劉 偉，劉昌云，陳 晨，何 晟，樊良優(yōu)

(1.空軍工程大學(xué)研究生院，陜西 西安 710051；2.空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院，陜西 西安 710051)

0 引言

反導(dǎo)預(yù)警體系是一個(gè)龐大而復(fù)雜的巨系統(tǒng)，涉及到諸多預(yù)警裝備系統(tǒng)。在反導(dǎo)作戰(zhàn)中，反導(dǎo)預(yù)警體系需應(yīng)對(duì)多方向、多層次、多波次彈道導(dǎo)彈的襲擊，并要盡早地發(fā)現(xiàn)、捕獲、跟蹤和識(shí)別導(dǎo)彈目標(biāo)，這就要求在部署各類反導(dǎo)預(yù)警裝備時(shí)要預(yù)先籌劃、合理部署，通過科學(xué)組合凝聚成體系力量，使各種預(yù)警裝備層次分明、功能互補(bǔ)、密切協(xié)同，充分發(fā)揮反導(dǎo)預(yù)警體系的整體作戰(zhàn)優(yōu)勢。

反導(dǎo)預(yù)警裝備部署研究是反導(dǎo)預(yù)警體系頂層設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。科學(xué)合理地部署反導(dǎo)預(yù)警裝備，是構(gòu)建嚴(yán)密可靠的反導(dǎo)預(yù)警監(jiān)視網(wǎng)，充分發(fā)揮反導(dǎo)預(yù)警體系作戰(zhàn)效能的重要基礎(chǔ)，對(duì)于統(tǒng)一反導(dǎo)預(yù)警探測系統(tǒng)建設(shè)行動(dòng)，克服建設(shè)的盲目性和隨意性，加快反導(dǎo)預(yù)警體系建設(shè)進(jìn)程，具有重要的意義?，F(xiàn)有預(yù)警裝備部署方法研究相對(duì)較少，特別是針對(duì)反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)部署的相關(guān)研究尚不成熟，多借鑒于防空雷達(dá)部署方法，在部署戰(zhàn)略作用大、裝備結(jié)構(gòu)雜、協(xié)同要求高的反導(dǎo)預(yù)警裝備時(shí)，存在可借鑒參考的理論不足的問題。

經(jīng)過多年的發(fā)展，美、俄等國通過科學(xué)部署各類反導(dǎo)預(yù)警裝備，基本構(gòu)建起協(xié)同探測預(yù)警體系，并在多次實(shí)戰(zhàn)和試驗(yàn)中得到檢驗(yàn)[1-4]?；诖耍疚膶?duì)國外典型反導(dǎo)預(yù)警裝備基本情況進(jìn)行介紹，對(duì)現(xiàn)有的反導(dǎo)預(yù)警裝備的優(yōu)化部署方法進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為后續(xù)反導(dǎo)預(yù)警體系的建設(shè)與發(fā)展提供參考。

1 典型反導(dǎo)預(yù)警裝備

反導(dǎo)預(yù)警是反導(dǎo)作戰(zhàn)的前提和基礎(chǔ)，美國、俄羅斯等軍事強(qiáng)國高度重視反導(dǎo)預(yù)警體系的建設(shè)與發(fā)展，并已建立較為完善和成熟的反導(dǎo)預(yù)警體系，其裝備和技術(shù)體現(xiàn)了當(dāng)今世界先進(jìn)水平，具有較強(qiáng)代表性。本章重點(diǎn)介紹以美國、俄羅斯為代表的典型反導(dǎo)預(yù)警裝備情況。圖1所示為典型反導(dǎo)預(yù)警裝備戰(zhàn)運(yùn)用示意圖。

圖1 典型反導(dǎo)預(yù)警裝備作戰(zhàn)運(yùn)用示意圖Fig.1 Operations of anti-missile early warning equipment

1.1 天基反導(dǎo)預(yù)警裝備[5]

作為反導(dǎo)預(yù)警體系的核心預(yù)警裝備，天基預(yù)警衛(wèi)星具有不受地球曲率影響、覆蓋范圍廣、能夠較早提供預(yù)警信息等特點(diǎn)。根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行軌道的高度和載荷情況，可分為低軌預(yù)警衛(wèi)星、高軌預(yù)警衛(wèi)星。

1.1.1低軌預(yù)警衛(wèi)星

低軌預(yù)警衛(wèi)星運(yùn)行于近地軌道上，主要對(duì)處于飛行中段的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行跟蹤識(shí)別監(jiān)測，可為攔截武器系統(tǒng)提供目標(biāo)指示信息，通常搭載截獲傳感器和跟蹤傳感器。如美國的STSS衛(wèi)星等。

