海上超視距打擊對衛星偵察信息時效需求研究

洪 俊 饒世鈞 姚景順

(大連艦艇學院 大連 116018)

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海上超視距打擊對衛星偵察信息時效需求研究

洪 俊 饒世鈞 姚景順

(大連艦艇學院 大連 116018)

在建立基于導彈捕捉概率的衛星信息時效需求計算模型基礎上,實現了單一衛星信息引導下導彈超視距攻擊對信息時效需求定量計算,提出了導彈超視距攻擊“后置點”射擊的方法,并利用實例對計算結果和方法進行了檢驗。

超視距攻擊; 目標指示; 衛星信息; 時效

Class Number E927

1 海上超視距打擊衛星偵察信息支援的必要性

海上反艦導彈超視距攻擊通常需要外部引導提供實時、連續、準確的目指信息。當外部引導信息由空中預警機、預警直升機、艦載主動雷達等提供時,可采用現在點、推算點位置射擊,但是由于空中預警平臺留空時間短,艦載主動對海探測距離近,制約著反艦導彈作戰效能發揮。當引導信息由艦載被動偵察提供時,可采用純方位方式實施射擊。然而,純方位方式射擊影響導彈攻擊的隱蔽性,降低導彈突防概率。

電子偵察衛星的偵察范圍一般可達2000km以上,且偵察信息定位精度較高,可彌補上述引導手段的不足為海上編隊實施遠程超視距攻擊目指信息。但是,由于衛星偵察信息支援海上作戰受偵察衛星工作模式,信息處理、傳輸能力等影響,其信息是一種滯后的信息,可稱之為老化信息,其老化的程度直接影響著能否滿足導彈超視距攻擊對目指信息的時效需求[1]。通過研究導彈捕捉概率對目指信息的時效要求,得出衛星信息支援超視距反艦導彈攻擊時對衛星時效的計算結論,可為衛星信息支援海上遠程精確打擊作戰提供參考。

2 基于導彈捕捉概率的衛星信息時效需求計算模型

2.1 問題簡化與約束

為便于分析,對衛星信息支援下的導彈攻擊和末制導雷達捕獲過程作如下約束[2]:

1) 導彈末制導雷達搜索扇面覆蓋目標位置即視為捕獲目標;

2) 目指位置精度滿足導彈捕捉概率和命中概率要求;

3) 衛星信息提供的目指信息之間時間間隔較長,不適合用于推算目標航跡;

4) 暫不考慮導彈航路偏移量、本艦定位精度以及導彈末制導雷達搜索扇面近界對捕獲概率的影響。

2.2 導彈捕捉概率簡化模型

導彈自行搜索發現目標的發現概率受導彈性能參數、目指信息的時效、目標的機動情況等因素影響。信息時效性越差,則目標分布區越大,導彈發現概率越低。目前,根據導彈射擊時選擇的瞄準位置點情況,超視距反艦導彈的射擊方式包括:當前位置射擊、推算位置射擊、純方位射擊或概略距離等[3],比較典型的是當前位置射擊和純方位射擊。在兩種射擊方式下,信息時效對導彈捕獲目標的概率影響不同。

[4～8]中對遠程精確打擊導彈末制導雷達捕獲概率的計算方法進行了詳細的探討[4～8]。本文在2.1的假設和約束的基礎上,建立基于衛星信息支援下的反艦導彈捕捉概率簡化模型如下:

從偵察衛星對海上機動目標偵察定位,至導彈按照航路規劃飛至末制導雷達預定開鎖點,目標艦艇已脫離初始位置,形成了以艦艇最大機動距離Rjd為半徑的散布圓(由約束條件2),本文將定位精度造成的位置誤差直接包含在目標散布圓內)。若以目標機動引起的位置變化最不利于導彈捕獲,即目標航向垂直于導彈攻擊方位進行分析,艦艇分布區與末制導雷達搜索扇面的關系如圖1所示。

圖1 導彈末制導雷達搜索扇面與目標分布區關系示意圖

α為導彈末制導雷達搜索扇面,單位弧度;d為導彈末制導雷達開機搜索帶半寬,單位km;Vd為導彈速度,單位km/h;Rgj為導彈飛行距離,單位km;Rkj為導彈末制導雷達預定開機搜索距離(本文假設雷達最大搜索距離等于開機距離),單位km;Rjd為目標分布區半徑-目標機動距離,單位km;Tfly為導彈自控飛行時間,單位小時;

Tjd=Tsx+Tfly

(1)

目標位置散布圓是以機動距離Rjd為半徑的圓形區域;

Rjd=Vtarget×Tjd

(2)

