箔條質(zhì)心干擾與艦空彈反導(dǎo)沖突預(yù)測問題研究＊

孫 翼 韓 龍

（海軍大連艦艇學(xué)院研究生一隊(duì) 大連 116018）

箔條質(zhì)心干擾與艦空彈反導(dǎo)沖突預(yù)測問題研究＊

孫 翼 韓 龍

（海軍大連艦艇學(xué)院研究生一隊(duì) 大連 116018）

現(xiàn)代海戰(zhàn)中箔條彈與艦空導(dǎo)彈綜合使用中存在的電磁干擾沖突嚴(yán)重制約了艦艇的防空反導(dǎo)能力。論文重點(diǎn)針對(duì)電磁干擾沖突問題，提出了沖突預(yù)測判斷原則，構(gòu)建了沖突預(yù)測理論模型，并基于模型采取遍歷運(yùn)算方法對(duì)箔條質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈沖突預(yù)測進(jìn)行模擬仿真，對(duì)沖突判斷模型進(jìn)行了驗(yàn)證，其結(jié)果與實(shí)際相吻合。論文的研究可為提升箔條彈與艦空導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn)效能，提高防空反導(dǎo)能力提供重要思路。

軟硬武器；防空反導(dǎo)；協(xié)同使用；沖突預(yù)測

Class NumberE824

1 引言

隨著現(xiàn)代海戰(zhàn)反艦導(dǎo)彈技術(shù)和裝備的迅速發(fā)展，水面艦艇面臨的威脅日益嚴(yán)峻。以箔條彈和艦空導(dǎo)彈為代表的艦艇軟硬武器的協(xié)同使用成為艦艇提升其防空反導(dǎo)能力的重要手段。但是，由于箔條彈和艦空導(dǎo)彈在空域內(nèi)綜合使用存在一定的沖突，箔條云覆蓋范圍與艦空導(dǎo)彈跟蹤波束照射范圍發(fā)生重疊，導(dǎo)致防空反導(dǎo)效能的下降，甚至反導(dǎo)失敗。基于上述背景，論文以箔條質(zhì)心干擾和艦空導(dǎo)彈為代表，針對(duì)水面艦艇軟硬武器在防空反導(dǎo)中的協(xié)同問題展開分析，提出了箔條質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈沖突判斷的基本原則，構(gòu)建了艦艇軟硬武器沖突預(yù)測模型，并進(jìn)行了模擬仿真。本文的研究將對(duì)提高提升我軍水面艦艇軟硬武器在防空反導(dǎo)中的協(xié)同使用，提升我軍水面艦艇生存力具有重要的理論研究和軍事應(yīng)用價(jià)值。

2 沖突預(yù)測模型

2.1 沖突預(yù)測判斷基本原則

從圖1、圖2可知，示意圖A表示箔條干擾彈成云時(shí)刻，即t＝0時(shí)刻；示意圖B表示經(jīng)過時(shí)間t的變化，由于艦艇、箔條云、反艦導(dǎo)彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)致使雷達(dá)跟蹤波束與箔條云遮蔽范圍發(fā)生重疊，從而使箔云與艦空導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用產(chǎn)生沖突。

圖1 沖突預(yù)測示意圖A

圖2 沖突預(yù)測示意圖B

因此，根據(jù)箔條質(zhì)心干擾彈和艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)的作戰(zhàn)需求，結(jié)合實(shí)際作戰(zhàn)的使用情況，提出以下沖突預(yù)測判斷原則：

1）將艦艇與導(dǎo)彈質(zhì)心點(diǎn)連線和艦艇與干擾云質(zhì)心點(diǎn)連線夾角θmsc作為判定箔條與艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)作戰(zhàn)使用沖突的指標(biāo)，當(dāng)艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)制導(dǎo)雷達(dá)波束與箔條云的雷達(dá)遮蔽范圍發(fā)生重疊或相切時(shí)，即θmsc≤θ0.5＋θR，箔條云會(huì)進(jìn)入雷達(dá)跟蹤波束范圍內(nèi)嚴(yán)重影響或衰減制導(dǎo)雷達(dá)的精度，甚至導(dǎo)致制導(dǎo)雷達(dá)丟失目標(biāo)。因此，為達(dá)到箔條質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈使用過程中避免沖突，需滿足θmsc≥θ0.5＋θR＋Δθ，就可以確保箔條質(zhì)心干擾彈與艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)協(xié)同使用。