1.1.2高軌預(yù)警衛(wèi)星

高軌預(yù)警衛(wèi)星包括地球同步軌道和大橢圓軌道預(yù)警衛(wèi)星，主要對(duì)處于助推段的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行早期預(yù)警監(jiān)測，可為攔截武器系統(tǒng)提供早期預(yù)警信息。地球同步軌道預(yù)警衛(wèi)星通常搭載紅外掃描傳感器和凝視傳感器，可以對(duì)中低緯度地區(qū)持續(xù)監(jiān)視。如美國DSP衛(wèi)星、俄羅斯“預(yù)報(bào)”衛(wèi)星等。大橢圓軌道預(yù)警衛(wèi)星運(yùn)行在較低近地點(diǎn)和極高遠(yuǎn)地點(diǎn)的橢圓軌道上，通常搭載紅外掃描傳感器和凝視傳感器。運(yùn)行在不同軌道傾角的大橢圓預(yù)警衛(wèi)星，可實(shí)現(xiàn)對(duì)某些高緯度地區(qū)的長時(shí)間覆蓋，彌補(bǔ)了地球同步軌道預(yù)警衛(wèi)星偵察不到的極地盲區(qū)。如美國的SBIRS-High衛(wèi)星、俄羅斯“眼睛”衛(wèi)星等。

1.2 地基反導(dǎo)預(yù)警裝備[6]

地基反導(dǎo)預(yù)警裝備以預(yù)警雷達(dá)為主，主要執(zhí)行對(duì)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)的全天時(shí)全天候的探測、跟蹤與識(shí)別等任務(wù)，是反導(dǎo)預(yù)警體系的骨干裝備。按照裝備體制可將反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)分為固定式遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)、固定式跟蹤識(shí)別雷達(dá)和移動(dòng)式多功能預(yù)警雷達(dá)等。

1.2.1固定式遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)

固定部署的大型預(yù)警雷達(dá)，通常工作在P波段、L波段，具有作用距離遠(yuǎn)、預(yù)警范圍廣的特點(diǎn)，主要用于對(duì)彈道導(dǎo)彈的遠(yuǎn)距離跟蹤發(fā)現(xiàn)。如美國的“鋪路爪”雷達(dá)和改進(jìn)早期雷達(dá)預(yù)警雷達(dá)，俄羅斯的“伏爾加”雷達(dá)和“雞籠”雷達(dá)等。

1.2.2固定式跟蹤識(shí)別雷達(dá)

固定部署的高精度預(yù)警雷達(dá)，通常工作在X波段，具有較強(qiáng)的目標(biāo)探測能力，可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤與識(shí)別，主要用于獲取彈道導(dǎo)彈中段到末段過渡區(qū)域的目標(biāo)精確信息，對(duì)后續(xù)的彈道導(dǎo)彈飛行軌跡進(jìn)行精確預(yù)測，也用于對(duì)攔截武器的引導(dǎo)。如美國的GBR雷達(dá)等。

1.2.3移動(dòng)式多功能預(yù)警雷達(dá)

通過車載平臺(tái)部署或者可拆卸搬移部署的預(yù)警雷達(dá)，通常工作在P波段、S波段、X波段，具有機(jī)動(dòng)性高、生存性強(qiáng)等特點(diǎn)，可根據(jù)防御重點(diǎn)靈活部署，在前置預(yù)警、中段補(bǔ)盲、末段引導(dǎo)等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。如美國的AN/TPY-2(FBX-T)雷達(dá)等。

1.3 ?；磳?dǎo)預(yù)警裝備[7-8]

海基預(yù)警裝備依托其?；苿?dòng)平臺(tái)，具備在所屬海域可靈活部署的作戰(zhàn)優(yōu)勢，彌補(bǔ)了海上預(yù)警探測區(qū)域的空白，便于實(shí)現(xiàn)反導(dǎo)預(yù)警體系對(duì)各個(gè)方向來襲導(dǎo)彈特別是經(jīng)過遠(yuǎn)洋來襲的洲際彈道導(dǎo)彈的全程預(yù)警覆蓋。通常具有探測距離遠(yuǎn)、跟蹤精度高等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)前置抵近監(jiān)測、早期來襲預(yù)警和目標(biāo)引導(dǎo)識(shí)別等任務(wù)。如美國的SBX雷達(dá)、艦載“SPY-1”雷達(dá)等。

2 反導(dǎo)預(yù)警裝備部署作戰(zhàn)需求及流程

反導(dǎo)預(yù)警裝備部署，是為遂行上級(jí)賦予的作戰(zhàn)任務(wù)對(duì)反導(dǎo)預(yù)警裝備進(jìn)行的任務(wù)區(qū)分、編組和配置。如何根據(jù)反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)需求，綜合考慮反導(dǎo)預(yù)警裝備部署涉及的各種因素，對(duì)裝備進(jìn)行科學(xué)合理的部署和優(yōu)化，有效提升反導(dǎo)預(yù)警體系作戰(zhàn)能力，是反導(dǎo)預(yù)警體系構(gòu)建需要解決的關(guān)鍵問題。

