紅外空空導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系研究

張喜濤，白曉東，閆 琳，王煒強(qiáng)

〈制導(dǎo)與對(duì)抗〉

紅外空空導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系研究

張喜濤1,2，白曉東1,2，閆 琳1,2，王煒強(qiáng)1,2

（1. 中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009；2. 航空制導(dǎo)武器航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 洛陽(yáng) 471009）

評(píng)估紅外空空導(dǎo)彈抗干擾能力強(qiáng)弱的傳統(tǒng)指標(biāo)較為單一，多是利用綜合抗干擾概率進(jìn)行判定。針對(duì)該問(wèn)題，建立了包含導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)、導(dǎo)引頭3個(gè)層次的抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系，實(shí)現(xiàn)抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)的分解，提高了對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)和導(dǎo)引頭抗干擾性能的評(píng)估能力，提升了利用導(dǎo)引頭、制導(dǎo)系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果對(duì)導(dǎo)彈總體抗干擾性能進(jìn)行預(yù)估的能力。

紅外導(dǎo)彈；抗干擾；指標(biāo)體系；指標(biāo)分解；性能評(píng)估；性能預(yù)估

0 引言

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，沒(méi)有人工干擾的凈空作戰(zhàn)條件已經(jīng)不復(fù)存在，對(duì)敵方的紅外制導(dǎo)武器實(shí)施人工干擾已經(jīng)成為一種常規(guī)的作戰(zhàn)手段，為了能夠適應(yīng)現(xiàn)代化作戰(zhàn)環(huán)境，紅外制導(dǎo)武器在研制過(guò)程中，必須準(zhǔn)確評(píng)估其在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中的抗干擾性能[1]。國(guó)內(nèi)抗干擾性能評(píng)估主要集中在導(dǎo)彈總體層面，往往以抗干擾概率來(lái)評(píng)估導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)乃至導(dǎo)引頭的抗干擾能力[2-3]，對(duì)抗干擾評(píng)估指標(biāo)體系缺乏系統(tǒng)研究，從而無(wú)法在研制及鑒定過(guò)程中對(duì)抗干擾性能進(jìn)行充分評(píng)估。由此，一方面使得軍方對(duì)導(dǎo)彈抗干擾能力認(rèn)識(shí)不夠充分，影響導(dǎo)彈實(shí)際作戰(zhàn)效能的發(fā)揮；另一方面，使研制方對(duì)導(dǎo)彈的抗干擾性能掌控不深入，嚴(yán)重制約了研制進(jìn)度。

上海機(jī)電工程研究所唐善軍等[4]，提出識(shí)別概率、最大最小能量壓制、視線角速度誤差因子、干擾結(jié)束時(shí)間占比因子和干擾占空比等6項(xiàng)指標(biāo)系統(tǒng)，對(duì)抗干擾過(guò)程中目標(biāo)的識(shí)別能力和跟蹤能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，但其無(wú)法區(qū)分導(dǎo)彈不同層次的評(píng)估。南京航空航天大學(xué)韓培駿等[5]，詳細(xì)分析了紅外光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制器、探測(cè)器、圖像處理系統(tǒng)、陀螺伺服系統(tǒng)的性能參數(shù)，將指標(biāo)設(shè)計(jì)為發(fā)射干擾時(shí)的彈目距離、抗干擾檢測(cè)時(shí)間、抗干擾軟件識(shí)別概率和干擾/目標(biāo)能量比，無(wú)法區(qū)分對(duì)抗條件與抗干擾性能之間的關(guān)系，其采用層次分析法建立了紅外成像導(dǎo)引系統(tǒng)抗干擾性能計(jì)算模型，該模型具有主觀性，導(dǎo)彈總體和制導(dǎo)系統(tǒng)無(wú)有效評(píng)估途徑。南京航空航天大學(xué)許友平等[6]綜合導(dǎo)引頭固有性能指標(biāo)和性能改善指標(biāo)，建立了導(dǎo)引頭抗干擾評(píng)估指標(biāo)集合，無(wú)法對(duì)導(dǎo)彈抗干擾性能進(jìn)行多層次的評(píng)估。

