(shí)間窗口調(diào)度產(chǎn)生的窗口長度不好確定的難題 [10] ,但是,這種調(diào)度方法對于射頻資源的保障性能以及目標(biāo)狀態(tài)變化的適應(yīng)性要求很高。 通過分析以上兩種資源調(diào)度時(shí)間確定的方法,在實(shí)際的執(zhí)行中還存在一個(gè)主要問題沒有解決，那就是沒有考慮目標(biāo)的突然消失和意外出現(xiàn)。艦載綜合射頻系統(tǒng)對空作戰(zhàn)進(jìn)行射頻資源保障[11],有可能出現(xiàn)目標(biāo)跟丟,或者目標(biāo)被擊毀等情況引起的目標(biāo)消失,還有可能突然出現(xiàn)新的目標(biāo)。無論是目標(biāo)的消失還是突然出現(xiàn),都會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前的射頻資源保障態(tài)勢發(fā)生變化,需要立即進(jìn)行資源的重新分配。 綜合考慮兩種調(diào)度方法的優(yōu)點(diǎn)和不足,針對調(diào)度過程中可能出現(xiàn)的目標(biāo)突然消失或者出現(xiàn)的情況,對調(diào)度時(shí)刻的確定進(jìn)行優(yōu)化。這里提出柔性調(diào)度時(shí)間概念，所謂柔性調(diào)度時(shí)間，是指在規(guī)定時(shí)間窗口及射頻保障區(qū)間的基礎(chǔ)上，進(jìn)行調(diào)度時(shí)刻整體優(yōu)化。首先，進(jìn)行固定時(shí)間窗口的確定,在完成保障資源任務(wù)的基礎(chǔ)上,確定最小的時(shí)間調(diào)度窗口,之后，對射頻資源保障區(qū)間時(shí)刻劃分進(jìn)行優(yōu)化,加入目標(biāo)突然消失或者突然出現(xiàn)的情況,當(dāng)出現(xiàn)目標(biāo)消失或者突然出現(xiàn)的情況時(shí),加入射頻保障區(qū)間,生成新的保障區(qū)間調(diào)度時(shí)刻,當(dāng)新射頻資源保障區(qū)間比最小時(shí)間調(diào)度窗口大時(shí),以新射頻保障區(qū)間為準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)度,反之,則根據(jù)最小時(shí)間調(diào)度窗口進(jìn)行調(diào)度。其中，柔性調(diào)度時(shí)刻劃分如圖4所示,調(diào)度時(shí)刻由式(5)表

示。 艦載綜合射頻系統(tǒng)對空作戰(zhàn)對象以多架攜帶對海攻擊導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗飛機(jī)組成的空中編隊(duì)為主,同時(shí)艦載綜合射頻系統(tǒng)本身傳感器資源豐富,對空作戰(zhàn)射頻資源保障復(fù)雜,這就構(gòu)成了典型的多任務(wù)、多階段、多傳感器資源的復(fù)雜系統(tǒng)。為保證對空作戰(zhàn)資源調(diào)度的合理性,充分發(fā)揮系統(tǒng)的最大效能,本文提出了一種以作戰(zhàn)步驟為驅(qū)動(dòng)的艦載綜合射頻系統(tǒng)多傳感器資源調(diào)度方法,對實(shí)現(xiàn)具體的作戰(zhàn)資源調(diào)度具有參考意義,后續(xù)可就具體的工程應(yīng)用從事進(jìn)一步研究。

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