趙日美

摘 要：評(píng)估雷達(dá)組網(wǎng)作戰(zhàn)能力對(duì)現(xiàn)代軍事發(fā)展具有至關(guān)重要的作用，能夠保障巡航導(dǎo)彈的探測(cè)效果?；诖?，本文就雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈能力的建模與仿真進(jìn)行分析，首先就雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈能力的運(yùn)動(dòng)模型、起伏模型和發(fā)現(xiàn)概率模型進(jìn)行分析，然后闡述雷達(dá)組網(wǎng)巡航導(dǎo)彈探測(cè)能力仿真的基本流程，并且對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，從而為評(píng)估雷達(dá)組網(wǎng)作戰(zhàn)能力提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)組網(wǎng)；巡航導(dǎo)彈；建模仿真

引言：巡航導(dǎo)彈是一種遠(yuǎn)距離打擊的現(xiàn)代軍事武器，其精準(zhǔn)度具有顯著的優(yōu)越性，能夠在低空和超低空的模型下飛行，而且能夠?qū)崿F(xiàn)軌跡的多元化變動(dòng)，因此普通雷達(dá)很難精準(zhǔn)追蹤巡航導(dǎo)彈，必須采用雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行探測(cè)。雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)具有綜合性特征，主要利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)多部雷達(dá)的集合，從而增強(qiáng)雷達(dá)探測(cè)的有效性，對(duì)探測(cè)巡航導(dǎo)彈具有關(guān)鍵作用，因此探究這一課題是非常必要的。

一、雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈能力的建模分析

巡航導(dǎo)彈的飛行軌跡之所以很難被一般雷達(dá)探測(cè)到，是因?yàn)檠埠綄?dǎo)彈在飛行過(guò)程中會(huì)不斷變化運(yùn)動(dòng)軌跡，其運(yùn)動(dòng)軌跡的變化需要雷法探測(cè)的俯仰角、方位角也不斷發(fā)生變化，因此一般雷達(dá)難以準(zhǔn)確測(cè)量。為了分析雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈的能力，必須對(duì)巡航導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡、起伏軌跡及發(fā)現(xiàn)概率進(jìn)行建模分析。

（一）運(yùn)動(dòng)模型

本次建模試驗(yàn)主要采用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)巡航導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述和分析，同時(shí)采用參數(shù)模擬法、插值法生成巡航導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)模型。在這一過(guò)程中，必須對(duì)巡航導(dǎo)彈的目標(biāo)飛行性能參數(shù)進(jìn)行采集，并且以此為根據(jù)判斷巡航導(dǎo)彈的航速及運(yùn)行軌跡，通過(guò)標(biāo)記運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的方式進(jìn)行計(jì)算，以此直觀反映巡航導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)特征，使飛行航跡得到詳細(xì)描述[1]。標(biāo)記運(yùn)動(dòng)點(diǎn)并逐點(diǎn)計(jì)算需要對(duì)巡航導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)時(shí)間進(jìn)行精確掌握，本文采用微分形式劃分極小的時(shí)間點(diǎn)，并且對(duì)巡航導(dǎo)彈的航跡點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。由于巡航導(dǎo)彈有直線(xiàn)、水平和豎直三種飛行方式，因此數(shù)學(xué)模型也分別為以下三種（其中s表示的是相鄰兩航跡點(diǎn)間的距離；t表示的是相鄰兩航跡點(diǎn)間的時(shí)間；R表示的是巡航導(dǎo)彈的轉(zhuǎn)彎半徑； 表示的是俯仰角； 表示的是方位角；v表示的是飛行速度；a表示的加速度：

1.直線(xiàn)飛行

2.水平飛行

3.豎直飛行

（二）起伏模型

在巡航導(dǎo)彈的飛行過(guò)程中，如果地面雷達(dá)保持靜止不動(dòng)的狀態(tài)，巡航導(dǎo)彈不斷變化飛行姿勢(shì)和運(yùn)行軌跡會(huì)導(dǎo)致累到與與巡航導(dǎo)彈質(zhì)心連線(xiàn)不斷發(fā)生變化，而俯仰角、方位角也會(huì)隨之變化，因此巡航導(dǎo)彈會(huì)隨時(shí)間產(chǎn)生起伏的飛行軌跡。本次起伏模型的構(gòu)建著重對(duì)蝴蝶結(jié)形進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而得到以下模型：

（三）發(fā)現(xiàn)概率模型

雷達(dá)組網(wǎng)發(fā)現(xiàn)巡航導(dǎo)彈的概率主要有以下兩種類(lèi)型，分別是單雷達(dá)檢測(cè)概率和雷達(dá)組網(wǎng)檢測(cè)概率。

就單雷達(dá)檢測(cè)概率來(lái)看，雷達(dá)對(duì)巡航導(dǎo)彈的檢測(cè)能力主要取決于信噪比、信雜比的大小。因?yàn)槔走_(dá)在探測(cè)信號(hào)時(shí)處于地雜波環(huán)境，因此會(huì)產(chǎn)生大量的雜波信號(hào)干擾探測(cè)能力。在構(gòu)建這一發(fā)現(xiàn)概率模型時(shí)，著重對(duì)地雜波信號(hào)進(jìn)行假設(shè)，使其滿(mǎn)足高斯分布，然后對(duì)雜波信號(hào)、噪聲回波進(jìn)行計(jì)算，最后綜合可以得到以下關(guān)系式：