2）從艦艇探測系統(tǒng)偵察到反艦導(dǎo)彈至反導(dǎo)過程結(jié)束需要一定的時(shí)間，在整個(gè)防空反導(dǎo)過程中，任意時(shí)刻t出現(xiàn)箔條質(zhì)心干擾云與艦空導(dǎo)彈相互干擾情況，則判定該抗擊過程箔條與艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)作戰(zhàn)使用沖突。

2.2 運(yùn)動(dòng)模型構(gòu)建

為進(jìn)行箔條質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈沖突預(yù)測判斷，首先需要建立艦艇、反艦導(dǎo)彈以及箔條質(zhì)心干擾云的運(yùn)動(dòng)模型［1］：

1）水面艦艇運(yùn)動(dòng)模型

由于反艦導(dǎo)彈從被艦艇察覺到逼近用時(shí)很短，遠(yuǎn)小于艦艇做出旋回、轉(zhuǎn)向等應(yīng)急動(dòng)作所需時(shí)間。

因此，論文不考慮艦艇的動(dòng)作時(shí)間，認(rèn)為其在防空反導(dǎo)過程中采取勻速直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)模型為

其中，t代表反導(dǎo)時(shí)刻（t＝0為箔彈成云時(shí)刻）；vs代表艦艇的運(yùn)動(dòng)速度；［xs（t），ys（t）］為艦艇質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)。

2）箔條云運(yùn)動(dòng)模型

箔條云的運(yùn)動(dòng)模型主要考慮箔條云的布放初始位置和戰(zhàn)場風(fēng)向、風(fēng)速對(duì)其影響，箔條云的運(yùn)動(dòng)方程為

其中，DSC表示箔條云與艦艇之間的距離，φc表示箔條云的布放舷角，Vw表示海戰(zhàn)場的風(fēng)速；φw表示海戰(zhàn)場的風(fēng)向；［xc（t），yc（t）］表示箔條云t時(shí)刻隨風(fēng)向風(fēng)速變化的坐標(biāo)。

3）反艦導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型

對(duì)于反艦導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)態(tài)勢，采用目前比較常見的比例導(dǎo)引方法構(gòu)建其運(yùn)動(dòng)模型。

反艦導(dǎo)彈的初始位置（即箔條干擾擬彈成云時(shí)刻）：

其中［xm（t），ym（t）］表示t時(shí)刻反艦導(dǎo)彈的坐標(biāo)，［xm（t－Δt），ym（t－Δt）］表示前一時(shí)刻反艦導(dǎo)彈的坐標(biāo)，表示t時(shí)刻反艦導(dǎo)彈所跟蹤質(zhì)心點(diǎn)的視角。

2.3 沖突預(yù)測判斷模型構(gòu)建

當(dāng)t達(dá)到足夠小的時(shí)候，反艦導(dǎo)彈的方向變化趨近于0，其當(dāng)前時(shí)刻的攻擊航向可以使用前一時(shí)刻的攻擊航向替代。依據(jù)以上假設(shè)建立反艦導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)模型為

圖3 沖突預(yù)測判斷模型解析圖

論文構(gòu)建沖突預(yù)測判斷模型如圖3所示，艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)的跟蹤雷達(dá)的半波束寬度θ0.5一般為2°左右，為確保箔條云不會(huì)對(duì)艦空導(dǎo)彈的制導(dǎo)雷達(dá)波束產(chǎn)生干擾，將艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)的波束范圍各向外延伸Δθ，根據(jù)沖突預(yù)測的判斷原則，確定其判斷模型為

