洪 俊 饒世鈞 姚景順

(大連艦艇學(xué)院 大連 116018)

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海上超視距打擊對衛(wèi)星偵察信息時效需求研究

洪 俊 饒世鈞 姚景順

(大連艦艇學(xué)院 大連 116018)

在建立基于導(dǎo)彈捕捉概率的衛(wèi)星信息時效需求計(jì)算模型基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了單一衛(wèi)星信息引導(dǎo)下導(dǎo)彈超視距攻擊對信息時效需求定量計(jì)算,提出了導(dǎo)彈超視距攻擊“后置點(diǎn)”射擊的方法,并利用實(shí)例對計(jì)算結(jié)果和方法進(jìn)行了檢驗(yàn)。

超視距攻擊; 目標(biāo)指示; 衛(wèi)星信息; 時效

Class Number E927

1 海上超視距打擊衛(wèi)星偵察信息支援的必要性

海上反艦導(dǎo)彈超視距攻擊通常需要外部引導(dǎo)提供實(shí)時、連續(xù)、準(zhǔn)確的目指信息。當(dāng)外部引導(dǎo)信息由空中預(yù)警機(jī)、預(yù)警直升機(jī)、艦載主動雷達(dá)等提供時,可采用現(xiàn)在點(diǎn)、推算點(diǎn)位置射擊,但是由于空中預(yù)警平臺留空時間短,艦載主動對海探測距離近,制約著反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能發(fā)揮。當(dāng)引導(dǎo)信息由艦載被動偵察提供時,可采用純方位方式實(shí)施射擊。然而,純方位方式射擊影響導(dǎo)彈攻擊的隱蔽性,降低導(dǎo)彈突防概率。

電子偵察衛(wèi)星的偵察范圍一般可達(dá)2000km以上,且偵察信息定位精度較高,可彌補(bǔ)上述引導(dǎo)手段的不足為海上編隊(duì)實(shí)施遠(yuǎn)程超視距攻擊目指信息。但是,由于衛(wèi)星偵察信息支援海上作戰(zhàn)受偵察衛(wèi)星工作模式,信息處理、傳輸能力等影響,其信息是一種滯后的信息,可稱之為老化信息,其老化的程度直接影響著能否滿足導(dǎo)彈超視距攻擊對目指信息的時效需求[1]。通過研究導(dǎo)彈捕捉概率對目指信息的時效要求,得出衛(wèi)星信息支援超視距反艦導(dǎo)彈攻擊時對衛(wèi)星時效的計(jì)算結(jié)論,可為衛(wèi)星信息支援海上遠(yuǎn)程精確打擊作戰(zhàn)提供參考。

2 基于導(dǎo)彈捕捉概率的衛(wèi)星信息時效需求計(jì)算模型

2.1 問題簡化與約束

為便于分析,對衛(wèi)星信息支援下的導(dǎo)彈攻擊和末制導(dǎo)雷達(dá)捕獲過程作如下約束[2]:

1) 導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面覆蓋目標(biāo)位置即視為捕獲目標(biāo);

2) 目指位置精度滿足導(dǎo)彈捕捉概率和命中概率要求;

3) 衛(wèi)星信息提供的目指信息之間時間間隔較長,不適合用于推算目標(biāo)航跡;

4) 暫不考慮導(dǎo)彈航路偏移量、本艦定位精度以及導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面近界對捕獲概率的影響。

2.2 導(dǎo)彈捕捉概率簡化模型

導(dǎo)彈自行搜索發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)概率受導(dǎo)彈性能參數(shù)、目指信息的時效、目標(biāo)的機(jī)動情況等因素影響。信息時效性越差,則目標(biāo)分布區(qū)越大,導(dǎo)彈發(fā)現(xiàn)概率越低。目前,根據(jù)導(dǎo)彈射擊時選擇的瞄準(zhǔn)位置點(diǎn)情況,超視距反艦導(dǎo)彈的射擊方式包括:當(dāng)前位置射擊、推算位置射擊、純方位射擊或概略距離等[3],比較典型的是當(dāng)前位置射擊和純方位射擊。在兩種射擊方式下,信息時效對導(dǎo)彈捕獲目標(biāo)的概率影響不同。

[4～8]中對遠(yuǎn)程精確打擊導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)捕獲概率的計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討[4～8]。本文在2.1的假設(shè)和約束的基礎(chǔ)上,建立基于衛(wèi)星信息支援下的反艦導(dǎo)彈捕捉概率簡化模型如下:

