一种面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法

1.本发明涉及资源调度技术领域，具体涉及一种面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法。


背景技术：

2.异构精导弹群协同毁伤评估领域，具体是采用包括飞航导弹、滑翔导弹、弹道导弹在内的三种异构精导弹药进行组网集群，在对目标进行协同打击的同时，实现对打击目标的协同毁伤评估的具体实施方法。各类精导弹道弹道轨迹存在明显高度差异，可以对整个打击目标附近海域空域进行协同探测，且由于不改变导弹原有飞行弹道，因此称之为面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法。
3.宇航科学技术发展到现有水平，单枚常规导弹的打击威力提升效率逐步降低，提升单枚导弹的制导精度和毁伤效果逐渐这一研究方向的性价比在逐渐降低。同时由于各种类型的导弹飞行弹道及射程等种种特性不同，利用精导弹药集群协同打击高价值目标成为未来战场作战方式的重要研究方向之一。而对高价值目标进行协同打击后，利用弹载传感器对该目标进行合理的毁伤评估可以确定协同打击的毁伤效果，合理分配战斗资源，确定下一批次打击方案。
4.对单一武器目标毁伤评估的相关研究已经在美国、俄罗斯、英国等军事发达国家展开，2005年美国在伊拉克战争中,已经展示了精确制导打击和快速毁伤评估的能力，在短时间内迅速做出反应，评估相关毁伤效果并且决定下一次打击方案。2018年4月14日,美、英、法三国联军对叙利亚化学武器计划相关的三处地点展开同时打击，105枚导弹从红海、波斯湾和地中海等空域发射,经过复杂的航路规划，在1min内相继接近目标。国内对单一武器的毁伤评估也展开了理论、仿真和实验等多方面的研究，取得了一定成就，且国内精导弹药研究已经获得大量成果。目前，国内已经有相关机构对同构精导弹药组网协同作战模式和方法进行了初步研究，但在工程上尚未完全实现。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提出了一种面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法，能够对整个打击目标附近海域空域进行协同探测，且由于不改变导弹原有飞行弹道。
6.为实现上述目的，本发明的一种面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法，包括如下步骤：
7.对不同种类的弹群在打击顺序上进行规划，在回传的图像信息中标注导弹编号及信息，将异构弹群所采集的目标毁伤信息全部传输至后方指控中心，其中，采集得到的目标毁伤信息所属时间段处于从最先抵达的第一枚滑翔导弹开始至最后抵达的某枚弹道导弹截止；
8.根据目标毁伤信息进行对目标毁伤信息进行分析评估，具体如下：首先评估该异构弹群对特定单一目标协同打击的整体毁伤效果；其次评估的是对单一导弹或某种类导弹
对特定单一目标的毁伤效果。
9.其中，将异构弹群所采集的目标毁伤信息全部传输至后方指控中心的方式为：
10.各导弹按照射前规划进行发射后正常飞行，弹群完成组网，群内共享目标位置信息；
11.各簇内节点根据接收到的信息，结合自身预计弹道轨迹、探测能力及第一枚导引头开机的导弹a命中目标的时间和位置进行计算，确定能否观察到毁伤点；各簇内节点计算探测时间内的自身位置、姿态和对应探测距离，并将以上信息向所属簇的簇首节点发送；若不能探测，则发送判断结果；多个簇首节点接收到以上信息后，汇总发送至全网簇首节点；
12.全网簇首节点接收到所有节点发送的预计探测信息后进行最优决策计算，选择需要执行探测任务的导弹编号并标记探测任务编号为a，将探测任务编号、导弹编号及探测任务时间发送到至各个节点；此时，所有探测任务节点已经接收到自身执行的探测任务编号和探测任务时间；
13.承担探测任务的导弹接收到指令后，在探测任务时间内对预计的毁伤点进行图像采集，将探测任务编号、采集到的图像信息、探测时间、自身位置和姿态以及对应探测距离打包，上传到天基卫星；
14.作战区域内所有灌顶攻击导弹均重复以上步骤直至弹群全部命中目标，探测任务依次记录为a、b和c
…
。