2.1 反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)需求

綜合外軍反導(dǎo)預(yù)警裝備運(yùn)用情況可見，美俄等國針對(duì)主要戰(zhàn)略方向建立了協(xié)同一體、全面覆蓋的反導(dǎo)預(yù)警體系，其反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)可歸納如下：

1) 對(duì)存在威脅的國家和地區(qū)的彈道導(dǎo)彈發(fā)射情況實(shí)施早期發(fā)現(xiàn)、跟蹤識(shí)別、威脅告警并持續(xù)監(jiān)視，為被動(dòng)防御和武器系統(tǒng)提供預(yù)警時(shí)間，為戰(zhàn)略反擊提供打擊支持。

2) 對(duì)來襲彈道導(dǎo)彈進(jìn)行屬性判別、彈道預(yù)測、精確引導(dǎo)，向反導(dǎo)攔截系統(tǒng)提供目標(biāo)指示信息，并對(duì)攔截過程進(jìn)行毀傷評(píng)估，為二次攔截提供指揮決策信息。

3) 對(duì)各國彈道導(dǎo)彈、空間目標(biāo)、臨近空間目標(biāo)等目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，收集建立目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫，為戰(zhàn)時(shí)反導(dǎo)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支持。

4) 監(jiān)視國外武器裝備試驗(yàn)情況，參與本國航天試驗(yàn)任務(wù)，為發(fā)展空天戰(zhàn)略武器提供信息支撐。

2.2 反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)能力需求

針對(duì)反導(dǎo)預(yù)警裝備所涉及的作戰(zhàn)任務(wù)，分析各階段任務(wù)的內(nèi)容、過程及目的，形成與反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)需求相對(duì)應(yīng)的作戰(zhàn)能力指標(biāo)集，實(shí)現(xiàn)從任務(wù)需求到作戰(zhàn)指標(biāo)的映射?？紤]到反導(dǎo)預(yù)警裝備部署問題的復(fù)雜性，主要從預(yù)警的時(shí)效性、嚴(yán)密性、準(zhǔn)確性及可靠性等方面[9-14]，構(gòu)建反導(dǎo)預(yù)警裝備部署效能的作戰(zhàn)能力指標(biāo)集。圖2所示為反導(dǎo)預(yù)警裝備部署總體框架。

1) 時(shí)效性

時(shí)效性表征反導(dǎo)預(yù)警體系的早期預(yù)警能力、目標(biāo)截獲能力，包括：

首次告警時(shí)間：從導(dǎo)彈發(fā)射到反導(dǎo)預(yù)警裝備首次發(fā)出告警的時(shí)間；

預(yù)警時(shí)間：從發(fā)出首次告警到目標(biāo)飛抵預(yù)警任務(wù)截止點(diǎn)所經(jīng)過的時(shí)間；

目標(biāo)截獲高度:在地形遮蔽角和地球曲率影響下，對(duì)來襲目標(biāo)可實(shí)現(xiàn)的最低截獲高度。

2) 嚴(yán)密性

嚴(yán)密性表征反導(dǎo)預(yù)警體系的威脅覆蓋能力、協(xié)同交接能力，包括：

單重覆蓋范圍:各型預(yù)警裝備在所有高度層上對(duì)威脅方向形成的探測范圍總和；

多重覆蓋范圍:預(yù)警體系在所有高度層上對(duì)威脅方向形成兩重及以上覆蓋的探測區(qū)域總和；

覆蓋系數(shù)：多部反導(dǎo)預(yù)警裝備在同一空間重疊覆蓋的次數(shù)；

目標(biāo)共視時(shí)長:不同預(yù)警裝備同時(shí)監(jiān)測到同一導(dǎo)彈目標(biāo)的時(shí)長。

3) 準(zhǔn)確性

準(zhǔn)確性表征反導(dǎo)預(yù)警體系的目標(biāo)識(shí)別能力、精確引導(dǎo)能力表征，包括：

彈道預(yù)測精度：通過對(duì)目標(biāo)進(jìn)行一定時(shí)長跟蹤所推算的彈道參數(shù)，包括落點(diǎn)預(yù)報(bào)精度和發(fā)點(diǎn)估計(jì)精度；

火控支持時(shí)間:目標(biāo)進(jìn)入跟蹤識(shí)別雷達(dá)的跟蹤范圍到目標(biāo)飛抵預(yù)警任務(wù)截止點(diǎn)的時(shí)長；

圖2 反導(dǎo)預(yù)警裝備部署總體框架Fig.2 Process framework of anti-missile early warning equipment deployment

