0、引言
由于現代海戰的非對稱、非接觸和快速性等特點，現代反水雷作戰的主要目的是在戰時以最短的時間開辟能夠保證戰斗艦艇編隊或其他任務艦船安全通過雷區的可靠航道，打破敵方的水雷封鎖、阻滯或圍堵，確保后續作戰行動的順利開展和海軍作戰目標的實現。在這一情況下，戰時反水雷作戰兵力面臨的最主要任務將是水雷偵查、航線探查、反水雷導航以及為盡快開辟安全航道而進行的航道疏通和局部水雷清除等任務。為在最短時間內為任務艦船開辟安全可靠的航道，可以采取使用探雷聲納在雷區中快速確定部分雷區邊界和搜索薦用航道的方法，進而盡快打破敵方水雷封鎖，實現作戰目的。搜索薦用航道需在已知部分雷區邊界和水雷位置的前提下開展規劃，其推薦航道的安全性、合理性和快速性將直接影響反水雷作戰任務的完成效果。為提高反水雷艦艇在執行航線探查任務中的作戰效能，筆者分析其進行薦用航道判定的條件和步驟，并利用搜索最短路徑的迷宮算法基本原理進行軟件開發，為反水雷作戰中快速合理的實現薦用航道判定提供方法。
1、搜索薦用航道的實施方法
薦用航道搜索任務指利用獵雷聲納的探測識別功能，通過對雷區或水雷可疑區域進行偵查，并對可疑目標進行記錄，快速搜尋出一條或數條通道，為我任務艦船通過雷區或水雷危險區提供安全保證。
實施薦用航道搜索任務時，應制定搜索計劃將雷區或水雷可疑區劃分為若干個平行搜索帶，搜索帶的方向與艦船穿越的方向要基本一致，從中心搜索帶開始搜索并逐步依次向兩邊擴展，并逐帶記錄下探測結果。若已搜尋過的航線總寬度滿足通航航線寬度要求時，檢查已發現的水雷位置是否確實允許艦船通航，其要求是搜尋出的薦用航道必須是直線或有限轉向的簡單折線，如果在探測結果的基礎上沒有發現可用航道，則繼續按原搜索計劃擴大搜索范圍，直至找到可用航道，如圖1所示。完成搜索任務后，應根據水雷和其他礙航目標分布情況和通航航道的寬度要求進行薦用航道判定，其判定結果的準確性、合理性和快速性將直接影響任務艦船的通航安全和后續作戰任務的順利進行。
2、基于迷宮算法的薦用航道判定方法
2.1基于迷宮算法的薦用航道判定基本思想
能否根據薦用航道的搜索結果對薦用航道進行正確判定直接影響到任務艦船的通航安全和反水雷作戰任務的順利完成。錯誤的薦用航道判定結果會導致任務艦船遭到水雷打擊，致使反水雷任務的失敗，而對于復雜雷區薦用航道的人工判定需要大量的繪圖工作和經驗的積累，判定過程通常需要消耗較長時間，可能造成任務艦船行動遲滯和貽誤戰機等嚴重后果。
在完成快速確定部分雷區邊界和搜索薦用航道的基礎上，為了能夠快速、合理地對薦用航道進行科學判定，可采用某種搜索算法進行快速查找和計算。由Lee最先提出的李氏迷宮算法作為一種廣度優先的搜索算法可應用于對薦用航道的判定工作。
其基本方法是在矩形網格中針對每個單元位置采用上下左右4個擴展方向進行障礙物繞行，從而找到出發點Start和目的點Target之間的最短路徑，如圖2所示。
李氏迷宮算法的基本思想可以按照對波的傳播過程來描述，即在一個存在障礙物的水面上，搜索2點之間的最短傳播路徑，設Start點為一波源并朝4個方向進行波的傳播，傳播時無能量損失，觀察波的傳播情況，當遇到障礙時，波會產生反射，到達水面邊緣時也會產生反射，而最先到達目的點Target的波顯然所經過的路徑最短。只要起點和終點間存在通路，該算法經必然能夠找到一條最短路徑。
2.2薦用航道判定基本步驟
假定任務艦船計劃穿越某雷區，反水雷艦艇已在該雷區根據任務艦船預定航線和航道海區地理情況確定了雷區邊界，由于任務艦船的預定航線大致上為自南至北，其航道中線只穿越了雷區南北兩條邊界，因此只需確定雷區南北2條邊界即可。根據薦用航道搜索的實施方法，將雷區分為若干個方向與任務艦船預定航線平行的搜索帶，從中心搜索帶開始搜索并逐步依次向兩邊擴展，逐帶記錄探測結果。完成薦用航道搜索步驟后，將2條邊界內的雷區劃出若干個方格組成的長方陣形成迷宮，方格寬度和迷宮的設定步驟如下：
1\\)將水雷和沉船、淺灘、巖礁等其他礙航物標記在迷宮中。
2\\)根據礙航物的性質及其對任務艦船航行安全產生影響的最大范圍確定方格寬度，對于水雷而言，應首先確定其危險圓半徑R：
式中：pm為艦船所受沖擊波峰值壓強，kg/cm2；G為水雷當量裝藥量，kg；h為水雷水深，m。再根據水雷危險圓半徑R得到確保艦船航行安全的航道寬度B：
船\\(2\\)式中：B船為任務艦船的船寬；σ為任務艦船航行誤差；R為水雷危險圓半徑。