本文在對(duì)抗環(huán)境影響機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，從紅外成像空空導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)、導(dǎo)引頭3個(gè)層次詳細(xì)分析了干擾的影響機(jī)理，闡明了傳統(tǒng)抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)的不足，提出了導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)和導(dǎo)引頭3個(gè)層次的抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系，描述了抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)的分解過(guò)程，為研制過(guò)程中抗干擾改進(jìn)設(shè)計(jì)及抗干擾性能快速評(píng)估提供指導(dǎo)。

1 紅外對(duì)抗過(guò)程影響機(jī)理分析

紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈常用于近距格斗，其作戰(zhàn)任務(wù)是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行殺傷，作戰(zhàn)過(guò)程中面臨人工干擾的對(duì)抗場(chǎng)景。目標(biāo)與導(dǎo)彈博弈對(duì)抗過(guò)程中，遵循以下干擾投放原則：導(dǎo)彈未發(fā)射時(shí)，干擾以預(yù)防為主進(jìn)行稀疏投放，主要影響導(dǎo)引頭正確截獲目標(biāo)；導(dǎo)彈發(fā)射后，干擾以誘偏為目的進(jìn)行密集投放，主要影響導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)的正確測(cè)量，進(jìn)而對(duì)導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，降低導(dǎo)彈的殺傷能力。干擾的兩種投放策略分別影響導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)的截獲和測(cè)量，作用機(jī)理差異較大。本文按照對(duì)抗環(huán)境、導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)及導(dǎo)引頭多個(gè)層次對(duì)紅外對(duì)抗機(jī)理進(jìn)行研究，提出用于近距格斗導(dǎo)彈截獲目標(biāo)后的紅外空空導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系。

1.1 復(fù)雜對(duì)抗環(huán)境影響分析

目標(biāo)、干擾在導(dǎo)彈攻擊過(guò)程中的相互關(guān)系構(gòu)成了復(fù)雜多變的作戰(zhàn)對(duì)抗環(huán)境。在導(dǎo)彈攻擊目標(biāo)過(guò)程中，目標(biāo)機(jī)動(dòng)使得目標(biāo)的輻射特性和運(yùn)動(dòng)特性發(fā)生持續(xù)改變，在干擾的遮擋情況下，導(dǎo)引頭無(wú)法完成對(duì)目標(biāo)的正確測(cè)量，進(jìn)而影響導(dǎo)彈的殺傷能力。干擾投放模式主要包含干擾投放方向、組數(shù)、組間隔、每組彈數(shù)、彈間隔等要素，上述要素不僅能夠影響干擾在空間維度上的分布，同時(shí)也能夠影響干擾在時(shí)間維度上的分布。不同的干擾投放時(shí)機(jī)對(duì)導(dǎo)彈的擾動(dòng)效果不同，近距投放干擾，對(duì)導(dǎo)彈跟蹤造成的擾動(dòng)更大，更容易導(dǎo)致導(dǎo)彈丟失目標(biāo)或脫靶。

對(duì)抗態(tài)勢(shì)是對(duì)目標(biāo)、干擾與導(dǎo)彈在相對(duì)位置、速度等方面的描述，包含了對(duì)抗環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)以及過(guò)程發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)抗態(tài)勢(shì)的構(gòu)成要素包括發(fā)射時(shí)刻的彈目距離、目標(biāo)速度、導(dǎo)彈速度、進(jìn)入角、離軸角、目標(biāo)高度、導(dǎo)彈高度。發(fā)射時(shí)刻導(dǎo)彈和目標(biāo)的相對(duì)位置、速度狀態(tài)決定了導(dǎo)彈發(fā)射后攻擊目標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，也直接影響干擾和導(dǎo)彈的對(duì)抗效果。

依據(jù)空戰(zhàn)復(fù)雜對(duì)抗環(huán)境的影響分析，抽取作戰(zhàn)環(huán)境的重要影響因素，將其定量化描述，并形成若干實(shí)例樣本，是空空導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估的輸入和基礎(chǔ)。實(shí)例樣本由導(dǎo)彈發(fā)射條件、攻擊目標(biāo)機(jī)動(dòng)方式、干擾投放模式3個(gè)維度確定。在設(shè)計(jì)樣本時(shí)，依據(jù)攻擊目標(biāo)和對(duì)抗態(tài)勢(shì)，確定導(dǎo)彈發(fā)射條件，在發(fā)射條件上疊加干擾投放模式形成干擾對(duì)抗條件，選取真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)中發(fā)生概率較高的樣本條件，最終形成戰(zhàn)術(shù)級(jí)紅外對(duì)抗作戰(zhàn)樣本空間。