目標(biāo)指示精度:對(duì)后站裝備、反導(dǎo)攔截武器提供目標(biāo)位置信息的精度。

4) 可靠性

可靠性表征反導(dǎo)預(yù)警裝備抗毀傷能力、陣地保障能力，包括：

抗毀傷能力:預(yù)警雷達(dá)部署位置與國境線(海岸線)的距離，重點(diǎn)方向應(yīng)有冗余部署；預(yù)警衛(wèi)星的運(yùn)行軌道應(yīng)與其他在軌衛(wèi)星的安全距離，避免發(fā)生碰撞；

陣地保障能力：反導(dǎo)預(yù)警裝備部署所在地的各類保障情況，由通信鏈路情況、駐地保障情況、社會(huì)生活環(huán)境等綜合衡量。

2.3 反導(dǎo)預(yù)警裝備部署流程

反導(dǎo)預(yù)警裝備部署應(yīng)從反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)任務(wù)出發(fā)，分析當(dāng)前與未來一段時(shí)間內(nèi)能夠投入實(shí)際作戰(zhàn)的裝備數(shù)量與類型，結(jié)合保衛(wèi)要地和攔截武器配屬情況，依據(jù)反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)原則，確定反導(dǎo)預(yù)警裝備部署的總體目標(biāo)和部署約束，對(duì)照作戰(zhàn)能力指標(biāo)集，將部署目標(biāo)與約束條件進(jìn)行量化，建立各類反導(dǎo)預(yù)警裝備的基礎(chǔ)模型。由于反導(dǎo)預(yù)警裝備具有各自相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，同時(shí)需要協(xié)同配合[15]，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)協(xié)同探測需求和信息融合流程形成多種反導(dǎo)預(yù)警資源的協(xié)同部署模型。根據(jù)實(shí)際戰(zhàn)場情況建立基于來襲威脅的作戰(zhàn)場景，運(yùn)用尋優(yōu)算法對(duì)模型進(jìn)行求解，得出該作戰(zhàn)場景下的反導(dǎo)預(yù)警裝備部署方案。為有效保證反導(dǎo)預(yù)警的成功率，創(chuàng)造多次攔截機(jī)會(huì)，需根據(jù)任務(wù)需求和體系結(jié)構(gòu)對(duì)部署方案進(jìn)行評(píng)估，從而得出反導(dǎo)預(yù)警資源優(yōu)化部署方案。

反導(dǎo)預(yù)警裝備部署方案應(yīng)包含天基預(yù)警衛(wèi)星星座組網(wǎng)方式、衛(wèi)星數(shù)目和每個(gè)衛(wèi)星的軌道根數(shù)，以及地(海)基反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)的地理位置、協(xié)同方式以及陣面參數(shù)等要素。

3 反導(dǎo)預(yù)警裝備部署方法研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于反導(dǎo)預(yù)警裝備部署方法的研究主要包括天基預(yù)警衛(wèi)星部署、地(海)基預(yù)警雷達(dá)部署以及反導(dǎo)預(yù)警體系協(xié)同部署。

3.1 天基預(yù)警衛(wèi)星部署方法

天基預(yù)警衛(wèi)星部署問題的重點(diǎn)與難點(diǎn)是滿足多區(qū)域覆蓋的星座設(shè)計(jì)問題。

在高軌預(yù)警衛(wèi)星部署研究中，主要針對(duì)的是地球同步軌道衛(wèi)星對(duì)全球預(yù)警區(qū)域的單重覆蓋和重點(diǎn)威脅區(qū)域的多重覆蓋問題，以及大橢圓軌道衛(wèi)星對(duì)極地地區(qū)的補(bǔ)盲覆蓋問題。文獻(xiàn)[16]以提高重點(diǎn)區(qū)域覆蓋能力和覆蓋重?cái)?shù)為目標(biāo)，根據(jù)預(yù)警任務(wù)中的區(qū)域覆蓋需求，利用基于搜索空間變換的快速求解方法，提出地球同步軌道和大橢圓軌道預(yù)警衛(wèi)星的星座設(shè)計(jì)方法。文獻(xiàn)[17]以提高區(qū)域覆蓋性能和定位精度為目標(biāo)，建立高軌預(yù)警衛(wèi)星區(qū)域覆蓋模型和定位精度衡量指標(biāo)GDOP的計(jì)算模型，提出面向區(qū)域的地球同步軌道衛(wèi)星的部署方法。文獻(xiàn)[18]以雙GEO預(yù)警衛(wèi)星覆蓋能力分析為主，給出了雙星覆蓋范圍主要有雙星間的夾角和星載探測器覆蓋范圍決定的結(jié)論，結(jié)合預(yù)警衛(wèi)星探測任務(wù)區(qū)域，得到雙星探測條件下夾角的最優(yōu)選擇，對(duì)預(yù)警衛(wèi)星星座部署具有一定的參考價(jià)值。文獻(xiàn)[19]基于Walker星座設(shè)計(jì)了一種σ高軌星座構(gòu)型，具有覆蓋性穩(wěn)定、資源經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，降低了對(duì)軌道資源緊缺的地球靜止軌道的依賴。

