摘 要： 數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)乾F(xiàn)代武器平臺廣泛裝備的無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，通過與各種傳感器交聯(lián)，使各類平臺獲得強大的戰(zhàn)場態(tài)勢共享和感知能力。目標(biāo)指示是數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的基本功能，武器平臺可以通過探測平臺數(shù)據(jù)鏈目標(biāo)指示信息，實現(xiàn)對目標(biāo)的超視距精確打擊。在此以艦載直升機為驅(qū)逐艦作目標(biāo)指示為例，提出了一種通過組織試驗獲得目標(biāo)指示誤差數(shù)據(jù)，然后根據(jù)制導(dǎo)武器工作原理，綜合評估分析，獲得數(shù)據(jù)鏈目標(biāo)指示是否滿足導(dǎo)彈攻擊精度要求的方法。該遠(yuǎn)程目標(biāo)指示綜合位置誤差計算方法可以應(yīng)用于數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)相關(guān)功能作戰(zhàn)使用能力評估。

關(guān)鍵詞： 遠(yuǎn)程目標(biāo)指示； 試飛； 誤差計算； 數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)

中圖分類號： TN964?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）02?0013?03

0 引 言

現(xiàn)代大型導(dǎo)彈驅(qū)護艦上都裝有遠(yuǎn)程艦?艦導(dǎo)彈（射程100 km以上），但受到視距限制，艦載雷達無法直接探測遠(yuǎn)距離海面的敵艦?zāi)繕?biāo)。在沒有得到目標(biāo)準(zhǔn)確位置信息的情況下，無法使用遠(yuǎn)程艦?艦導(dǎo)彈直接對敵目標(biāo)實施攻擊。

數(shù)據(jù)鏈被稱為“戰(zhàn)爭中作戰(zhàn)能力的倍增器”[1]，通過它戰(zhàn)場各平臺可實現(xiàn)高度的信息共享和感知，其是信息化戰(zhàn)爭中的“數(shù)字化戰(zhàn)場中樞系統(tǒng)”。隨著裝備信息化進程的加速，目前國內(nèi)外各種武器平臺大都加裝了數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)，而擁有數(shù)據(jù)通信機群的作戰(zhàn)效能遠(yuǎn)高于不具備數(shù)據(jù)通信的機群[2]?，F(xiàn)代大型導(dǎo)彈驅(qū)護艦均搭載有艦載直升機，使用直升機作為探測節(jié)點，與載艦通過數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)。艦載直升機在離載艦一定距離的上空，使用直升機搜索與跟蹤雷達，測得遠(yuǎn)距敵艦信息，然后由直升機綜合戰(zhàn)術(shù)處理系統(tǒng)解算出敵艦的實時位置、航向、航速等信息。直升機通過數(shù)據(jù)鏈路，將這些敵艦信息數(shù)據(jù)傳輸給載艦，進行遠(yuǎn)程目標(biāo)指示。母艦根據(jù)目指信息裝訂目標(biāo)發(fā)射艦?艦導(dǎo)彈，從而實現(xiàn)母艦對敵目標(biāo)的超視距攻擊，這種方法即“中繼法”[3]。美軍諸如LINK11、LINK16等數(shù)據(jù)鏈均具備此類功能。遠(yuǎn)程目指功能如圖1所示[4]。

由于艦?艦導(dǎo)彈末端制導(dǎo)能力存在差異，對遠(yuǎn)程目標(biāo)指示精度的要求并不相同。為了解各型艦?艦導(dǎo)彈在艦載直升機的遠(yuǎn)程目標(biāo)指示下，能否完成對敵目標(biāo)艦的精確遠(yuǎn)程打擊，就需要對目指信息的綜合位置誤差進行計算，從而研究遠(yuǎn)程目標(biāo)指示能否滿足各型艦?艦導(dǎo)彈攻擊要求。

1 目標(biāo)指示綜合位置誤差計算

目標(biāo)指示綜合位置誤差的主要來源有直升機雷達測距和測向誤差，直升機慣導(dǎo)定位誤差和航向誤差，直升機綜處解算誤差，綜合數(shù)據(jù)鏈傳輸延遲誤差等多個誤差源。這里只考慮最終對目標(biāo)指示的影響，因此不分析各誤差源的影響。

