反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

方 良，鄭守鐸

(中國(guó)人民解放軍92941部隊(duì)， 遼寧 葫蘆島 125000)

反艦導(dǎo)彈的抗干擾能力直接決定著其作戰(zhàn)效能。隨著艦載有源干擾、無(wú)源干擾、舷外有源干擾裝備的不斷應(yīng)用，新型反艦導(dǎo)彈所面臨的干擾環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，受干擾的可能性也越來(lái)越大。為了更好地制定反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)方案，提高反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)水平，有必要開(kāi)發(fā)反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)。

本文從反艦導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭的工作原理出發(fā)，建立反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)實(shí)體模型及行為模型，實(shí)現(xiàn)反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)。通過(guò)試驗(yàn)推演，優(yōu)化試驗(yàn)方案，增強(qiáng)對(duì)反艦導(dǎo)彈抗干擾能力的檢驗(yàn)，具有重要的軍事意義。

1 反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)組成

本文討論的反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)，主要模擬反艦導(dǎo)彈突防時(shí)面臨的海上干擾對(duì)抗過(guò)程，反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)的組成如圖1所示。該系統(tǒng)主要由實(shí)體模型、行為模型和操作員系統(tǒng)三部分組成，其中實(shí)體模型主要包括導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型、水面艦艇模型、箔條干擾模型、角反射體干擾模型、舷外有源干擾模型等。行為模型介入實(shí)體模型，其工作是根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、戰(zhàn)術(shù)知識(shí)庫(kù)和作戰(zhàn)規(guī)則庫(kù)實(shí)時(shí)自動(dòng)地做出戰(zhàn)術(shù)決策并執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，給實(shí)體模型發(fā)出相應(yīng)命令和控制信號(hào)，如平臺(tái)機(jī)動(dòng)、干擾釋放等，它使實(shí)體模型具有自治性。操作員系統(tǒng)用于對(duì)CGF仿真實(shí)體的管理和控制，包括想定編輯、任務(wù)分配、初始化，啟動(dòng)和干預(yù)CGF實(shí)體的自治行為[1-4]。

紅方艦艇CGF(CGF：計(jì)算機(jī)生成兵力)實(shí)體根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)想定方案，發(fā)射反艦導(dǎo)彈CGF實(shí)體，反艦導(dǎo)彈CGF實(shí)體飛向藍(lán)方艦艇平臺(tái)，藍(lán)方艦艇平臺(tái)雷達(dá)和偵察裝備探測(cè)和偵收反艦導(dǎo)彈信息，根據(jù)目標(biāo)信息，可由行為模型根據(jù)戰(zhàn)術(shù)規(guī)則庫(kù)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)抗戰(zhàn)術(shù)決策，也可以由指揮員根據(jù)時(shí)機(jī)下達(dá)命令進(jìn)行干擾對(duì)抗，釋放各種干擾，反艦導(dǎo)彈CGF實(shí)體進(jìn)行抗干擾對(duì)抗，最后由效能評(píng)估模型進(jìn)行效能評(píng)估，完成試驗(yàn)方案推演。

2 反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)模型

反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)模型包括實(shí)體模型和行為模型。實(shí)體模型主要包括反艦導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型、艦艇平臺(tái)及干擾運(yùn)動(dòng)模型、舷外有源干擾模型及導(dǎo)彈的跟蹤模型。

2.1 導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)模型

在沒(méi)有干擾的情況下，反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤艦船能量中心，在艦船進(jìn)行干擾條件下，導(dǎo)彈的跟蹤階段分為兩個(gè)部分。第一階段末制導(dǎo)雷達(dá)跟蹤艦船和干擾的能量中心(質(zhì)心)，隨著導(dǎo)彈的接近、艦船的規(guī)避及干擾的運(yùn)動(dòng)，質(zhì)心點(diǎn)將發(fā)生變化，導(dǎo)彈飛臨可分辨距離后，末制導(dǎo)雷達(dá)將會(huì)轉(zhuǎn)向跟蹤干擾或者艦船目標(biāo)。導(dǎo)彈采用比例導(dǎo)引法，導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)模型為：

xm(k)=xm(k-1)+vm·t·cos(φ)

(1)

ym(k)=ym(k-1)+vm·t·sin(φ)

(2)

式中：vm為導(dǎo)彈的飛行速度，φ為導(dǎo)彈的跟蹤角。

2.2 艦艇平臺(tái)及干擾運(yùn)動(dòng)模型

以簡(jiǎn)化模型計(jì)算T時(shí)刻艦艇的幾何中心坐標(biāo)值：

xsh=Tvssinθ

(3)

ysh=Tvscosθ

(4)

式中：xsh為艦艇x軸位置，ysh為艦艇y軸位置，vs為艦艇航速，θ為艦艇航向角。

拖帶式舷外有源干擾主要受拖曳線長(zhǎng)度的限制，拖曳線長(zhǎng)度為l，則T時(shí)刻舷外有源誘餌的位置為：

xw=xsh+(Tvs+l)sinθ

(5)

yw=ysh+(Tvs+l)cosθ

(6)