3\\)由于水雷爆炸對艦船航行安全產生影響的范圍最大，因此把確保任務艦船航行安全的航道寬度B作為迷宮方格的寬度。
4\\)根據已偵查得到的部分雷區邊界和迷宮方格寬度，將雷區劃為m?n個方格組成的長方陣迷宮。
雷區迷宮劃分完畢后，再將水雷和其他礙航物根據其在迷宮中所處的位置和大小\\(對于其他礙航物，應考慮任務艦船寬B船和航行誤差σ的因素\\)確定迷宮中的障礙物方格位置和數量，即迷宮障礙分布。對水雷而言，無論其處于某一方格的任一位置均視該方格為障礙物，如圖3。對其他礙航物而言，則根據其在方格中的位置、大小、形狀和艦船航行誤差大小確定所在方格是否設為障礙物。
2.3薦用航道判定的實現
根據雷區迷宮的設定，設計迷宮算法，并繪制出迷宮2點之間的合理路徑，其基本步驟是：
1\\)定義二維數組存儲迷宮數據，迷宮數據根據搜索得到的雷區邊界、任務艦船安全航道寬度B和水雷及其他礙航物在雷區中位置設定。
2\\)在迷宮中設置某方格為出發點Start，并作為程序運算的當前位置，再設置迷宮中某方格為目的點Target，以0和1分別標示為迷宮中的通路方格和障礙物方格，定義1個以鏈表作存儲結構的棧類型。
3\\)編寫求解迷宮的遞歸程序，迷宮各方格以三元組的形式輸出：
tij\\(x,y,d\\)\\(3\\)
其中：tij為迷宮中的某一點；x為tij的橫坐標；y為tij的縱坐標；d為步進到下一點的方向，0為北，1為南，2為西，3為東。從當前位置向某一方向步進，同時將原位置設為障礙物方格，步進后判斷新的位置是否為目的點Target，若是則找到路徑，搜索結束，直接跳至步驟5\\)，否則，放置障礙物方格于新位置，以防再次繞回該位置。
4\\)檢測相連單元是否存在障礙物方格，若不存在，則步進至該相鄰位置，并將該相鄰位置存入堆棧中，然后令該位置為當前位置，跳回至步驟3\\)，若存在障礙物方格，則選擇其他方向的另一個相鄰位置按照上述步驟繼續搜索，如果當前位置所有相鄰位置均被搜索過且都存在障礙物方格，則當前位置不能通往出口，從堆棧中彈出一個元素作為新的當前位置，以此位置的一個未被選擇過的相鄰方向繼續搜索。
5\\)將堆棧中所有位置依次連成一條路徑，即得到出發點Start和目的點Target最短路徑。
薦用航道判定過程中，可先將雷區中任務艦船預定航線起始位置的無障礙方格作為起始出發點Start位置，而目的點Target可從預定航線在雷區中的終點位置無障礙方格開始設定，如沒有滿足條件的航線在向兩側的無障礙方格擴展，直至找到最短安全航道。
在探雷聲納完成的一定寬度的雷區偵查基礎上，若存在滿足要求的薦用航道則停止搜索，將滿足條件的航道從圖上標注出來。若沒有找到滿足要求的薦用航道則繼續擴大搜索范圍，直到找到滿足要求的航道，或是在某一區域通過清除最少數量的水雷滿足任務艦船的通航要求，此時任務艦船的出發點Start應向航線起始位置兩側擴展再進行判定。
3、薦用航道判定方法的應用擴展
以上基于迷宮算法的薦用航道判定方法立足于4個擴展方向，在實際使用過程中，如果方格寬度較大，最短路徑轉向較多，則會產生較遠的迂回現象，此時可通過將單元位置擴展方向增至8向或16向進行改進，但計算量也會因此增大。
對于實現任務艦船兩側旋回、單側旋回、單向航行3種任務要求，由于其根本區別在于安全航道的寬度不同，因此也可通過改變迷宮方格寬度的方式分別獲得不同情況下的薦用航道，也可以為最短時間完成航道疏通任務提供依據。若雷區水雷密度較小，而任務艦船由于機動能力的限制，其轉向次數和角度只能限定在一定數值以內，此時可采取在障礙物方格密度較小的雷區內進行人工分段設置出發點Start位置和目的點Target位置的方法，以確保薦用航道為直、斜或是有限的轉向次數。
4、結束語
筆者在對反水雷艦艇航線探查任務實施過程和對薦用航道判斷方法原理本質進行分析的基礎上，根據李氏迷宮算法的主要思想，提出了基于迷宮算法的水雷危險區薦用航道判定方法，并給出了基本步驟和實現過程。驗證結果表明：基于迷宮算法的薦用航道判定方法能夠繪制出迷宮2點之間的最合理路徑，為快速合理地實現任務艦船薦用航道判定提供方法和途徑。文中的方法可為反水雷艦艇作戰方案的制定提供理論參考，為反水雷指控系統戰術軟件的設計提供技術支撐。
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