艦艦導(dǎo)彈是根據(jù)目標(biāo)位置、航速和航向做預(yù)置點方式攻擊的，這就可以確定，目標(biāo)指示綜合位置誤差是目標(biāo)定位誤差、航速誤差和航向誤差的綜合。

艦?艦導(dǎo)彈實際攻擊中，從母艦裝訂目標(biāo)攻擊到導(dǎo)彈飛到末端制導(dǎo)雷達啟動捕獲目標(biāo)這段時間可稱為滯后時間T。滯后時間視主要導(dǎo)彈飛行速度和射程而定，從幾分鐘到十幾分鐘甚至更長。該時間內(nèi)，目標(biāo)艦仍是運動的，在目標(biāo)定位、航速、航向均存在誤差這種情況下，目標(biāo)指示綜合位置誤差如圖2陰影區(qū)所示的散布區(qū)域。

該區(qū)域可用目標(biāo)散布區(qū)的外接橢圓近似來表示，由于航速誤差和航向誤差相互獨立且均可認(rèn)為是正態(tài)分布，因此認(rèn)為目標(biāo)指示綜合位置誤差服從于二維正態(tài)分布，橢圓長短軸分別為目標(biāo)航速、航向誤差均方差分別為：σV=ΔVT，σK=ΔKVT。式中：ΔV為目標(biāo)速度誤差（1σ）；T為導(dǎo)彈飛行時間；ΔK為目標(biāo)航向誤差（1σ，rad）；V為目標(biāo)速度。

將目標(biāo)航速、航向誤差導(dǎo)致的目標(biāo)運動位置誤差與目標(biāo)定位誤差合成，形成目標(biāo)指示綜合位置誤差為：

[σx=σ2WZx+σ2V12] （1）

[σy=σ2WZy+σ2K12] （2）

在此，用50%圓概率誤差（CEP）表示目標(biāo)指示綜合位置誤差。接下來從誤差的分布特性開始，推導(dǎo)CEP的算法。

[f（x，y）=12πσxσy1-ρ2e-12（1-ρ2）·[（x-μx）2σ2x-2ρ（x-μx）（y-μy）σxσy+（y-μy）2σ2y]] （3）

[f（x，y）=12πσxσye-12·[（x-μx）2σ2x+（y-μy）2σ2y]] （4）

[P（R）=CR12πσxσye-12·[（x-μx）2σ2x+（y-μy）2σ2y]dxdy=0.5] （5）

式中CR為x2+y2=R2。

假設(shè)均值[μx=μy=0]，則

[P（R）=CR12πσxσye-12·[x2σ2x+y2σ2y]dxdy=0.5] （6）

積分得[CEP=R=F（σx，σy）]。

在[σx=σy=σ]的情況下，則：

[P（R）=GR12πσ2e-12σ2（x2+y2）dxdy=0.5] （7）

CEP=R=1.177σ。

在[σx≠σy]的情況下，進行近似積分：

[CEP=R=1.177σx+σy2=0.59（σx+σy）] （8）

根據(jù)公開的外軍數(shù)據(jù)鏈資料顯示，數(shù)據(jù)鏈遠(yuǎn)程目指指示的內(nèi)容可能有兩種：提供目標(biāo)位置參數(shù)（經(jīng)度、緯度），目標(biāo)運動參數(shù)未知；提供目標(biāo)位置參數(shù)（經(jīng)度、緯度）和目標(biāo)運動參數(shù)（航速、航向）。如果目標(biāo)指示的數(shù)據(jù)全面，包括目標(biāo)的位置參數(shù)和運動參數(shù)，而且這些參數(shù)的誤差為0，則目標(biāo)位置散布區(qū)為一確定點，即目標(biāo)所在點。如果目標(biāo)指示數(shù)據(jù)不全面，或者目標(biāo)指示數(shù)據(jù)的精度較差，則存在目標(biāo)散布區(qū)域。例如目標(biāo)速度Vm=150 m/s，而目標(biāo)的航向未知，假設(shè)滯后時間T=10 min，則目標(biāo)在滯后時間內(nèi)的運動距離S=90 km，則目標(biāo)散布區(qū)域是以目標(biāo)指示點的坐標(biāo)點為圓心，以90 km為半徑的圓。