其中，當(dāng)I＝1時(shí)，判定為沖突，當(dāng)I＝0時(shí)判斷為不沖突，θMSC表示艦艇與反艦導(dǎo)彈中心線到艦艇與箔條質(zhì)心干擾云中線夾角，θ0.5表示艦空導(dǎo)彈制導(dǎo)雷達(dá)半波束角，θR表示箔條干擾云半遮蔽角，其運(yùn)算表達(dá)式為

其中，DSC（0）表示干擾彈布放距離，RC表示箔條云半徑。

在計(jì)算過程中需要一些中間量來輔助運(yùn)算，其中艦艇與反艦導(dǎo)彈、艦艇與箔條云以及反艦導(dǎo)彈和箔條云之間的距離為

艦艇與導(dǎo)彈到艦艇與箔條云的夾角θMSC（t）的計(jì)算表達(dá)式為

3 沖突預(yù)測理論模型仿真

3.1 沖突預(yù)測分析流程

圖4 沖突預(yù)測流程圖

判斷箔條質(zhì)心干擾與反艦導(dǎo)彈沖突預(yù)測就是根據(jù)戰(zhàn)場態(tài)勢、反艦導(dǎo)彈來襲方向、作戰(zhàn)海域的風(fēng)向風(fēng)速、艦艇的航向航速，實(shí)時(shí)計(jì)算出艦艇與反艦導(dǎo)彈連線到艦艇與箔條干擾云連線間的夾角是否大于設(shè)定的臨界角閾值，其沖突預(yù)測流程圖如圖4所示。

3.2 沖突預(yù)測模型模擬仿真

根據(jù)三種戰(zhàn)場態(tài)勢對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖5 沖突預(yù)測仿真圖A

戰(zhàn)場態(tài)勢一：反艦導(dǎo)彈威脅舷角φm＝60°，艦艇航行速度vs＝10m／s，風(fēng)舷角φw＝30°，風(fēng)速vw＝10m／s，干擾彈布放距離100m，方位φc＝30°，箔條干擾云半徑80m，仿真如圖5所示。實(shí)線表示箔條干擾云與反艦導(dǎo)彈沖突臨界角，虛線表示艦艇到導(dǎo)彈與艦艇到干擾云的夾角θmsc，從圖中可知，初始布放箔條彈時(shí)雖然箔條彈方位與導(dǎo)彈來襲方位存在一定角度差，但是由于角度差較小，箔條云的干擾半徑較大，箔條云仍然遮擋了雷達(dá)跟蹤波束，隨著反導(dǎo)時(shí)刻推進(jìn)在風(fēng)的影響下，箔條云的運(yùn)動(dòng)軌跡正好處在雷達(dá)跟蹤波束內(nèi)，沖突臨界角始終大于θmsc，干擾云對(duì)艦空導(dǎo)彈形成干擾，二者不能協(xié)同使用。

圖6 沖突預(yù)測仿真圖B

戰(zhàn)場態(tài)勢二：反艦導(dǎo)彈威脅舷角φm＝30°，風(fēng)舷角φw＝60°，干擾彈布放方位φc＝120°其他參數(shù)不變，仿真如圖6所示。從圖中可知，箔條云與導(dǎo)彈來襲方位差較大，并且隨著風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，方位差逐漸變大，箔條云與在整個(gè)反導(dǎo)過程中艦艇到導(dǎo)彈與艦艇到干擾云的夾角θmsc始終大于沖突臨界角，所以箔條云不會(huì)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)形成干擾，二者可以協(xié)同使用。

圖7 沖突預(yù)測仿真圖C

戰(zhàn)場態(tài)勢三：反艦導(dǎo)彈威脅舷角φm＝60°，風(fēng)舷角φw＝30°，干擾彈布放方位φc＝60°其他參數(shù)不變，仿真如圖7所示。從圖中可知，在干擾彈初始布放時(shí)刻，由于箔條云進(jìn)入了雷達(dá)波束范圍，對(duì)其形成干擾，但是隨著時(shí)間變化受風(fēng)的影響，箔條云與導(dǎo)彈來襲方位方位差逐漸變大，在t＝12時(shí)刻，箔條云完全運(yùn)動(dòng)出雷達(dá)的波束照射范圍，在此態(tài)勢下，如果前期的干擾不會(huì)影響后續(xù)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，二者可以兼容使用。