在低軌預(yù)警衛(wèi)星部署研究中，文獻(xiàn)[20—21]主要是基于美國STSS衛(wèi)星的基本功能，確定所采用的Walker星座的可能構(gòu)型。文獻(xiàn)[22]提出一種針對(duì)重要保衛(wèi)區(qū)域的低回歸軌道星座設(shè)計(jì)方法，以時(shí)間覆蓋縫隙最小化為目標(biāo)建立了低軌預(yù)警衛(wèi)星星座優(yōu)化模型，具有衛(wèi)星數(shù)量少、星座設(shè)計(jì)簡單的特點(diǎn)，對(duì)于快速生成區(qū)域覆蓋能力提供了一定的參考。此外，在低軌對(duì)地觀測衛(wèi)星星座領(lǐng)域中，針對(duì)不規(guī)則區(qū)域覆蓋問題相關(guān)研究較為集中[23-25]。文獻(xiàn)[26]基于改進(jìn)的模擬退火算法和等面積網(wǎng)格點(diǎn)覆蓋法，提出了一種針對(duì)不規(guī)則區(qū)域成像全覆蓋的衛(wèi)星星座優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在Walker構(gòu)型的基礎(chǔ)上對(duì)低軌星座進(jìn)行優(yōu)化，具有衛(wèi)星數(shù)量少、可監(jiān)視不規(guī)則區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 地(海)基預(yù)警雷達(dá)部署方法

目前針對(duì)反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)部署問題的研究公開發(fā)布的較少，主要集中在以防空雷達(dá)網(wǎng)的優(yōu)化部署問題上[27-28]。由于防空雷達(dá)主要針對(duì)的是具有較強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力的空氣動(dòng)力目標(biāo)，作戰(zhàn)時(shí)間充足，部署時(shí)要實(shí)現(xiàn)保衛(wèi)目標(biāo)及其周邊地區(qū)的全空域多重覆蓋，目的是提高防空系統(tǒng)的“四抗”能力；而反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)針對(duì)的是飛行軌跡可預(yù)測的彈道導(dǎo)彈目標(biāo)，更加強(qiáng)調(diào)預(yù)警信息時(shí)效性、精確性、連續(xù)性，這就導(dǎo)致反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)的部署方案優(yōu)選不同。以傳統(tǒng)防空雷達(dá)為基礎(chǔ)構(gòu)建的協(xié)同部署策略雖不能很好地滿足反導(dǎo)作戰(zhàn)的需求，但其問題的解決思路和求解辦法是極具參考價(jià)值的。

地基預(yù)警雷達(dá)部署問題的關(guān)鍵在于模型構(gòu)建和算法優(yōu)化上。模型構(gòu)建方面，文獻(xiàn)[29]以最優(yōu)早期預(yù)警能力為目標(biāo)函數(shù)，針對(duì)單目標(biāo)來襲威脅場景構(gòu)建了建立了基于灰色層次分析法評(píng)估算法的預(yù)警雷達(dá)部署模型，將待配置區(qū)域網(wǎng)格化后，在可行解空間中遍歷尋優(yōu)，并建立典型突防場景驗(yàn)證了部署模型的可行性。文獻(xiàn)[30]以預(yù)警時(shí)間、生命周期跟蹤比率、火控支持時(shí)間為目標(biāo)函數(shù)，提出了一種基于遺傳算法的多預(yù)警雷達(dá)協(xié)同部署方法，并探討了多方向來襲、單要地防御以及多方向來襲、多要地防御的部署模式。文獻(xiàn)[31]采用了基于覆蓋率最優(yōu)化和基于博弈論方法的防空雷達(dá)部署方法，并對(duì)不同地形條件下的部署方案進(jìn)行了優(yōu)化。文獻(xiàn)[9]提出了反導(dǎo)預(yù)警裝備覆蓋能力、體系貢獻(xiàn)率等指標(biāo)的評(píng)估方法，為優(yōu)化部署模型目標(biāo)函數(shù)提供了參考。不難看出，在模型構(gòu)建過程中各類部署模型并沒有涵蓋全部的能力指標(biāo)集，而是突出部分核心指標(biāo)擇優(yōu)建模，通過加權(quán)求和等方式簡化運(yùn)算。

