白曉煊

摘 要

為了研究反艦導彈在干擾下的命中概率，建立了一種新的反艦導彈導引頭抗干擾性能試驗的數(shù)據(jù)動態(tài)處理模型。該模型將導引頭外場靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，生成反艦導彈飛行控制參數(shù)，與彈道解算計算機進行數(shù)據(jù)交換，模擬反艦導彈攻擊目標的全過程，最終給出反艦導彈命中概率。

【關鍵詞】末制導 抗干擾 試驗數(shù)據(jù) 模型 彈道解算

以往外場試驗一般采用導引頭單機特征參數(shù)，雖然這些參數(shù)是通過大量數(shù)據(jù)表述的，但不能與反艦導彈飛行發(fā)生閉環(huán)控制關系，因此無法評估電子干擾對反艦導彈的實際影響，而采用大量實彈試驗又不現(xiàn)實。反艦導彈導引頭試驗數(shù)據(jù)動態(tài)處理模型對外場單機靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)進行一系列計算處理，代入計算機彈道仿真模型中的“實際彈道”，將對應于某一時刻的導引頭靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)折算成反艦導彈彈上導引頭在該時刻的飛行控制參數(shù)，對反艦導彈形成閉環(huán)控制，最終得出反艦導彈脫靶量或者命中概率。

1 模型設計原則及功能結(jié)構(gòu)

1.1 設計原則

模型設計遵循以下原則：

（1）根據(jù)國內(nèi)外反艦導彈仿真模型理論和一般建模原則，建立飛行速度可調(diào)、彈道參數(shù)可調(diào)、控制特性可變的反艦導彈自導段通用型理論模型；

（2）根據(jù)反艦導彈攻擊特點和水面艦艇的空間結(jié)構(gòu)及運動特征，建立結(jié)構(gòu)尺寸可調(diào)、運動參數(shù)可變的水面艦艇結(jié)構(gòu)特征模型；

（3）根據(jù)導彈模型輸出數(shù)據(jù)及其工作時序，確定導引頭起控時刻，形成導引頭輸出量綱轉(zhuǎn)換、干擾屬性判別、靜/動態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、脫靶量解算等系列程序。

1.2 功能結(jié)構(gòu)

反艦導彈雷達導引頭試驗數(shù)據(jù)動態(tài)處理模型具備以下功能：

（1）完成對導引頭靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)的預處理，形成具有一定規(guī)律和可信度的平臺輸出數(shù)據(jù)；

（2）根據(jù)反艦導彈、觀察艦（導引頭載艦）、目標艦及虛擬目標之間的三維位置關系，將觀察艦相對于目標艦和虛擬目標的俯仰誤差和偏航誤差轉(zhuǎn)換為反艦導彈相對于目標艦和虛擬目標的俯仰誤差和偏航誤差；

（3）完成三種通用彈道的設計，包括低彈道、高彈道和混合彈道，并針對每種彈道研究在不同狀態(tài)下的試驗數(shù)據(jù)對反艦導彈飛行彈道軌跡和脫靶量的影響。

根據(jù)以上設計原則及實現(xiàn)功能，模型結(jié)構(gòu)設計如圖1所示。

模型輸入數(shù)據(jù)包括三類：觀察艦信息、目標艦信息和導引頭誤差信息。數(shù)據(jù)預處理模塊對輸入數(shù)據(jù)進行去奇異值、干擾屬性判別、濾波和插值處理。高彈道仿真、低彈道仿真和高低混合彈道仿真模塊都屬于通用理論仿真模塊，對于這三種典型彈道，在仿真設計過程中，有如下假設：反艦導彈視為可控制點、反艦導彈在飛行中速度保持不變、反艦導彈不受射程限制、反艦導彈受到過載限制、反艦導彈的控制系統(tǒng)存在時間延遲。

2 模型功能實現(xiàn)

