劉典宏，馬政偉

（海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018）

0 引言

在現(xiàn)代信息化條件下的海上編隊(duì)作戰(zhàn)中，預(yù)警機(jī)可以遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)敵方兵力，并及時(shí)向海上編隊(duì)報(bào)告，提供預(yù)警反應(yīng)時(shí)間［1］。在指揮預(yù)警機(jī)偵察過程中，若已明確偵察區(qū)域位置及形狀，海上編隊(duì)需要快速地計(jì)算出合理的預(yù)警機(jī)巡邏區(qū)域，以便預(yù)警機(jī)在該區(qū)域巡邏時(shí)既能保證自身安全，又可對既定偵察區(qū)域?qū)崿F(xiàn)全覆蓋偵察［2-3］。文獻(xiàn)［4-5］對預(yù)警機(jī)前出距離進(jìn)行了研究，可有效保證預(yù)警機(jī)安全，但并未涉及巡邏區(qū)域的計(jì)算；文獻(xiàn)［6-10］對預(yù)警機(jī)的巡邏區(qū)域進(jìn)行了分析計(jì)算，但都是基于巡邏強(qiáng)效區(qū)與弱效區(qū)推算巡邏區(qū)域，無法保證全覆蓋偵察。本文在保證預(yù)警機(jī)安全的基礎(chǔ)上，對偵察區(qū)域全覆蓋的預(yù)警機(jī)巡邏區(qū)域計(jì)算進(jìn)行了一定的探索。

1 巡邏區(qū)域影響要素分析

1.1 偵察區(qū)域位置及形狀

預(yù)警機(jī)在巡邏區(qū)域?qū)刹靺^(qū)域進(jìn)行偵察時(shí)，偵察區(qū)域的相對位置對巡邏區(qū)域的位置起著決定性作用，同時(shí)偵察區(qū)域的形狀影響著預(yù)警機(jī)雷達(dá)對偵察區(qū)域的覆蓋效果，因此，計(jì)算巡邏區(qū)域的前提是明確偵察區(qū)域位置及形狀。設(shè)海上編隊(duì)在點(diǎn)O，偵察區(qū)域?yàn)槎噙呅蜛1A2A3A4…Ai，偵察區(qū)域相對位置及形狀如圖1 所示。

圖1 偵察區(qū)域相對位置及形狀示意圖

1.2 偵察區(qū)域威脅范圍

為了確保預(yù)警機(jī)巡邏過程中的安全，預(yù)警機(jī)不能受到敵方攻擊，因此，要考慮在偵察區(qū)域可能出現(xiàn)的敵方兵力對我預(yù)警機(jī)的威脅。設(shè)偵察區(qū)域最大威脅距離為L，那么預(yù)警機(jī)必須在偵察區(qū)域的最大威脅距離之外進(jìn)行巡邏，如圖2 所示。

圖2 偵察區(qū)域最大威脅范圍示意圖

1.3 預(yù)警雷達(dá)偵察距離

預(yù)警雷達(dá)是預(yù)警機(jī)進(jìn)行偵察的主要工具，當(dāng)偵察區(qū)域確定后，預(yù)警雷達(dá)的探測距離是影響巡邏區(qū)域范圍的關(guān)鍵因素。

圖3 預(yù)警雷達(dá)偵察范圍示意圖

設(shè)預(yù)警機(jī)預(yù)警雷達(dá)最大探測距離T，那么預(yù)警機(jī)在巡邏區(qū)域內(nèi)活動(dòng)時(shí)，為了保證全覆蓋，偵察區(qū)域必定是在預(yù)警雷達(dá)的最大探測距離內(nèi)，如圖3 所示。此外設(shè)預(yù)警機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑為R，為了保證預(yù)警機(jī)的正常飛行，巡邏區(qū)域的短邊邊長應(yīng)該在2 倍轉(zhuǎn)彎半徑的基礎(chǔ)上增加一定余量［6］。

基于以上巡邏區(qū)域的要素分析，可以對偵察區(qū)域全覆蓋的預(yù)警機(jī)巡邏區(qū)域進(jìn)行計(jì)算。

2 巡邏區(qū)域的計(jì)算

2.1 快速求取偵察區(qū)域外接圓

由于偵察區(qū)域的形狀不固定，為了建立統(tǒng)一的計(jì)算方法，本文設(shè)定當(dāng)偵察區(qū)域外接圓被全覆蓋探測時(shí)即為偵察區(qū)域被全覆蓋探測，因此，首先需要求取偵察區(qū)域的外接圓。