算法優(yōu)化方面，在實(shí)際求解過程中，隨著預(yù)警雷達(dá)種類、數(shù)量以及約束條件的增加，預(yù)警雷達(dá)優(yōu)化部署的求解計(jì)算量將會(huì)十分龐大，傳統(tǒng)算法穩(wěn)定性不足，無法保證全局最優(yōu)解的問題將不滿足計(jì)算需求，因此對(duì)智能算法的優(yōu)化將是解決該類問題的關(guān)鍵。文獻(xiàn)[32]針對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法效率不高的問題，提出了一種針對(duì)多預(yù)警雷達(dá)協(xié)同部署問題的并行計(jì)算的混沌遺傳算法，相較于傳統(tǒng)遺傳算法避免了過早進(jìn)入局部最優(yōu)解，提高了計(jì)算效率。文獻(xiàn)[33]提出了一種基于蛙跳算法的防空雷達(dá)組網(wǎng)優(yōu)化部署方法，通過更新策略和混沌優(yōu)化，極大地提高了局部搜索效率和全局搜索性能。文獻(xiàn)[34]提出一種基于改進(jìn)的粒子群算法的防空雷達(dá)組網(wǎng)優(yōu)化布站方法，通過融入自適應(yīng)反向策略，提高了持續(xù)尋優(yōu)能力，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)組網(wǎng)的優(yōu)化布站方法。

?；磳?dǎo)預(yù)警雷達(dá)是地基反導(dǎo)預(yù)警裝備的重要補(bǔ)充，依托海上平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)海上靈活部署，彌補(bǔ)遠(yuǎn)洋來襲威脅區(qū)域的空白，大大拓展反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警范圍。目前針對(duì)?；磳?dǎo)預(yù)警雷達(dá)的部署問題相對(duì)較少[35]，因其功能和探測手段與地基反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)相近，在部署問題上可以參考其方法。

3.3 協(xié)同部署方法

反導(dǎo)預(yù)警探測需要多型預(yù)警裝備的協(xié)同實(shí)施，單型裝備的最佳部署方案并不一定是全局最優(yōu)部署方案，因此需要從整個(gè)反導(dǎo)預(yù)警流程出發(fā)，設(shè)計(jì)針對(duì)全局最優(yōu)的協(xié)同部署方案。協(xié)同方式主要有：具有早期預(yù)警能力的高軌預(yù)警衛(wèi)星引導(dǎo)低軌預(yù)警衛(wèi)星，簡稱星星協(xié)同；天基預(yù)警衛(wèi)星引導(dǎo)地基(?；?預(yù)警雷達(dá)，簡稱星地協(xié)同；地基遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)引導(dǎo)地基多功能預(yù)警雷達(dá)，簡稱地地協(xié)同。

星星協(xié)同方面，重點(diǎn)是研究滿足重點(diǎn)區(qū)域多重覆蓋、連續(xù)覆蓋需求下的混合構(gòu)型的衛(wèi)星星座的設(shè)計(jì)問題。文獻(xiàn)[36]以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋為目的，對(duì)預(yù)警衛(wèi)星進(jìn)行了軌道設(shè)計(jì)與星座研究分析，星座包括3顆地球靜止衛(wèi)星，4顆在兩個(gè)平面覆蓋地球高緯度的大橢圓軌道衛(wèi)星以及24顆覆蓋導(dǎo)彈飛行中段的低軌預(yù)警衛(wèi)星，并給出了完整的導(dǎo)彈防御方案。文獻(xiàn)[37]通過分析天基預(yù)警衛(wèi)星協(xié)同探測臨近高超聲速目標(biāo)的配置需求，劃分衛(wèi)星任務(wù)剖面，以最優(yōu)覆蓋面積為目的分別設(shè)計(jì)高軌預(yù)警衛(wèi)星、低軌預(yù)警衛(wèi)星優(yōu)化配置模型，確定了混合構(gòu)型預(yù)警星座的配置方法。文獻(xiàn)[38]提出了對(duì)地觀測混合星座性能指標(biāo)、約束條件和多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，通過建模驗(yàn)證，提出了中低軌混合星座和高低軌混合星座設(shè)計(jì)方法。