箔條干擾主要受風(fēng)速、風(fēng)向、發(fā)射距離及角度的影響，T時(shí)刻箔條干擾的位置為：

xb=xsh+Lsinα+Tvfsinβ

(7)

yb=ysh+Lcosα+Tvfcosβ

(8)

式中：L為箔條發(fā)射距離，α為箔條發(fā)射角度，Vf為風(fēng)速，β為風(fēng)向。

角反射體干擾主要受海流的流速和流向影響，T時(shí)刻角反射體的位置為：

xj=xsh+Tvhsinω

(9)

yj=ysh+Tvhcosω

(10)

式中：Vh為海流流速，ω為海流流向。

2.3 舷外有源干擾誘餌模型

舷外有源誘餌通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)末制導(dǎo)雷達(dá)信號(hào)，對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭進(jìn)行干擾，因此，舷外有源誘餌干擾的實(shí)質(zhì)是質(zhì)心干擾效應(yīng)。末制導(dǎo)雷達(dá)接收到舷外有源干擾信號(hào)功率為[5-6]：

(11)

式中：Pj為舷外有源干擾功率，Gt為末制導(dǎo)雷達(dá)天線增益，λ為末制導(dǎo)雷達(dá)波長(zhǎng)，γ為極化損失。

舷外有源干擾等效雷達(dá)截面積為：

(12)

式中：Pt為末制導(dǎo)雷達(dá)功率，Gt為末制導(dǎo)雷達(dá)天線增益。

2.4 導(dǎo)彈跟蹤模型

導(dǎo)彈飛臨可分辨距離前，導(dǎo)彈跟蹤艦艇和干擾的能量質(zhì)心[7-11]。導(dǎo)彈的跟蹤點(diǎn)坐標(biāo)為：

(13)

(14)

式中：xg、yg為干擾的坐標(biāo)位置，σg為干擾等效雷達(dá)截面積，σs為艦艇等效雷達(dá)截面積。

2.5 推演系統(tǒng)行為模型

推演系統(tǒng)行為模型包括艦艇的行動(dòng)規(guī)劃和動(dòng)作執(zhí)行，艦艇通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)解算，規(guī)劃艦艇的干擾方案，確定艦艇的規(guī)避動(dòng)作方案，如何進(jìn)行艦艇機(jī)動(dòng)，艦艇根據(jù)行動(dòng)規(guī)劃執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

3 反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)仿真推演

仿真場(chǎng)景如下：反艦導(dǎo)彈航速300 m/s,末制導(dǎo)雷達(dá)開(kāi)機(jī)距離12 km；艦艇航速25節(jié)，雷達(dá)截面積為3 000 m2；彈目距離6 km發(fā)射箔條彈，箔條彈發(fā)射距離為100 m，發(fā)射方向?yàn)橛蚁?35°，箔條云雷達(dá)截面積為9 000 m2；風(fēng)速為8 m/s。艦船初始航向?yàn)?0°，箔條右舷135°發(fā)射后機(jī)動(dòng)方向?yàn)?0°，風(fēng)向?yàn)?45°，仿真結(jié)果如圖2所示。飛行結(jié)束時(shí)導(dǎo)彈與艦艇的最小距離為445 m。圖中三角形軌跡為艦艇航跡，菱形航跡為箔條云運(yùn)動(dòng)航跡。

仿真場(chǎng)景如下：反艦導(dǎo)彈航速300 m/s，末制導(dǎo)雷達(dá)開(kāi)機(jī)距離12 km；艦艇航速25節(jié)，雷達(dá)截面積為3 000 m2；艦艇拖帶舷外有源誘餌，拖纜長(zhǎng)度為200 m，彈目距離10 km舷外有源誘餌釋放干擾，舷外有源誘餌形成的雷達(dá)截面積為6 000 m2。艦船航向?yàn)?0°，導(dǎo)彈艦尾方向來(lái)襲，仿真結(jié)果如圖3所示。飛行結(jié)束時(shí)導(dǎo)彈與艦艇的最小距離為136 m。圖3中三角形軌跡為艦艇航跡，菱形航跡為舷外有源誘餌運(yùn)動(dòng)航跡。

通過(guò)抗干擾試驗(yàn)仿真推演，可以初步了解反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)的效果，為反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本文從反艦導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭的工作原理出發(fā)，建立反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)實(shí)體模型及行為模型，實(shí)現(xiàn)反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演系統(tǒng)。通過(guò)反艦導(dǎo)彈抗干擾試驗(yàn)推演，優(yōu)化試驗(yàn)方案，增強(qiáng)對(duì)反艦導(dǎo)彈抗干擾能力檢驗(yàn)，具有重要的軍事意義。