數據鏈引導條件下末制導雷達目標捕捉概率仿真分析

海軍士官學校教務處 謝 宇

數據鏈引導條件下，反艦導彈末制導雷達目標捕捉概率受到預警機測角測距精度、數據鏈信息延遲、目標機動速度、航向陀螺漂移誤差等多方面因素的影響。為分析各因素的影響程度，對數據鏈引導條件下末制導雷達目標捕捉概率仿真分析。將各因素重要性量化排序，通過對目標捕捉概率模型的仿真，對導彈發(fā)射距離、預警機測角精度、數據鏈時間延遲3個重要因素進行分析。仿真結果表明：導彈發(fā)射距離對捕捉概率影響最為顯著，預警機測角精度次之，較短的數據鏈信息延遲對目標捕捉概率影響微弱。該研究對于作戰(zhàn)中提高末制導雷達目標捕捉概率具有一定的意義。

0 概述

預警指揮引導兵力對突擊兵力的指揮引導基于數據鏈技術，在數據鏈引導條件下的反艦導彈對海突擊分為坐標攻擊與雷達攻擊2種模式。為了達到隱蔽突然的攻擊效果，實戰(zhàn)中飛機需要超低空飛行，此時雷達攻擊模式就會受到制約。坐標攻擊模式下，反艦導彈目標捕捉概率受到多方影響，分析各因素的影響程度就顯得十分重要。筆者對數據鏈引導條件下反艦導彈目標捕捉概率仿真分析，以分析各因素的影響程度。

1 坐標攻擊

坐標攻擊是作戰(zhàn)飛機在機載雷達不開機的情況下，利用預警機通過數據鏈送達的目標方位距離指示信息，直接發(fā)射導彈的一種攻擊模式。這種模式下，導彈對目標的捕捉概率受到預警機測角測距精度、數據鏈時間延遲、導彈發(fā)射距離、目標機動速度和航向陀螺漂移誤差等多方面因素的影響，筆者對導彈發(fā)射距離、預警機測角精度和數據鏈時間延遲3個重要因素進行分析。

圖1所示為坐標攻擊戰(zhàn)場態(tài)勢圖，Ms為目標實際位置。由于預警機存在測角精度誤差θ，M0成為預警機目標指示位置。Dw為距離誤差。反艦導彈脫離飛機時到目標M0的距離Dfs為導彈發(fā)射距離。預警機雷達信號處理時間、信息數據傳輸時間、機載火控系統(tǒng)信息數據處理時間、導彈射前準備時間等構成了數據鏈時間延遲tyc。

圖1 坐標攻擊戰(zhàn)場態(tài)勢圖

2 反艦導彈末制導雷達搜捕區(qū)

末制導雷達的搜捕區(qū)是一個圓錐形的立體空間區(qū)域。在搜索海面目標時，這一區(qū)域可以簡化為平面搜捕區(qū)域。為便于分析，筆者將末制導雷達的搜捕區(qū)簡化為一個簡單的矩形處理，如圖2所示（孫姝,馮林平,趙建晰.潛射反艦導彈兩種射擊方式下捕捉概率比較[J].艦船科學技術,2011,33(5):106-109;汪新剛.反艦導彈目標捕捉概率模型分析[J].戰(zhàn)術導彈控制技術,2006,53(3):104-106）。Rzd為導彈自導距離，D0為末制導雷達搜捕區(qū)的中心。搜捕區(qū)的范圍是：以矩形中心為基準，縱向上向搜捕區(qū)遠界和近界的長度各為a，側向上向左右兩側的寬度各為b。即搜捕區(qū)為一個2a×2b的長方形區(qū)域，當目標落到該區(qū)域內，即可認為導彈可以捕捉到目標。

圖2 末制導雷達搜捕區(qū)

3 導彈捕捉概率模型

導彈捕捉概率由側向捕捉概率P側捕和縱向捕捉概率P縱捕2部分組成，即P捕捉=P側捕●P縱捕。分別為（汪新剛,謝曉方,陳文生.反艦導彈現在點射擊捕捉概率的計算方法[J].兵工自動化,2010,29(11):1-3）：