星地協(xié)同方面，關(guān)于協(xié)同部署的研究相對(duì)較少，主要是針對(duì)天基預(yù)警衛(wèi)星引導(dǎo)情況地基下預(yù)警裝備能力提升的研究；由于預(yù)警裝備能力的提升也可作為部署模型的優(yōu)化條件，進(jìn)一步優(yōu)化部署模型，故亦有較高的參考價(jià)值。文獻(xiàn)[39]研究了利用高軌預(yù)警衛(wèi)星提升遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)能力的問題，得出在有預(yù)警引導(dǎo)信息情況下，可縮小雷達(dá)搜索空域，提高預(yù)警雷達(dá)的探測距離，縮短告警時(shí)間。文獻(xiàn)[40]以STSS雙星聯(lián)合觀測引導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)為研究對(duì)象，通過建模分析可得，在威脅區(qū)域采用衛(wèi)星引導(dǎo)情況下，有利于節(jié)省雷達(dá)資源，為低軌預(yù)警衛(wèi)星引導(dǎo)地基預(yù)警雷達(dá)的部署模式以及部署資源的優(yōu)化提供了參考。文獻(xiàn)[41]利用天基預(yù)警衛(wèi)星提供的主動(dòng)段跟蹤信息，基于UKF濾波建立目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)，設(shè)計(jì)了預(yù)警雷達(dá)對(duì)被動(dòng)段的搜索空域優(yōu)化模型，在確定雷達(dá)部署法向等方面有相關(guān)應(yīng)用價(jià)值。

地地協(xié)同方面，與強(qiáng)調(diào)全面覆蓋的雷達(dá)組網(wǎng)問題不同，地地協(xié)同更加強(qiáng)調(diào)基于預(yù)報(bào)交接、接力跟蹤的體系作戰(zhàn)運(yùn)用，現(xiàn)有研究重點(diǎn)和難點(diǎn)是依據(jù)前站的預(yù)警信息引導(dǎo)后站目標(biāo)交接技術(shù)研究，對(duì)優(yōu)化協(xié)同部署有參考價(jià)值。文獻(xiàn)[42]針對(duì)早期預(yù)警雷達(dá)和多功能相控陣?yán)走_(dá)的目標(biāo)指示交接問題，給出了一種基于擴(kuò)展卡爾曼濾波定軌和動(dòng)態(tài)波位編排算法的單目標(biāo)情況的目標(biāo)指示交接方法，可用以解決預(yù)警空域劃分不合理問題。文獻(xiàn)[43]針對(duì)早期預(yù)警雷達(dá)任務(wù)交接班策略問題，提出預(yù)警雷達(dá)交接班準(zhǔn)則、交班條件和交班策略研究框架，基于算子的柔性仿真建模方法構(gòu)建交接班仿真模型，可用于部署籌劃、交接班效能驗(yàn)證等研究。文獻(xiàn)[44]以多雷達(dá)交接為研究背景，針對(duì)前站與后站雷達(dá)探測范圍不重疊的情況，分析了彈道預(yù)報(bào)、雷達(dá)搜索區(qū)域確定等問題，為雷達(dá)資源緊張情況時(shí)的最優(yōu)部署策略提供參考。

4 啟示與展望

4.1 發(fā)展多類傳感器協(xié)同部署技術(shù)

縱觀世界各國反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展歷程，呈現(xiàn)出“天基衛(wèi)星為核心，地基雷達(dá)為主體，?；走_(dá)為補(bǔ)充”的發(fā)展趨勢。各類預(yù)警裝備系統(tǒng)協(xié)同部署、互為補(bǔ)充，既體現(xiàn)了各自的國家安全戰(zhàn)略對(duì)反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)的不同要求，又呈現(xiàn)出應(yīng)對(duì)導(dǎo)彈威脅變化漸進(jìn)發(fā)展的共同特點(diǎn)與規(guī)律。以美國為例，美軍一直在追求預(yù)警網(wǎng)絡(luò)的全球部署，特別是有利益相關(guān)的區(qū)域，反導(dǎo)預(yù)警體系呈現(xiàn)出全方向覆蓋、多重覆蓋和抵近部署的特點(diǎn)。首先，美國在各防御方向都部署了反導(dǎo)預(yù)警探測裝備，從而實(shí)現(xiàn)了各防御方向反導(dǎo)預(yù)警網(wǎng)的無縫銜接；其次，對(duì)于同一批目標(biāo)除了預(yù)警衛(wèi)星實(shí)施預(yù)警外，還有地基、?；A(yù)警裝備對(duì)目標(biāo)實(shí)施多重預(yù)警；再次，美國利用其全球范圍內(nèi)的軍事基地和強(qiáng)大的遠(yuǎn)洋能力實(shí)現(xiàn)了反導(dǎo)預(yù)警裝備的抵近部署。借鑒于此，我國在構(gòu)建反導(dǎo)預(yù)警體系時(shí)，要強(qiáng)調(diào)反導(dǎo)預(yù)警裝備部署的針對(duì)性，突出情報(bào)先導(dǎo)，根據(jù)面臨的彈道導(dǎo)彈威脅及態(tài)勢趨勢，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)方向來襲彈道導(dǎo)彈目標(biāo)的預(yù)警監(jiān)視。