從偵察衛(wèi)星對海上機(jī)動目標(biāo)偵察定位,至導(dǎo)彈按照航路規(guī)劃飛至末制導(dǎo)雷達(dá)預(yù)定開鎖點(diǎn),目標(biāo)艦艇已脫離初始位置,形成了以艦艇最大機(jī)動距離Rjd為半徑的散布圓(由約束條件2),本文將定位精度造成的位置誤差直接包含在目標(biāo)散布圓內(nèi))。若以目標(biāo)機(jī)動引起的位置變化最不利于導(dǎo)彈捕獲,即目標(biāo)航向垂直于導(dǎo)彈攻擊方位進(jìn)行分析,艦艇分布區(qū)與末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面的關(guān)系如圖1所示。

圖1 導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面與目標(biāo)分布區(qū)關(guān)系示意圖

α為導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面,單位弧度;d為導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)搜索帶半寬,單位km;Vd為導(dǎo)彈速度,單位km/h;Rgj為導(dǎo)彈飛行距離,單位km;Rkj為導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)預(yù)定開機(jī)搜索距離(本文假設(shè)雷達(dá)最大搜索距離等于開機(jī)距離),單位km;Rjd為目標(biāo)分布區(qū)半徑-目標(biāo)機(jī)動距離,單位km;Tfly為導(dǎo)彈自控飛行時間,單位小時;

Tjd=Tsx+Tfly

(1)

目標(biāo)位置散布圓是以機(jī)動距離Rjd為半徑的圓形區(qū)域;

Rjd=Vtarget×Tjd

(2)

式中,Vtarget為目標(biāo)艦艇航速,單位節(jié)。

圖1中虛線表示末制導(dǎo)雷達(dá)在開機(jī)未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后繼續(xù)向前搜索的遠(yuǎn)界,則導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面覆蓋目標(biāo)分布區(qū)的情況如圖1中多邊形ABCDEF所示。導(dǎo)彈對目標(biāo)的捕捉概率Pfind應(yīng)為不規(guī)則圖形ABCDEF的面積Ssearch與目標(biāo)分布區(qū)面積Starget的比值,即:

(3)

2.3 “后置點(diǎn)”射擊時效需求模型

“后置點(diǎn)”射擊是指利用老化的“現(xiàn)在點(diǎn)”信息作為目指信息引導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射的攻擊方式。反艦導(dǎo)彈現(xiàn)在點(diǎn)射擊方式是相對推算位置點(diǎn)射擊,即導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)點(diǎn)為導(dǎo)彈凌空時目標(biāo)推算位置的攻擊方式而言的。衛(wèi)星信息作為一種滯后的信息,以之為基礎(chǔ)的目指信息是一種老化信息,本文稱之為“后置點(diǎn)”信息。而且由于衛(wèi)星信息的離散特性,無法通過衛(wèi)星信息推算目標(biāo)前置點(diǎn)。因此,以衛(wèi)星信息為目指信息時,可將后置點(diǎn)作為射擊位置,以類似現(xiàn)在點(diǎn)射擊的方式進(jìn)行導(dǎo)彈參數(shù)裝訂,實(shí)施攻擊。在該方式下,導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)對目標(biāo)的捕捉情況如圖1所示。

+sin(π-β-θ))

(4)

3 算例

按照前文假設(shè)1)、2),則目標(biāo)按單發(fā)導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)使用要求[1],按照式(4)計(jì)算可得發(fā)現(xiàn)概率為70%以上的不同性能導(dǎo)彈攻擊不同目標(biāo)時對衛(wèi)星信息的時效要求如表1所示。

4 仿真

假設(shè)某次海上艦船訓(xùn)練活動中衛(wèi)星偵察信息的時效為14min(取表1中目標(biāo)30節(jié)、捕捉概率100%的臨界值),以三艘艦船的相對航跡為對象,以導(dǎo)彈模擬攻擊的方式進(jìn)行仿真。

4.1 目指信息確定

目指信息時效:14min。

目標(biāo)位置:發(fā)現(xiàn)目標(biāo)位置、航跡如圖2中C艦所示,目標(biāo)航速約20節(jié)。

表1 導(dǎo)彈捕捉概率對衛(wèi)星信息目指的時效需求對照表(單位:min)