對于給定的多邊形偵察區(qū)域A1A2A3A4…Ai，其外接圓的數(shù)量可能有很多個(gè)，本文提供一種快速求取外接圓的方法:首先，尋找任意兩頂點(diǎn)連接形成的線段中最長的那條線段AjAk，以該線段中點(diǎn)O1作為偵察區(qū)域的中心點(diǎn)；然后，找到任意頂點(diǎn)與O1連接形成的線段中最長的那條線段O1Ah；最后，以O(shè)1為圓心、|O1Ah|為半徑做偵察區(qū)域外接圓，如圖4 所示。

圖4 偵察區(qū)域外接圓示意圖

2.2 確定巡邏區(qū)域安全邊界線

設(shè)定敵機(jī)來襲方向?yàn)閭刹靺^(qū)域中心點(diǎn)O1到海上編隊(duì)O 點(diǎn)之間連線，方向?yàn)镺1點(diǎn)至O 點(diǎn)。巡邏區(qū)域安全邊界線應(yīng)垂直于敵來襲方向［6］，且安全邊界線到偵察區(qū)域外接圓的距離等于偵察區(qū)域最大威脅距離L，如圖5 所示。

圖5 巡邏區(qū)域安全邊界線示意圖

2.3 計(jì)算巡邏區(qū)域

預(yù)警機(jī)巡邏空域一般設(shè)置為矩形，其對應(yīng)有巡邏區(qū)域長邊和巡邏區(qū)域短邊，為了最大范圍覆蓋偵察區(qū)域，平行巡邏區(qū)域安全邊界線并盡可能靠近巡邏區(qū)域安全邊界線，且以線段OO1為對稱軸，下頁圖6 所示為巡邏區(qū)域B1B2B3B4。

圖6 巡邏區(qū)域示意圖

由前文可知，短邊邊長應(yīng)該在2 倍轉(zhuǎn)彎半徑的基礎(chǔ)上增加一定余量，設(shè)定巡邏區(qū)域的短邊邊長|B1B4|為2R+10 km。下面計(jì)算巡邏區(qū)域的長邊邊長。為了偵察區(qū)域全覆蓋，預(yù)警機(jī)必須保證在巡邏區(qū)域的最遠(yuǎn)端B3也能有效探測整個(gè)偵察區(qū)域，設(shè)點(diǎn)B5是點(diǎn)B3與點(diǎn)O1連線的延長線與偵察區(qū)域外接圓的交點(diǎn)，則|B3B5|小于預(yù)警雷達(dá)最大探測距離T，如圖7 所示。

圖7 巡邏區(qū)域可探測范圍

而|B3B5|與巡邏區(qū)域長邊長度|B3B4|間滿足下式

依據(jù)式（1），可計(jì)算得到巡邏區(qū)域長邊長度|B3B4|的范圍

基于以上分析，只需在式（2）區(qū)間內(nèi)選取合適的長度值，即可計(jì)算得到巡邏區(qū)域的位置與范圍。

3 案例分析

下面通過舉例驗(yàn)證上述計(jì)算方法，已知海上編隊(duì)需要預(yù)警機(jī)偵察長200 km，寬100 km 的矩形區(qū)域，該偵察區(qū)域最大威脅距離L 為100 km，預(yù)警機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑R 為5 km，預(yù)警雷達(dá)最大探測距離T 為400 km。

根據(jù)上述計(jì)算方法，設(shè)定|B3B5|恰好等于T，可通過數(shù)據(jù)計(jì)算軟件快速推算出此時(shí)的巡邏區(qū)域范圍，如圖8 所示，其中，巡邏區(qū)域的短邊長度為20 km，長邊長度為280 km，在此矩形巡邏區(qū)域范圍內(nèi)巡邏時(shí)，可保證預(yù)警機(jī)對偵察區(qū)域全覆蓋偵察。

4 結(jié)論

圖8 巡邏區(qū)域計(jì)算結(jié)果

本文分析了偵察區(qū)域位置及形狀、偵察區(qū)域威脅范圍和預(yù)警機(jī)雷達(dá)探測距離3 個(gè)要素對巡邏區(qū)域范圍的影響，提出一種巡邏區(qū)域的快速計(jì)算方法，首先是求取偵察區(qū)域外接圓，然后根據(jù)偵察區(qū)域威脅范圍計(jì)算巡邏區(qū)域安全邊界線，最后基于預(yù)警雷達(dá)探測距離計(jì)算巡邏區(qū)域長邊長度，得到偵察區(qū)域全覆蓋的巡邏區(qū)域范圍。該方法可為海上編隊(duì)設(shè)定預(yù)警機(jī)巡邏區(qū)域提供參考依據(jù)，此外當(dāng)偵察區(qū)域范圍過大時(shí)，則需要考慮多個(gè)預(yù)警機(jī)同時(shí)偵察。