導彈縱向、側向捕獲目標為相互獨立事件。在縱向上，如果在預定的開機點，末制導雷達開機，沒有發(fā)現預選目標，則導彈將會沿其飛行方向繼續(xù)向前飛行，彈上雷達將實施全程搜索。因此，在縱向上位于導彈末制導雷達的飛行搜索帶內的目標，導彈捕捉概率可近似為1。即：

4 仿真分析

4.1 參數設定

側向自控終點散布概率偏差的產生主要來源于航向陀螺漂移誤差：

式中：Vd為導彈飛行速度。

側向總系統(tǒng)誤差主要包含導彈自控段飛行時間和數據鏈信息延遲時間內目標機動產生的位移誤差，以及預警機探測目標時測角精度偏差帶來目標初始位置判斷誤差：

式中：Vmb為目標運動速度。

仿真初始條件為：Vmb= 15m / s，Vd= 340m / s。導彈發(fā)射距離范圍是0～100km，數據鏈信息時延變化范圍為0～2min，測角精度誤差在0～2°的區(qū)間內。

4.2 導彈發(fā)射距離與預警機測角精度誤差

導彈發(fā)射距離直接決定了導彈自控段飛行時間，自控段飛行時間的增大帶來了更大的航向陀螺漂移誤差和目標機動散布，自控終點散布概率偏差和總系統(tǒng)誤差都會增大。測角精度誤差角度的增大使目標位置的測量誤差范圍增大，總系統(tǒng)誤差也就增大。

圖3所示為信息時延固定在1min時、捕捉概率隨發(fā)射距離及測角誤差的變化關系?？梢钥闯?，發(fā)射距離對捕捉概率的影響是非線性的。當超過40km的距離時，捕捉概率下降很快，直到接近200km時才有放緩的趨勢；測角誤差的影響幾乎為線性，隨著發(fā)射距離的增大，變化才有加快的趨勢。

圖3 信息時延1分鐘時各參量的變化關系

4.3 導彈發(fā)射距離與數據鏈時間延遲

數據鏈時間延遲由雷達信號處理時間、機載火控系統(tǒng)信息數據處理時間、導彈射前準備時間等多個必須時間項組合構成。它的增大直接導致目標機動產生的位移誤差增大，總系統(tǒng)誤差隨之加大。

圖4 測角精度誤差1度時各參量的變化關系

圖4所示為預警機測角精度誤差固定為1°時，捕捉概率隨發(fā)射距離及時間延遲的變化關系。可以發(fā)現，發(fā)射距離對捕捉概率的影響是同樣非線性的，但是較圖3中測角誤差不同所帶來的快速變化，信息延遲不同所產生的變化相對緩和；時間延遲的影響近似線性，較圖3中測角精度二維圖，時間延遲對捕捉概率的影響顯得更輕微。

4.4 數據鏈時間延遲與預警機測角精度

圖5給出了發(fā)射距離固定為100km時，捕捉概率隨測角精度及時間延遲的變化關系。兩者對捕捉概率的作用效果雖然同樣近似線性，但是從兩幅二位取出圖可以明顯觀察到測角精度誤差的增大使捕捉概率下降更為顯著。測角精度誤差影響斜率值接近時間延遲影響斜率值的2倍。

圖5 發(fā)射距離100公里時各參量的變化關系

5 總結

筆者從基于數據鏈引導的反艦導彈純方位攻擊模式下，影響導彈末制導雷達目標捕捉概率的3個重要因素入手，仿真分析了3個因素對目標捕捉概率的影響程度。從仿真結果可以看出：隨著導彈發(fā)射距離的增大，數據鏈信息時延的加大和預警機測角精度的下降都會使反艦導彈目標捕捉概率降低。捕捉概率對導彈發(fā)射距離最為敏感，對預警機測角精度的變化相對遲鈍，對數據鏈時間延遲最為遲鈍，在現代航空數據鏈技術不斷提高的背景下，極短時間的數據鏈時間延遲對反艦導彈目標捕捉概率的影響非常微弱。因此，在戰(zhàn)術上，應該主要通過縮短導彈發(fā)射距離來提高導彈目標捕捉概率；在技術上，在不斷提高預警機測角精度和縮短數據鏈信息時延的同時，應該把握預警機測角精度優(yōu)先的原則。