1.2 干擾對(duì)導(dǎo)彈總體性能影響分析

紅外空空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)任務(wù)是對(duì)目標(biāo)進(jìn)行殺傷，主要通過(guò)作戰(zhàn)條件下的殺傷概率進(jìn)行評(píng)估。按照全概率公式，導(dǎo)彈的殺傷概率為[7]：

式中：(,)為遇靶平面制導(dǎo)誤差的分布；1(|,)為給定制導(dǎo)誤差(,)時(shí)，引信引爆點(diǎn)沿軸向的分布，2(,)為引信啟動(dòng)概率；(,,)為戰(zhàn)斗部在點(diǎn)(,,)起爆條件下的分布。

制導(dǎo)誤差是在導(dǎo)彈外部和內(nèi)部各種擾動(dòng)作用下，形成的導(dǎo)彈實(shí)際彈道相對(duì)于理想彈道的誤差。導(dǎo)彈內(nèi)部擾動(dòng)是非均勻分布的，制導(dǎo)誤差的分布也具有一定的偏差；在外部干擾的作用下，制導(dǎo)誤差被進(jìn)一步放大，該放大過(guò)程與干擾的投放模式有關(guān)，是非線性的放大過(guò)程[8]。

引信的啟動(dòng)概率主要受引信的探測(cè)性能影響，與引信的靈敏度和目標(biāo)的有效投影面積有關(guān)，因此，引信的啟動(dòng)概率與目標(biāo)的尺寸和目標(biāo)的姿態(tài)關(guān)系密切相關(guān)，此外，干擾在引信工作范圍內(nèi)投放，其核心區(qū)域也有一定的概率觸發(fā)引信啟動(dòng)信號(hào)，對(duì)引信的啟動(dòng)概率有一定的影響。在彈目交會(huì)階段，引信依據(jù)交會(huì)方向和交會(huì)速度輸出引爆信號(hào)[9]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的最大殺傷。引信引爆點(diǎn)分布的主要影響因素為彈目交會(huì)方向和交會(huì)速度。

戰(zhàn)斗部起爆后的分布與交會(huì)速度關(guān)系密切[10]，交會(huì)速度越大，破片動(dòng)態(tài)飛散區(qū)越前傾；交會(huì)速度與彈軸夾角越大，破片動(dòng)態(tài)飛散區(qū)不對(duì)稱性越嚴(yán)重。

導(dǎo)彈的殺傷性能不僅與導(dǎo)彈性能有關(guān)，也與飛機(jī)的易損性有關(guān)?？罩心繕?biāo)往往有多個(gè)要害點(diǎn)，各個(gè)要害點(diǎn)有不同的易損性。如果認(rèn)為殺傷目標(biāo)上任意要害部位是獨(dú)立的，都將以一定的概率構(gòu)成對(duì)整體目標(biāo)的殺傷，則導(dǎo)彈的殺傷概率可改寫為：

式中：()為導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)第個(gè)要害部位的殺傷概率；0()為目標(biāo)第個(gè)要害部位被命中后的易損概率；為目標(biāo)的要害部位個(gè)數(shù)。

綜上，假設(shè)干擾觸發(fā)引信啟動(dòng)的概率較小，干擾主要通過(guò)放大制導(dǎo)誤差的分布，影響導(dǎo)彈的殺傷概率。假設(shè)制導(dǎo)誤差均勻分布，干擾對(duì)制導(dǎo)誤差分布的放大系數(shù)為，則通過(guò)公式(1)、(2)可得干擾對(duì)導(dǎo)彈的殺傷概率為：

2＝×1(3)

如果考慮干擾對(duì)引起啟動(dòng)概率的影響及制導(dǎo)誤差的非均勻分布，則需要建立制導(dǎo)系統(tǒng)、引信、戰(zhàn)斗部及目標(biāo)的仿真模型，利用對(duì)抗樣本空間進(jìn)行干擾對(duì)抗下的導(dǎo)彈殺傷概率仿真。