其中SIR表示信號(hào)雜波噪聲比；SNR表示信噪比；SCR表示信雜比。

假設(shè)巡航導(dǎo)彈為戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈，已知其起伏模型為Swerling型，可以得知其檢測(cè)概率的數(shù)學(xué)模型為下列關(guān)系式：

就雷達(dá)組網(wǎng)發(fā)現(xiàn)概率模型來(lái)看，無(wú)論是一個(gè)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)還是一個(gè)以上雷達(dá)發(fā)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)，都認(rèn)為是雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)成果，因此其概率模型如下所示：

其中P表示的是第i個(gè)雷達(dá)的監(jiān)測(cè)概率，n表示的是雷達(dá)的數(shù)量。

二、雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈能力的仿真分析

（一）基本流程

通過(guò)對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈能力的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建，可以明確雷達(dá)在不同時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境下對(duì)巡航導(dǎo)彈的探測(cè)效果。為進(jìn)一步明確并優(yōu)化建模結(jié)論，需要對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈的能力進(jìn)行仿真分析，其基本流程主要包括以下幾方面內(nèi)容：

首先，對(duì)巡航導(dǎo)彈的起飛時(shí)刻給予明確；其次，在巡航導(dǎo)彈起飛時(shí)刻，對(duì)探測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo)位置給予明確，將其平移為雷達(dá)坐標(biāo)系，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后得到巡航導(dǎo)彈直角坐標(biāo)系，最后用極坐標(biāo)的形式表示，并且獲得俯仰角、方位角信息；第三，根據(jù)上文數(shù)學(xué)模型，采集巡航導(dǎo)彈的各項(xiàng)觀測(cè)值；第四，根據(jù)巡航導(dǎo)彈的觀測(cè)值，對(duì)信雜噪比進(jìn)行計(jì)算；第五，通過(guò)發(fā)現(xiàn)概率模型對(duì)巡航導(dǎo)彈的檢測(cè)概率和發(fā)現(xiàn)概率進(jìn)行計(jì)算；第六，觀測(cè)巡航導(dǎo)彈是否結(jié)束飛行，是則結(jié)束整個(gè)流程，否則重新設(shè)置起飛時(shí)刻進(jìn)行仿真推演[2]。

（二）結(jié)果分析

本次試驗(yàn)中巡航導(dǎo)彈以300m/s的速度從（150km，200km，15m）的坐標(biāo)位置發(fā)射出來(lái)，并且以勻速飛回坐標(biāo)原點(diǎn)。而雷達(dá)組網(wǎng)主要由三個(gè)地基雷達(dá)構(gòu)成，分別是地基雷達(dá)1、地基雷達(dá)2和地基雷達(dá)3，其位置坐標(biāo)分別為（0，0，100m），（0，50km，300m）和（50km，0，200m），通過(guò)數(shù)據(jù)模型計(jì)算和仿真分析發(fā)現(xiàn)，三部地基雷達(dá)在探測(cè)期間，其俯視角和方位角都隨著巡航導(dǎo)彈的變化而變化，而且探測(cè)目標(biāo)時(shí)會(huì)隨著巡航導(dǎo)彈的飛行時(shí)間起伏，其中地基雷達(dá)2對(duì)巡航導(dǎo)彈之間的位置為鼻錐向，而且方位角的變化程度相對(duì)較小，因此對(duì)巡航導(dǎo)彈觀測(cè)值的變化幅度也相應(yīng)較小，具體以每平方米0.1的幅度上下起伏運(yùn)動(dòng)。而地基雷達(dá)1和地基雷達(dá)3與2號(hào)雷達(dá)不同，其方位角的變化幅度明顯較大，因此對(duì)巡航導(dǎo)彈的觀測(cè)值變化幅度也相應(yīng)較大，并且以每平方米0.25的幅度上下起伏運(yùn)動(dòng)。仿真可知，將三者融合為雷達(dá)組網(wǎng)，其探測(cè)性能和效果會(huì)明顯改善。

結(jié)論：綜上所述，針對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)巡航導(dǎo)彈能力建模與仿真的探究是非常必要的。為進(jìn)一步增強(qiáng)我國(guó)軍事實(shí)力，必須對(duì)巡航導(dǎo)彈的精準(zhǔn)探測(cè)給予深入研究。雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)作為一種綜合性探測(cè)系統(tǒng)，能夠精確追蹤巡航導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡，有效改善一般雷達(dá)在探測(cè)方面存在的不足。對(duì)雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)系統(tǒng)的建模和仿真分析能夠?yàn)樵撓到y(tǒng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。希望本文能夠?yàn)檠芯窟@一課題的相關(guān)人員提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔玉娟，察豪.基于魚(yú)骨層次分析法的雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)效能影響因素[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，28（04）：108-111.

[2]陳朝暉，郭徽東.地波雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)高空目標(biāo)優(yōu)化布站[J].指揮控制與仿真，2016，38（03）：55-58.