15.其中，群内共享目标位置信息的具体方式为：当第一枚导引头开机的导弹a，通过雷达导引头探测到与目标的相对距离、高低角以及方位角信息，计算目标的位置并预计自身命中目标的时间和位置，并传输至所属簇的簇首节点，该簇首节点经由全网簇首节点，向其余簇的簇首节点发送导弹a预计自身命中目标的时间和位置，并标记任务信息为a；其余簇的簇首节点接收到相关信息后，转发至各个簇内节点。
16.其中，将探测任务编号、采集到的图像信息、探测时间、自身位置和姿态以及对应探测距离打包，通过卫星数据链上传到天基卫星并回传到指控中心。
17.其中，将探测任务编号、导弹编号及探测任务时间通过全网广播发送到至各个节点。
18.有益效果：
19.本发明以弹道导弹、滑翔导弹和飞航导弹三类异构精导弹药组网形成的异构精导弹群的协同毁伤评估方法及其所需的组网通行需求。在不改变原本弹道规划的基础上，利用最优决策算法筛选得到了需要执行协同毁伤评估任务的导弹编号和探测任务时间，实现了高空弹群的协同毁伤评估功能。通过设计合理的协同毁伤评估流程和组网通信模式，降低了弹药协同毁伤评估过程中的通信容量和计算量，从而降低了对弹载硬件载荷的需求，在工程实践上更为容易。
20.本发明通过在协同毁伤评估过程中设计合理的编号和任务序列，指控中心可通过拼凑回传的毁伤图像信息来分别判断单一导弹的毁伤效果，从而对各个类型的导弹毁伤效果有更为明确的认知，设计更为合理的火力分配方案。
附图说明
21.图1为本发明面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法原理图。
22.图2为本发明弹群组网及通信模式示意图。
23.图3为本发明面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法工作流程图。
具体实施方式
24.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
25.异构精导弹群协同作战这这一研究领域目前在全球范围内都属于较为先进新颖的研究领域，相关理论研究较少，具体理论和相关技术的研究方向尚未明确。异构精导弹群协同毁伤评估是一个现实物理意义极强的多维、多约束的组合优化问题。本发明从在保证导弹毁伤效果的同时提升获取目标毁伤信息质量这一目的出发，对特定任务场景下的高空弹群协同毁伤评估问题进行了研究，并根据实际工程应用情况中的各种约束条件，提出了一种面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法。本发明所适用的作战场景为在已完成航母编队外围清扫的情况下，采取异构精导弹群协同打击航母编队中某一艘航母，并要求异构精导弹群在完成对单艘航母的协同打击毁伤任务的同时，实现对附近海域敌方多个舰船目标的多角度持续协同毁伤评估。本发明中所指的异构精导弹群是由弹道导弹、滑翔导弹和飞航导弹三种种类不同的导弹分别各自组成同构弹群网络，然后三个弹群组成整体的异构弹群网络，通过对异构精导弹群进行协同任务规划来实现具体功能，最终输出得到需要执行探测任务的对应弹药编号及其探测时间序列，并根据规划方案采集图像，并经由弹星通信链回传探测图像信息至指控中心。
26.在导弹发射前，需要对各个导弹进行一定的射前规划，主要要求根据各导弹突防能力、机动能力、毁伤能力和探测载荷的不同确定合理的发射位置、发射时间及顺序序列，以确保整体弹群的突防毁伤效果和获取的毁伤评估信息质量。值得注意的是，在进行导弹射前规划时，必须以打击命中目标为第一要务，探测相关约束条件可适当放宽。本发明涉及到的三类导弹命中目标的顺序通常为滑翔导弹、弹道导弹和飞航导弹，具体发射时间根据目标位置和发射位置确定。
27.面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法指的是利用高空俯冲的弹道导弹和滑翔导弹以及在海平面掠空飞行的飞航导弹组成的异构弹群，进行协同毁伤评估的具体方案，该方案不会改变导弹现有的规划弹道，仅对不同导弹的图像采集时间进行规划。本发明原理图如图1所示。
28.由于各类导弹以对打击目标造成毁伤为第一要务，因此在设计协同毁伤评估方法时，通常不改变导弹原本的飞行弹道，仅依据其预定弹道确定目标毁伤信息采集时间和采集位置。弹群组网后，某导弹(被观测导弹)采用广播形式向弹群发送自身预测的打击时间及打击位置信息，其余导弹根据自身运动性能参数、探测载荷信息、实时位姿信息判断是否可以能够采集到被观测导弹的毁伤效果信息，之后根据自身预计探测效果选择执行探测任务的导弹并记录其编号。根据自身运动状态和实时位姿信息确定探测任务导弹的探测时间。对所有需要观测的导弹执行该步骤，输出各个导弹的探测任务时间序列。结合弹载光学传感器，输出得到各个导弹的探测图像信息并经由天基卫星回传到指控中心。