1.3 干擾對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)性能影響分析

制導(dǎo)系統(tǒng)主要由導(dǎo)引頭和飛控系統(tǒng)組成。導(dǎo)引頭負(fù)責(zé)測(cè)量導(dǎo)彈與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)信息，將視線角速度提供給飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)按照一定的導(dǎo)引規(guī)律輸出控制指令，控制導(dǎo)彈修正偏差，準(zhǔn)確飛向目標(biāo)。假設(shè)目標(biāo)形心為唯一要害點(diǎn)，則制導(dǎo)誤差可以用脫靶量代替。

式中：為比例導(dǎo)引系數(shù)；c為彈目相對(duì)速度；為視線角；F為遇靶時(shí)刻；為當(dāng)前時(shí)間。

在不考慮導(dǎo)彈過(guò)載限制的條件下，對(duì)導(dǎo)彈過(guò)載公式進(jìn)行積分，并將視線角代入，可得脫靶量、比例導(dǎo)引系數(shù)及時(shí)間的關(guān)系為：

式中：為常數(shù)；為中間變量。

由上式可知，(F)為0，表示制導(dǎo)系統(tǒng)在機(jī)動(dòng)能力足夠，信號(hào)無(wú)延時(shí)的理想狀態(tài)時(shí)，脫靶量必將衰減為零。

導(dǎo)彈引入延時(shí)和擾動(dòng)[11]，假設(shè)延時(shí)時(shí)間常數(shù)為，利用伴隨分析方法[12]，計(jì)算時(shí)刻引入過(guò)載為的擾動(dòng)，則脫靶量、飛行時(shí)間及時(shí)間常數(shù)的關(guān)系為：

圖1為比例導(dǎo)引系數(shù)等于4時(shí)，擾動(dòng)幅度相同，時(shí)間常數(shù)不同時(shí)，擾動(dòng)時(shí)機(jī)與脫靶量的歸一化曲線。

從仿真曲線可以看出，在剩余飛行時(shí)間是制導(dǎo)時(shí)間常數(shù)5倍以上進(jìn)行擾動(dòng)時(shí)，脫靶量最終將收斂為0；制導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)越大，脫靶量發(fā)散區(qū)間越大；脫靶量對(duì)擾動(dòng)的時(shí)機(jī)較為敏感，當(dāng)剩余飛行時(shí)間等于制導(dǎo)時(shí)間常數(shù)時(shí)進(jìn)行擾動(dòng)，最終將產(chǎn)生最大的脫靶量。因此，縮小制導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)，可以在一定程度上降低脫靶量。

圖2為比例導(dǎo)引系數(shù)等于4時(shí)，時(shí)間常數(shù)相同，擾動(dòng)幅度不同時(shí)，擾動(dòng)時(shí)機(jī)與脫靶量的歸一化曲線。從仿真曲線可以看出，擾動(dòng)幅度越大，脫靶量越大。

圖2 脫靶量歸一化曲線

考察0時(shí)刻擾動(dòng)引起的脫靶量變化，將公式(6)記作：

將上式進(jìn)行泰勒展開(kāi)，得到：

式中：0為常數(shù)；G為函數(shù)相對(duì)于變量的導(dǎo)數(shù)，在導(dǎo)彈時(shí)間常數(shù)變化量D、比例導(dǎo)引系數(shù)變化量D、干擾投放時(shí)刻變化量D0為0，干擾投放時(shí)彈目接近速度變化量Dc不大的條件下，令D0＝D＝D＝Dc＝0，得到時(shí)刻干擾引起視線角速度變化與脫靶量的關(guān)系為：

則公式(3)中的干擾對(duì)制導(dǎo)誤差分布的放大系數(shù)可表示為：

＝1＋()