4.2 突破傳統(tǒng)體系作戰(zhàn)運(yùn)用模式

美軍多次反導(dǎo)攔截試驗(yàn)表明，高效的多傳感器協(xié)同預(yù)警探測對(duì)反導(dǎo)作戰(zhàn)極為重要[45]。傳統(tǒng)協(xié)同部署模型大多以“搜索、引導(dǎo)、識(shí)別”的握手交接流程為主，即搜索預(yù)警型裝備為前置，跟蹤識(shí)別型裝備為后置，構(gòu)建起反導(dǎo)預(yù)警體系。而實(shí)際部署運(yùn)用中，美軍的AN/TPY-2(FBM)雷達(dá)、“宙斯盾”系統(tǒng)盡可能靠近敵方前沿位置部署，使X波段為主的跟蹤識(shí)別雷達(dá)的遠(yuǎn)程精確跟蹤和識(shí)別目標(biāo)的潛力得到充分發(fā)揮：前置的跟蹤識(shí)別雷達(dá)擁有更長的精確跟蹤和識(shí)別時(shí)間[46]。因此，在構(gòu)建反導(dǎo)預(yù)警體系時(shí)，應(yīng)嘗試突破傳統(tǒng)接力協(xié)同預(yù)警模式，考慮前置部署、引導(dǎo)部署相結(jié)合，優(yōu)化預(yù)警資源配置，增加裝備部署靈活性。

4.3 “星座重構(gòu)+機(jī)動(dòng)補(bǔ)盲”快速部署問題研究

面臨的現(xiàn)實(shí)彈道導(dǎo)彈威脅是影響反導(dǎo)預(yù)警裝備部署的根本因素。從世界各國反導(dǎo)預(yù)警裝備部署情況可見，裝備部署均是針對(duì)競爭對(duì)手來襲威脅設(shè)計(jì)的。然而，隨著國際政治環(huán)境變幻莫測，地區(qū)突發(fā)事件日益增多，威脅方向時(shí)刻都可能發(fā)生變化。如何在有限的反導(dǎo)預(yù)警裝備資源和預(yù)警能力下，及時(shí)應(yīng)對(duì)不可預(yù)測的導(dǎo)彈來襲威脅，實(shí)現(xiàn)對(duì)該方向的臨時(shí)性預(yù)警能力已成為亟待解決的問題。低軌預(yù)警衛(wèi)星星座重構(gòu)方法(應(yīng)急發(fā)射或軌道機(jī)動(dòng))、地基移動(dòng)式多功能預(yù)警雷達(dá)以及?；A(yù)警雷達(dá)的機(jī)動(dòng)補(bǔ)盲部署方法，將成為預(yù)警體系能力提升的關(guān)鍵。

4.4 反導(dǎo)預(yù)警裝備部署的智能化

反導(dǎo)預(yù)警裝備優(yōu)化部署屬于反導(dǎo)預(yù)警任務(wù)規(guī)劃研究的重要部分。在以技術(shù)密集型為特點(diǎn)的反導(dǎo)作戰(zhàn)中，通過將人工智能技術(shù)與反導(dǎo)作戰(zhàn)理論相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)反導(dǎo)預(yù)警裝備部署的“智能化”，能夠確保各裝備系統(tǒng)在“任務(wù)-時(shí)間-空間”線上精確運(yùn)作，更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的反導(dǎo)作戰(zhàn)目標(biāo)。深入研究智能規(guī)劃優(yōu)化方法，探索智能規(guī)劃理論在智能協(xié)同部署中的應(yīng)用，力求解決反導(dǎo)預(yù)警裝備協(xié)同化智能任務(wù)規(guī)劃技術(shù)理論的瓶頸，為我國未來反導(dǎo)預(yù)警體系的建設(shè)夯實(shí)理論基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)的高實(shí)時(shí)性，裝備協(xié)同運(yùn)用的高復(fù)雜性決定了反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)是一種預(yù)先籌劃、依案實(shí)施的作戰(zhàn)行動(dòng)，優(yōu)化部署反導(dǎo)預(yù)警裝備并使之形成體系作戰(zhàn)能力是反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)的關(guān)鍵。美、俄等國通過科學(xué)規(guī)劃、協(xié)同部署反導(dǎo)預(yù)警裝備，極大提高了反導(dǎo)預(yù)警體系作戰(zhàn)效能。本文通過歸納總結(jié)反導(dǎo)預(yù)警作戰(zhàn)需求，梳理綜述了現(xiàn)階段反導(dǎo)預(yù)警部署方法，在此基礎(chǔ)上提出了對(duì)反導(dǎo)預(yù)警裝備部署方法的啟示與展望。隨著我國面臨的空天防御威脅的不斷擴(kuò)大，深入研究反導(dǎo)預(yù)警裝備部署方法，優(yōu)化反導(dǎo)預(yù)警體系架構(gòu)，對(duì)未來我國建設(shè)反導(dǎo)預(yù)警體系具有重要的支持作用和現(xiàn)實(shí)意義。