2.1 試驗數(shù)據(jù)預處理

試驗數(shù)據(jù)預處理流程圖如圖2所示。

按需求截取觀察艦、目標艦及導引頭誤差試驗數(shù)據(jù)，對截取的數(shù)據(jù)進行坐標轉(zhuǎn)換、干擾屬性判別及濾波處理。

2.1.1 坐標轉(zhuǎn)換

以試驗數(shù)據(jù)所在的坐標系稱為地面坐標系。我們定義平臺坐標系，以便進行彈道設計。把察測艦的初始位置設置為平臺坐標系的原點，把觀察艦和目標艦的初始位置水平投影的連線設為X軸，Z軸與X軸所在平面為水平面，Y軸垂直于水平面，該坐標系為右手坐標系，反艦導彈的初始位置定義在Y軸上。坐標轉(zhuǎn)換就是將地面坐標系中的試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到平臺坐標系中，依據(jù)已有公式轉(zhuǎn)換即可，不做贅述。

2.1.2 干擾屬性判別

對導引頭誤差數(shù)據(jù)進行干擾屬性判別，將同一時間段內(nèi)的方位角誤差、俯仰角誤差、距離誤差、戰(zhàn)斗指令和備用參數(shù)用圖形進行描述，判別誤差數(shù)據(jù)由幾類干擾組成，繼而對每一類干擾判別其干擾屬性。其中，干擾屬性包括暴露位置、暴露方向、不暴露位置和方向、無誤差和其他干擾五類。

2.1.3 數(shù)據(jù)濾波

試驗數(shù)據(jù)濾波分為去異常值和濾波兩部分。在完成試驗數(shù)據(jù)去異常值處理后，得到較為平滑的數(shù)據(jù)曲線；濾波處理則是為了進一步消除試驗數(shù)據(jù)中存在的干擾誤差，得到更為理想的平滑數(shù)據(jù)。根據(jù)實際應用情況與多次試驗探索，本模型中采用低通濾波，截止頻率設計為30Hz。

2.2 數(shù)據(jù)動態(tài)處理

2.2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

將完成坐標轉(zhuǎn)換、干擾屬性判別和濾波處理后的導引頭試驗數(shù)據(jù)代入模型中，獲得與導引頭數(shù)據(jù)相對應的同一時刻的導彈彈道參數(shù)，即導彈實際控制量。彈道解算計算機以該控制量為參量，處理得到下一時刻的導彈彈道參數(shù)。

2.2.2 導彈飛行趨勢模型解算

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，得到反艦導彈自導段運行的彈道飛行軌跡。其中，導彈初始航向、飛行速度和航向修正函數(shù)在自導段仿真模型中設置并利用計算機彈道仿真程序畫出導彈飛行趨勢線。

2.3 制導命中估計

根據(jù)導彈飛行趨勢線和目標艦的位置坐標，找出導彈與目標艦的最小距離，作為導彈落差點，并建立導彈落點散布圖，統(tǒng)計制導命中概率P制導命中。P制導命中的大小取決于導彈落點（導彈實際彈道與命中平面交點）的散布特征和目標命中面積的大小。一般認為落點在命中平面上按正態(tài)分布，且互相獨立。落點的散布中心坐標為my、mz，落點散布的概率偏差為Ey、Ez，目標命中面積為S，則通過下面的公式，可以求出P制導命中，其中ρ是相關系數(shù)。

3 結(jié)束語

眾所周知，電子戰(zhàn)裝設備具有復雜性和不確定性，反艦導彈在電子戰(zhàn)設備實施干擾的情況下命中概率降低，而電子干擾下反艦導彈的命中概率是評估導彈作戰(zhàn)性能的關鍵指標。本文通過對導引頭外場靜態(tài)試驗數(shù)據(jù)進行截取、坐標轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析等預處理工作，得到導引頭的跟蹤性能評價參數(shù)；然后，進行試驗數(shù)據(jù)動態(tài)處理，代入模型轉(zhuǎn)換成控制彈上導引頭的運動參數(shù)，并模擬導彈飛行特性；最終，分析干擾條件下導彈命中概率，評估反艦導彈抗干擾效果。

參考文獻

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