()為變量的均值。假設(shè)脫靶量服從瑞利分布，即：

式中：2為脫靶量的均方，當(dāng)殺傷半徑為，脫靶量滿足殺傷半徑要求的概率為：

綜上，無(wú)干擾條件下，脫靶量滿足殺傷半徑要求的概率為：

()為變量的方差。干擾條件下，脫靶量滿足殺傷半徑要求的概率為：

抗干擾成功概率為：

6＝5/4

1.4 干擾對(duì)導(dǎo)引頭性能影響分析

導(dǎo)引頭主要由探測(cè)系統(tǒng)、信息處理軟件、控制與跟蹤系統(tǒng)組成。探測(cè)系統(tǒng)接收來(lái)自外部的紅外輻射，形成數(shù)字灰度圖像，信息處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤，提取目標(biāo)在視場(chǎng)中的位置信號(hào)給控制與跟蹤系統(tǒng)，控制與跟蹤系統(tǒng)利用該信號(hào)完成導(dǎo)引頭的控制與跟蹤功能，并輸出視線角速度給飛控系統(tǒng)[13]。

導(dǎo)引頭抗干擾性能傳統(tǒng)指標(biāo)為導(dǎo)引頭抗干擾概率[14]，該指標(biāo)混淆了導(dǎo)引頭和制導(dǎo)系統(tǒng)的功能要求，導(dǎo)引頭無(wú)法輸出脫靶量，無(wú)法形成抗干擾概率。導(dǎo)引頭的功能是完成對(duì)目標(biāo)的測(cè)量，形成視線角速度。導(dǎo)引頭對(duì)目標(biāo)的測(cè)量可以用識(shí)別概率進(jìn)行評(píng)估，傳統(tǒng)的識(shí)別概率常選擇單幀識(shí)別概率或者片段識(shí)別概率[15]，在彈道過(guò)程中，存在干擾對(duì)目標(biāo)遮擋，目標(biāo)不存在的場(chǎng)景，且該場(chǎng)景隨機(jī)出現(xiàn)，無(wú)法利用單幀識(shí)別概率進(jìn)行評(píng)估，導(dǎo)引頭的識(shí)別是一個(gè)連續(xù)判定過(guò)程，無(wú)法合理進(jìn)行片段劃分，因此，傳統(tǒng)的識(shí)別概率不適用于導(dǎo)引頭識(shí)別概率的評(píng)價(jià)。本文通過(guò)干擾對(duì)導(dǎo)引頭的機(jī)理影響分析，提出導(dǎo)引頭識(shí)別概率的評(píng)估指標(biāo)。

導(dǎo)引頭輸出的視線角速度誤差源主要有以下3種類型：

1）跟蹤點(diǎn)在目標(biāo)本體上一點(diǎn)跳到另外一點(diǎn)，是非干擾條件下導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)的主要誤差源；

2）跟蹤點(diǎn)被干擾誘偏，干擾與目標(biāo)分離后識(shí)別出目標(biāo)，跟蹤點(diǎn)回到目標(biāo)，是干擾條件下導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)的典型過(guò)程；

3）跟蹤點(diǎn)被干擾誘偏，干擾與目標(biāo)分離后，跟蹤點(diǎn)鎖定在干擾上，是干擾條件下導(dǎo)引頭跟蹤干擾的典型過(guò)程。

類型1將導(dǎo)致視線角速度的一個(gè)跳動(dòng)，類型2將導(dǎo)致視線角速度的兩個(gè)跳動(dòng)，第一個(gè)跳動(dòng)為跟蹤目標(biāo)干擾重合體，第二個(gè)跳動(dòng)為跳回目標(biāo)，兩個(gè)跳動(dòng)的時(shí)間間隔為導(dǎo)引頭識(shí)別目標(biāo)的時(shí)間間隔。類型3將導(dǎo)致視線角速度的發(fā)散。因此，除了上文分析的擾動(dòng)時(shí)機(jī)和擾動(dòng)幅度，導(dǎo)引頭識(shí)別時(shí)間對(duì)視線角速度誤差也產(chǎn)生影響。如圖3所示，同樣擾動(dòng)幅度和擾動(dòng)時(shí)機(jī)下，識(shí)別時(shí)間越長(zhǎng)，導(dǎo)引頭視線角速度誤差越大。

圖3 不同識(shí)別時(shí)間的視線角速度精度歸一化曲線

根據(jù)導(dǎo)引頭跟蹤目標(biāo)的典型過(guò)程，假設(shè)導(dǎo)彈系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則視線角速度引起的兩個(gè)跳動(dòng)所導(dǎo)致的脫靶量可以相加，則將公式(4)更改為：