下面根據(jù)目指提供的內(nèi)容，分兩種情況進行分析。

（1） 目指提供目標(biāo)位置參數(shù)，目標(biāo)運動參數(shù)未知[5]。

如圖3所示，這種情況下目標(biāo)散布區(qū)是以目標(biāo)位置坐標(biāo)點A為圓心，以R′=T×Vmax為半徑的圓。其中Vmax為目標(biāo)最大可能速度。再考慮由于目標(biāo)指示位置誤差給目標(biāo)位置散布區(qū)帶來的誤差，則R=R′+ΔR，因此目標(biāo)散布區(qū)域為圖3所示的圓形陰影區(qū)。

該遠(yuǎn)程目標(biāo)指示條件下，艦?艦導(dǎo)彈實施現(xiàn)在點攻擊方式，對應(yīng)的誤差為指示位置誤差與目標(biāo)運動誤差的綜合。該方差服從二維正態(tài)分布，隨機點落在3倍均方差圓內(nèi)的概率幾乎是必然的，因此可確定遠(yuǎn)程目指位置綜合誤差均方差為：

[σMZx=σMZy=（σWZ+σVmax）12] （9）

式中，σVmax=Vmax[T3，]Vmax為目標(biāo)最大可能速度，T為滯后時間。

圖3 目標(biāo)散布區(qū)域為圓形陰影區(qū)

下面使用虛擬數(shù)據(jù)進行仿真計算：

假設(shè)導(dǎo)彈飛行距離約100 km，導(dǎo)彈速度900 km/h，則獲得T≈6.7 min，Vmax=15 m/s。

σVmax=Vmax[T3]=2 000 m，計算GPS位置誤差，統(tǒng)計得到σWZ=300 m。

σx=σy=（σ2WZ+σ2Vmax）[12]=2 022 m，CEP=R=1.177σ=2 381 m。

（2） 目指提供目標(biāo)位置和運動參數(shù)。

如圖2所示，在這種情況下，由于航向誤差和速度誤差會造成散布區(qū)域，如圖中的陰影區(qū)所示。

該遠(yuǎn)程目標(biāo)指示條件下，艦?艦導(dǎo)彈實施預(yù)測點攻擊方式。對應(yīng)的誤差為指示位置誤差與指示航速、航向誤差的綜合，可以用目標(biāo)散布區(qū)外接橢圓的均方差來表示，該方差服從于二維正態(tài)分布，其中遠(yuǎn)程目標(biāo)指示航速、航向參數(shù)對應(yīng)的橢圓均方差分別為：σV=ΔVT，σK=ΔKVT。式中，ΔV為目指速度誤差（1σ），T為滯后時間，ΔK為目指航向誤差（1σ，rad），V為目指獲得的目標(biāo)速度。將目標(biāo)指示航速、航向誤差導(dǎo)致的目標(biāo)運動位置誤差進行相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并與目標(biāo)指示位置誤差合成，形成綜合誤差為：

[σMZx=（σ2WZx+σ2V）12σMZy=（σ2WZy+σ2K）12] （10）

通過虛擬數(shù)據(jù)進行仿真計算：

導(dǎo)彈飛行距離約為80 km，導(dǎo)彈速度為900 km/h，則獲得T≈6.7 min，V=10 m/s。ΔV=0.5 m/s，ΔK=0.1 rad。

則：σV=ΔVT=0.5T=200 m，σK=ΔKVT=0.1VT=400 m。

計算GPS位置誤差，統(tǒng)計得到σWZ=300 m。則：

[σx=σ2WZx+σ2V12=360 mσy=σ2WZy+σ2K12=500 mCEP=0.59σx+σy=508 m]

2 結(jié) 論

遠(yuǎn)程目標(biāo)指示作為數(shù)據(jù)鏈的一項通用的重要功能應(yīng)用，廣泛使用在國外各類武器平臺，其作戰(zhàn)使用性能日益受到各國海軍的重視。本文初步探討了進行遠(yuǎn)程目標(biāo)指示綜合位置誤差計算的方法，可應(yīng)用于有關(guān)的技術(shù)評估。

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