29.如图2所示，滑翔导弹、弹道导弹和飞航导弹各自于同类型导弹组成同构弹群，即子网，单枚导弹视为子网内的单一节点，而同构弹群合并组成整体的异构弹群，实现整体弹群内所有导弹的组网，为后续的协同作战奠定基础。在这一组网模式下，整体弹群的通信方
式可以划分为子网内通信和子网间通信。由于组成子网的导弹种类构型一致，发射后各导弹间的相对距离较近且距离变化较小，因此子网内各导弹可直接通信，即子网内通信直接由子网内各节点实现信息交互流通。而子网间通信限于子网间相对距离、各个子网飞行速度等参数的影响，无法实现任一子网内节点对另一子网内节点的自由通信，因此通过在子网内设置簇首节点和全网簇首节点，利用簇首节点与簇首节点直接通信、全网簇首节点负责最优决策和计算的方式，实现子网内通信和功能最优决策。导弹的簇首节点身份需要提前装订，作为簇首节点的导弹通常需要搭载更多的通信载荷。
30.可以看出，在协同毁伤评估过程中，弹群内的通信主要分为任务指令传输和图像信息传输两大类。任务信息传输路径为：簇内节点经由子网内传输到同构弹群簇首节点，再传输到全网簇首节点进行最优功能决策，决策结果传给各弹群的簇首节点，最后经由子网内传输到簇内节点。图像传输路径为：观测任务弹箭经由卫星通信链路传输到天基卫星，最后回传至后方指控中心。
31.在异构弹群实现组网及通信后，异构弹群内必须通过信息融合的方式汇总所有导弹探测得到的目标位置信息，从而使获得的目标位置更为精确，同时在异构弹群内广播目标位置坐标。此外，整个弹群内所有导弹的计时必须一致，该过程可通过时间对准的方式实现。
32.本发明涉及到的面向协同毁伤评估的探测载荷资源调度方法流程如图3所示,具体步骤说明如下：
33.步骤一：各导弹按照射前规划进行发射后正常飞行，弹群完成组网，群内共享目标位置信息。当第一枚导引头开机的导弹a，通过雷达导引头探测到与目标的相对距离、高低角、方位角等信息，计算目标的位置并预计自身命中目标的时间和位置，并传输至所属簇的簇首节点，该簇首节点经由全网簇首节点，向其余簇的簇首节点发送导弹a预计自身命中目标的时间和位置，并标记任务信息为a。其余簇的簇首节点接收到相关信息后，转发至各个簇内节点。
34.步骤二：各簇内节点根据接收到的信息，结合自身预计弹道轨迹、探测能力及导弹a命中目标的时间和位置进行计算，确定能否观察到毁伤点。各簇内节点计算探测时间内的自身位置、姿态和对应探测距离(弹目相对距离)，并将以上信息向所属簇的簇首节点发送；若不能探测，则发送判断结果。多个簇首节点接收到以上信息后，汇总发送至全网簇首节点。
35.步骤三：全网簇首节点接收到所有节点发送的预计探测信息后进行最优决策计算，选择需要执行探测任务的导弹编号并标记探测任务编号为a，将探测任务编号、导弹编号及探测任务时间全网广播至各个节点。此时，所有探测任务节点已经接收到自身执行的探测任务编号和探测任务时间。
36.步骤四：承担探测任务的导弹接收到指令后，在探测任务时间内对预计的毁伤点进行图像采集，将探测任务编号、采集到的图像信息、探测时间、自身位置和姿态以及对应探测距离(弹目相对距离)打包，通过卫星数据链上传到天基卫星并回传到指控中心，为后续的毁伤评估提供支持。
37.步骤五：作战区域内所有灌顶攻击导弹均重复以上步骤直至弹群全部命中目标，探测任务依次记录为a、b、c
…
。
38.至此，在通信数据链畅通的情况下，异构弹群所采集的目标毁伤信息已经全部传输至后方指控中心，可以进行后续的对目标毁伤信息进行分析评估。首先评估的是该异构弹群对特定单一目标协同打击的整体毁伤效果。根据协同毁伤评估方法，采集得到的目标毁伤信息所属时间段处于从最先抵达的第一枚滑翔导弹开始至最后抵达的某枚弹道导弹截止，该时间段囊括了所有具备强毁伤能力的滑翔导弹及弹道导弹的目标毁伤信息，可以有效用于毁伤评估，从而确定下一批次的火力打击方案。其次评估的是对单一导弹或某种类导弹对特定单一目标的毁伤效果。由于该方法对不同种类的弹群在打击顺序上进行了规划，且在回传的图像信息中标注了导弹编号及信息，因此可以对某一导弹进行单独毁伤评估，从而对后续的火力资源调度方案提供参考，同时也可以对武器装备研制及相关装备使用及作战理论提供第一手资料，大大提升了毁伤评估环节可以提供的有效信息量。
39.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。