防空作战中多边形责任区预警机空域配置方法

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.01.010

摘要/Abstract

摘要：

针对防空作战中不规则多边形责任区预警机空域配置问题，基于预警机巡逻航线最短直飞距离和最小转弯直径所形成的实时探测区，通过寻优算法确定预警机责任子区和相应的预警机巡逻可用空域，再基于预警机稳定覆盖度评估准则，对其空域配置进一步寻优，得到预警机空域配置优化方案。通过算例仿真验证了此种方法在不规则多边形责任区中规划预警机空域配置的可行性和提升作战效能的有效性，其方法具有较强的实用价值和军事价值。

关键词: 不规则多边形, 预警机, 责任子区, 可用空域, 作战效能

Abstract:

Aiming at the problem of airspace configuration of AWACS in irregular polygonal responsibility area in air defense operations， based on the real-time detection area formed by the shortest direct flight distance and the smallest turning diameter of the AWACS patrol route， the AWACS responsibility subarea and the corresponding available airspace for AWACS patrol are determined through optimization algorithm. Based on the evaluation criteria of AWACS stability coverage， the airspace configuration is further optimized， and finally the optimization scheme of AWACS airspace configuration is obtained. The feasibility of this method in planning AWACS airspace configuration in irregular polygon responsibility area and the effectiveness of improving operational efficiency are verified by numerical simulation. The method has strong practical value and military value.

Key words: irregular polygon, AWACS（airborne warning and control system）, responsibility subarea, available airspace, operational efficiency

中图分类号:

TN95

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图/表 17

图1 预警机巡逻空域示意图

Fig. 1 Patrol airspace diagram of AWACS

图2 责任子区顶点示意图

Fig. 2 Vertexes diagram of responsibility subarea

图3 预警机责任区分布示意图

Fig. 3 Responsibility airspace distribution diagram of AWACS

图4 各预警机实时探测区域可用空域分布示意图

Fig. 4 Available airspace distribution diagram of each AWACS for real-time detecting

图5 最优预警机空域配置方案示意图

Fig. 5 Optimal airspace configuration diagram of AWACS

表1 预警机空域配置参数步进值设置

Table 1 Step value setting of airspace configuration parameters of AWACS

含义	参数	值	含义	参数	值
初始阵位中心坐标步进值	$Δ x 1$ /km	10	直飞航线步进值	$δ d z_L$ /km	5
转弯直径步进值	$δ d z_W$ /km	5	初始航线倾角步进值	$α t u m_1$ /（°）	10
优化航线倾角步进值	$α t u m_2$ /（°）	5	矩阵法计算误差值	$Δ γ$	0.003
优化阵位中心坐标步进值	$Δ x 2$ /km	1

表1 预警机空域配置参数步进值设置

Table 1 Step value setting of airspace configuration parameters of AWACS

含义	参数	值	含义	参数	值
初始阵位中心坐标步进值	$Δ x 1$ /km	10	直飞航线步进值	$δ d z_L$ /km	5
转弯直径步进值	$δ d z_W$ /km	5	初始航线倾角步进值	$α t u m_1$ /（°）	10
优化航线倾角步进值	$α t u m_2$ /（°）	5	矩阵法计算误差值	$Δ γ$	0.003
优化阵位中心坐标步进值	$Δ x 2$ /km	1

图6 预警机阵位配置示意图

Fig. 6 Airspace configuration diagram of early warning aircrafts

表2 预警机空域配置初步方案

Table 2 Preliminary scheme for airspace configuration of AWACS

架次	航线中心点/km	航线倾角/（°）	W_Y /km	L_Y /km
1	（460，560）	20	15	50
2	（960，610）	20	15	50
3	（1 420，460）	-30	15	50

图7 责任子区划分图

Fig. 7 Divided responsibility subarea diagram

图8 各预警机可用空域分布图

Fig. 8 Available airspace distribution diagram of each AWACS

图9 各预警机航线优化图

Fig. 9 Route optimization diagram of each AWACS

表3 预警机航线优化参数

Table 3 Route optimization parameters of AWACS

架次	航线中心点/km	航线倾角/（°）	W_Y /km	L_Y /km
1	（452，542）	50	15	55
2	（955，619）	5	20	65
3	（1 357，498）	-90	20	70

图10 仿真迭代次数与稳定覆盖度关系图

Fig. 10 Simulation iteration times and coverage diagram

图11 仿真迭代次数为100时的覆盖度图

Fig. 11 Coverage diagram of simulation iteration times is 100

图12 仿真迭代次数为800时的覆盖度图

Fig. 12 Coverage diagram of simulation iteration times is 800

图13 仿真迭代次数为100时的作战效能图

Fig. 13 Operational effectiveness diagram of simulation iteration times is 100

图14 仿真迭代次数为800时的作战效能图

Fig. 14 Operational effectiveness diagram of simulation iteration times is 800

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