注:導(dǎo)彈性能參數(shù)順序?yàn)樯涑?末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面/開機(jī)距離/速度

攻擊艦艇位置和航跡如圖2中A、B艦所示。以后置點(diǎn)方式射擊時目指信息分別為A艦:B=59.9°,D=199km;B艦:B=47.7°,D=144.9km。兩艦艦載反艦導(dǎo)彈射程大于200km;末制導(dǎo)雷達(dá)搜索扇面45°,作用距離分別為A艦30km、B艦40km。

4.2 目指效果仿真

導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)對目標(biāo)分布區(qū)的搜索和對目標(biāo)真實(shí)位置的覆蓋情況如圖2所示。從圖中可知,A、B兩艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時搜索扇面完全覆蓋目標(biāo)真實(shí)位置,基本覆蓋目標(biāo)推算分布區(qū),符合表1中的理論計(jì)算結(jié)果。

圖2 衛(wèi)星信息引導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊目指效果仿真實(shí)例

5 結(jié)語

由于本文研究的重點(diǎn)是單一的衛(wèi)星信息作為目指信息情況下其時效能否滿足導(dǎo)彈發(fā)射要求。研究過程中對導(dǎo)彈攻擊進(jìn)行了理想化假設(shè),建立了基于導(dǎo)彈捕捉概率的衛(wèi)星信息時效計(jì)算簡化模型,為定量計(jì)算利用衛(wèi)星偵察信息為海上超視距打擊提供目標(biāo)指示時衛(wèi)星信息時效是否滿足作戰(zhàn)需求提供了方法。事實(shí)上,遠(yuǎn)程導(dǎo)彈攻擊時導(dǎo)彈的攻擊航路偏移量是一個與攻擊距離相關(guān)的復(fù)雜函數(shù),在實(shí)際作戰(zhàn)使用時對導(dǎo)彈捕捉概率有一定的影響,必須予以考慮。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳惠喜,董受全,隋先輝,等.目標(biāo)指示數(shù)據(jù)老化時間對中遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈有效射擊距離的影響研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2010,5(10):16-19.

[2] 李建,范輝,劉鐵,等.目標(biāo)指示信息延遲對反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)參數(shù)裝訂的影響分析[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2013,1(2):176-178.

[3] 張傳剛,胡海.編隊(duì)艦艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用[D].大連:海軍大連艦艇學(xué)院,2014.

[4] 吳玲,盧發(fā)興,雷興明.超視距目標(biāo)指示對反艦導(dǎo)彈可攻擊范圍的影響[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2011,5(10):17-20.

[5] WANG Guanghui, SUN Xuefeng, YAN Jiangang, et al. Study on Assault-ability of Ship-to-ship Missile Based on Satellite Targeting[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2010,8:2010-2012.

[6] 顏仲新.超視距反艦導(dǎo)彈射擊方式研究[D].大連:海軍大連艦艇學(xué)院碩士學(xué)位論文,2002:38-41.

[7] 李振杰.超視距反艦導(dǎo)彈捕捉概率計(jì)算[D].大連:海軍大連艦艇學(xué)院碩士學(xué)位論文,2004:25-29.

[8] 沈振華.典型作戰(zhàn)樣式對偵察衛(wèi)星需求研究[D].大連:海軍大連艦艇學(xué)院碩士學(xué)位論文,2011:47-55.

Requirement of Satellites-Information as Target-Direction for Long-Distance Accurate Attack on the Sea Battle

HONG Jun RAO Shijun YAO Jingshun

(Dalian Navy Academy, Dalian 116018)

The requirement of satellites information as target direction for long-distance accurate attack on the sea is analyzed and the theory calculating method of information delay time is brought forward in this article. Then the method of long-distance accurate attack which named postpose-point-attacking is carried out. At last an example for the examination is made.

long-distance accurate attack, target-direction, satellites-information, time efficacy

2015年1月2日,

2015年2月28日 作者簡介:洪俊,男,博士研究生,助教,研究方向:艦載雷達(dá)、預(yù)警探測總體。饒世鈞,男,博士,副教授,研究方向:艦載雷達(dá)、預(yù)警探測總體。姚景順,男,博士,教授,研究方向:艦載雷達(dá)、預(yù)警探測總體。

E927

10.3969/j.issn1672-9730.2015.07.012