由上式可以計(jì)算不同剩余飛行時(shí)間下脫靶量滿足殺傷半徑，單顆干擾下對(duì)視線角速度的要求，如圖4所示。

圖4以制導(dǎo)時(shí)間常數(shù)0.5s為例，在剩余飛行時(shí)間大于5倍制導(dǎo)時(shí)間常數(shù)時(shí)，主要考慮導(dǎo)彈的過(guò)載能力和導(dǎo)引頭的識(shí)別能力，視線角速度誤差的要求較寬泛，隨著剩余飛行時(shí)間的縮小，視線角速度誤差的要求迅速提高，幅度與彈目接近速度等彈道條件相關(guān)，需要進(jìn)行仿真確定；剩余飛行時(shí)間在時(shí)間常數(shù)的2倍至3倍區(qū)間內(nèi)，允許視線角速度誤差有一定偏差，對(duì)脫靶量影響不大；剩余飛行時(shí)間在1倍時(shí)間常數(shù)附近時(shí)，視線角速度誤差要求最嚴(yán)格，此時(shí)的跟蹤點(diǎn)跳動(dòng)將導(dǎo)致脫靶量大幅提高；剩余飛行時(shí)間常數(shù)小于0.5倍時(shí)間常數(shù)時(shí)，則飛控系統(tǒng)不響應(yīng)導(dǎo)引頭信號(hào)，視線角速度誤差要求較為寬泛。

對(duì)于多顆干擾投放，利用線性系統(tǒng)相加的方式簡(jiǎn)化計(jì)算多個(gè)擾動(dòng)引起的總脫靶量，在總脫靶量滿足殺傷半徑的前提下，對(duì)視線角速度誤差在整個(gè)彈道過(guò)程中進(jìn)行分配。導(dǎo)引頭在彈道過(guò)程中輸出的視線角速度滿足誤差要求，則認(rèn)為導(dǎo)引頭正確識(shí)別目標(biāo)。

2 多層次評(píng)估指標(biāo)體系及評(píng)估過(guò)程

紅外空空導(dǎo)彈抗干擾評(píng)估指標(biāo)體系包含了能夠反映導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)及導(dǎo)引頭抗干擾能力的指標(biāo)，如圖5所示，分別為所有要害部位的聯(lián)合殺傷概率、滿足制導(dǎo)誤差要求的抗干擾概率和視線角速度誤差要求的識(shí)別概率。

圖5 抗干擾評(píng)估指標(biāo)體系

導(dǎo)彈總體的抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)為所有要害部位的聯(lián)合殺傷概率，以紅外對(duì)抗作戰(zhàn)樣本空間為輸入，依據(jù)目標(biāo)環(huán)境模型、制導(dǎo)系統(tǒng)模型、引信模型及戰(zhàn)斗部模型進(jìn)行聯(lián)合仿真得到，同時(shí)，依據(jù)各樣本條件下制導(dǎo)誤差的分布，給出滿足殺傷概率要求的各樣本制導(dǎo)誤差要求，為制導(dǎo)系統(tǒng)抗干擾性能評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

制導(dǎo)系統(tǒng)的抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)為滿足制導(dǎo)誤差要求的抗干擾概率，以紅外對(duì)抗作戰(zhàn)樣本空間為輸入，依據(jù)目標(biāo)環(huán)境模型、導(dǎo)引頭及飛控系統(tǒng)模型進(jìn)行聯(lián)合仿真得到，同時(shí)，依據(jù)導(dǎo)彈總體對(duì)制導(dǎo)誤差的要求及制導(dǎo)時(shí)間常數(shù)的影響，給出滿足抗干擾概率要求的各樣本視線角速度誤差要求，為導(dǎo)引頭抗干擾性能評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

導(dǎo)引頭的抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)為滿足視線角速度誤差要求的識(shí)別概率，以紅外對(duì)抗作戰(zhàn)樣本空間為輸入，依據(jù)目標(biāo)環(huán)境模型、導(dǎo)引頭及飛控系統(tǒng)模型進(jìn)行聯(lián)合仿真得到。