4 結(jié)語

本文圍繞艦艇協(xié)同反導(dǎo)作戰(zhàn)使用對(duì)箔條彈與艦空導(dǎo)彈協(xié)同使用的沖突預(yù)測問題進(jìn)行了重點(diǎn)研究，提出了箔條質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)作戰(zhàn)使用沖突原則，構(gòu)建了箔條彈與艦空導(dǎo)彈協(xié)同使用沖突預(yù)測模型，并對(duì)模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果證明該沖突判斷方法與實(shí)際結(jié)果吻合，可以為部隊(duì)訓(xùn)練和作戰(zhàn)使用提供參考。

［1］周璽，陸勤夫，尹海，等.箔條質(zhì)心干擾與艦空導(dǎo)彈綜合反導(dǎo)兼容性研究［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2011，（6）：10－13.

［2］王騰飛，張樹森，杜曉寧.艦船質(zhì)心干擾作戰(zhàn)決策建模與仿真［J］.艦船電子工程，2014，（9）：71－74.

［3］周建強(qiáng)，王為頌.單艦反導(dǎo)作戰(zhàn)艦空導(dǎo)彈與電子戰(zhàn)武器使用電磁兼容分析［J］.艦船電子工程，2009，（4）：162－164.

［4］解維河，吳叢旭，汪德虎.基于效果的艦載軟硬武器近衛(wèi)火力分配研究［J］.指揮控制與仿真，2013，（8）：41－43.

［5］高東華.艦載電子對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)［M］.北京：解放軍出版社，2004.

［6］周剛，姜寧，戎華.艦艇電子戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)使用［M］.北京：海潮出版社，2007.

［7］蘇亮，宋江濤，茆明.電子對(duì)抗與艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)綜合反導(dǎo)的電磁兼容的初步分析［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2007，（4）：19－21.

［8］劉文正，王紅軍，孫晉鵬.電子對(duì)抗與艦空導(dǎo)彈系統(tǒng)電磁兼容分析［J］.海軍大連艦艇學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（增刊）：79－81.

［9］張冬興，繆旭東，陳明榮，等.艦艇箔條質(zhì)心干擾反導(dǎo)決策建模與仿真［J］.艦船電子對(duì)抗，2010，（2）：24－28.

［10］王赫男.箔條質(zhì)心干擾防御反艦導(dǎo)彈仿真研究［J］.艦船電子對(duì)抗，2010，（8）：36－39.

［11］高東華，王澍初.箔條質(zhì)心干擾發(fā)射機(jī)動(dòng)決策仿真研究［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2003，（10）：63－65.

Chaff Centroid Jammingand Shipto Air Missile Anti－missile Cooperation Conflict Prediction

SUN Yi HAN Long
（No.1Postgraduate Division，Dalian Naval Academy，Dalian 116018）

In the modern sea warfare，the electromagnetic conflicts of using the Centroid Jamming and Ship to Air Missile severely restricted the ability of air defence and antimissile.This paper forcused on the electromagnetic interference conflict question，proposed conflict prediction judgment principle，constructed the conflict prediction model.And based on the model，this paper used the traversal algorithm to simulate conflict prediction of the chaff centroid jamming and ship to air missile.The results were consistent with the actual situation.The research could enhance the cooperative operation effectiveness of the chaff centroid jamming and ship to air missile，and improve the ability of air defence and antimissile，and provide an important idea.

soft－h(huán)ard weapons，air defense and anti－jamming，corporation，conflict forecast

E824DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.009

2015年5月8日，

2015年6月29日

孫翼，男，碩士研究生，研究方向：艦艇指揮信息系統(tǒng)與作戰(zhàn)應(yīng)用。韓龍，男，碩士研究生，研究方向：海軍通信系統(tǒng)分析與應(yīng)用。