3 仿真分析

文獻(xiàn)[16]以國(guó)外某型導(dǎo)彈為例，模擬導(dǎo)彈相對(duì)飛機(jī)以不同的方位角和距離發(fā)射，使用仿真評(píng)估干擾彈的影響，圖6為對(duì)抗態(tài)勢(shì)示意圖，圖7為對(duì)抗結(jié)果，圖中的每一個(gè)點(diǎn)表示從該位置處發(fā)射的一枚導(dǎo)彈，干擾的投放策略是固定的，如果對(duì)抗是有效的，能夠欺騙導(dǎo)彈遠(yuǎn)離飛行器，脫靶距離很大，如果導(dǎo)彈飛行過(guò)程中離飛行器很近，飛行器就是易受攻擊的，圖中淺色表示脫靶量小，深色表示脫靶量大。

圖6 文獻(xiàn)[16]干擾對(duì)抗場(chǎng)景

圖7 文獻(xiàn)[16]干擾對(duì)抗結(jié)果

從圖7中可以看出，導(dǎo)彈尾后攻擊較迎頭攻擊命中概率高，導(dǎo)彈遠(yuǎn)距離攻擊較近距離攻擊命中概率高。

從本文對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)的分析可以看出，干擾擾動(dòng)時(shí)的剩余飛行時(shí)間對(duì)脫靶量的影響較大，由于尾后彈道時(shí)間長(zhǎng)，同樣干擾條件下，其剩余飛行時(shí)間較迎頭要大，干擾對(duì)視線角速度的擾動(dòng)小于制導(dǎo)系統(tǒng)的要求，制導(dǎo)系統(tǒng)的脫靶量小，導(dǎo)彈的命中概率高。同理，相對(duì)于近距離攻擊，遠(yuǎn)距離攻擊時(shí)，剩余飛行時(shí)間長(zhǎng)，干擾對(duì)視線角速度的擾動(dòng)小于制導(dǎo)系統(tǒng)的要求，制導(dǎo)系統(tǒng)的脫靶量小，導(dǎo)彈的命中概率高。

4 結(jié)論

本文在對(duì)抗環(huán)境影響機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，提出紅外對(duì)抗作戰(zhàn)樣本空間，是抗干擾性能評(píng)估的基礎(chǔ)。通過(guò)干擾對(duì)紅外成像空空導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)及導(dǎo)引頭本質(zhì)能力影響機(jī)理的分析，闡述了傳統(tǒng)抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)的不足，并建立了包含導(dǎo)彈總體、制導(dǎo)系統(tǒng)和導(dǎo)引頭3個(gè)層次的抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系，分別為所有要害部位的聯(lián)合殺傷概率、滿足制導(dǎo)誤差要求的抗干擾概率和滿足視線角速度誤差要求的識(shí)別概率。仿真結(jié)果與本文分析結(jié)果一致，說(shuō)明本文提出的指標(biāo)體系具有一定的合理性。多層次的評(píng)估指標(biāo)體系能夠提高對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)和導(dǎo)引頭的抗干擾性能的評(píng)估能力，提升利用導(dǎo)引頭、制導(dǎo)系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果對(duì)導(dǎo)彈總體抗干擾性能進(jìn)行預(yù)估的能力。

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Anti-Jamming Performance Evaluation Index System for Infrared Air-to-Air Missiles

ZHANG Xitao1,2，BAI Xiaodong1,2，YAN Lin1,2，WANG Weiqiang1,2

(1.,471009,;2.,471009,)

The traditional index designed to evaluate infrared anti-jamming ability is relatively simpleand is mostly determined by the comprehensive anti-jamming probability. To solve this problem, we establishan anti-jamming performance evaluation index system including three levels of missiles, guidance systems, and seekers; construct the anti-jamming performance evaluation function; decompose anti-jamming performance evaluation indexes; and improve the anti-jamming performance of the guidance system and seeker. The evaluation ability of the system improves the ability touse the evaluation results of the seeker and guidance system to predict the anti-jamming performance of the guidance system.

infrared missile, anti-jamming, index system, index refinement, performance evaluation, performance prediction

TJ761.1

A

1001-8891(2020)11-1089-06

2020-05-12；

2020-11-06.

張喜濤（1986-），男，河南洛陽(yáng)，高工/碩士，研究方向是紅外制導(dǎo)技術(shù)。E-mail: zhangxitao86@126.com。