式中,Vtarget為目標艦艇航速,單位節。

圖1中虛線表示末制導雷達在開機未發現目標后繼續向前搜索的遠界,則導彈末制導雷達搜索扇面覆蓋目標分布區的情況如圖1中多邊形ABCDEF所示。導彈對目標的捕捉概率Pfind應為不規則圖形ABCDEF的面積Ssearch與目標分布區面積Starget的比值,即:

(3)

2.3 “后置點”射擊時效需求模型

“后置點”射擊是指利用老化的“現在點”信息作為目指信息引導導彈發射的攻擊方式。反艦導彈現在點射擊方式是相對推算位置點射擊,即導彈瞄準點為導彈凌空時目標推算位置的攻擊方式而言的。衛星信息作為一種滯后的信息,以之為基礎的目指信息是一種老化信息,本文稱之為“后置點”信息。而且由于衛星信息的離散特性,無法通過衛星信息推算目標前置點。因此,以衛星信息為目指信息時,可將后置點作為射擊位置,以類似現在點射擊的方式進行導彈參數裝訂,實施攻擊。在該方式下,導彈末制導雷達對目標的捕捉情況如圖1所示。

+sin(π-β-θ))

(4)

3 算例

按照前文假設1)、2),則目標按單發導彈戰術使用要求[1],按照式(4)計算可得發現概率為70%以上的不同性能導彈攻擊不同目標時對衛星信息的時效要求如表1所示。

4 仿真

假設某次海上艦船訓練活動中衛星偵察信息的時效為14min(取表1中目標30節、捕捉概率100%的臨界值),以三艘艦船的相對航跡為對象,以導彈模擬攻擊的方式進行仿真。

4.1 目指信息確定

目指信息時效:14min。

目標位置:發現目標位置、航跡如圖2中C艦所示,目標航速約20節。

表1 導彈捕捉概率對衛星信息目指的時效需求對照表(單位:min)

注:導彈性能參數順序為射程/末制導雷達搜索扇面/開機距離/速度

攻擊艦艇位置和航跡如圖2中A、B艦所示。以后置點方式射擊時目指信息分別為A艦:B=59.9°,D=199km;B艦:B=47.7°,D=144.9km。兩艦艦載反艦導彈射程大于200km;末制導雷達搜索扇面45°,作用距離分別為A艦30km、B艦40km。

4.2 目指效果仿真

導彈末制導雷達開機對目標分布區的搜索和對目標真實位置的覆蓋情況如圖2所示。從圖中可知,A、B兩艦導彈末制導雷達開機時搜索扇面完全覆蓋目標真實位置,基本覆蓋目標推算分布區,符合表1中的理論計算結果。

圖2 衛星信息引導導彈攻擊目指效果仿真實例

5 結語

由于本文研究的重點是單一的衛星信息作為目指信息情況下其時效能否滿足導彈發射要求。研究過程中對導彈攻擊進行了理想化假設,建立了基于導彈捕捉概率的衛星信息時效計算簡化模型,為定量計算利用衛星偵察信息為海上超視距打擊提供目標指示時衛星信息時效是否滿足作戰需求提供了方法。事實上,遠程導彈攻擊時導彈的攻擊航路偏移量是一個與攻擊距離相關的復雜函數,在實際作戰使用時對導彈捕捉概率有一定的影響,必須予以考慮。

參 考 文 獻

[1] 吳惠喜,董受全,隋先輝,等.目標指示數據老化時間對中遠程反艦導彈有效射擊距離的影響研究[J].戰術導彈技術,2010,5(10):16-19.

[2] 李建,范輝,劉鐵,等.目標指示信息延遲對反艦導彈末制導雷達參數裝訂的影響分析[J].彈箭與制導學報,2013,1(2):176-178.

[3] 張傳剛,胡海.編隊艦艦導彈作戰使用[D].大連:海軍大連艦艇學院,2014.

[4] 吳玲,盧發興,雷興明.超視距目標指示對反艦導彈可攻擊范圍的影響[J].戰術導彈技術,2011,5(10):17-20.

[5] WANG Guanghui, SUN Xuefeng, YAN Jiangang, et al. Study on Assault-ability of Ship-to-ship Missile Based on Satellite Targeting[J].系統仿真學報,2010,8:2010-2012.

[6] 顏仲新.超視距反艦導彈射擊方式研究[D].大連:海軍大連艦艇學院碩士學位論文,2002:38-41.

[7] 李振杰.超視距反艦導彈捕捉概率計算[D].大連:海軍大連艦艇學院碩士學位論文,2004:25-29.

[8] 沈振華.典型作戰樣式對偵察衛星需求研究[D].大連:海軍大連艦艇學院碩士學位論文,2011:47-55.

Requirement of Satellites-Information as Target-Direction for Long-Distance Accurate Attack on the Sea Battle

HONG Jun RAO Shijun YAO Jingshun

(Dalian Navy Academy, Dalian 116018)

The requirement of satellites information as target direction for long-distance accurate attack on the sea is analyzed and the theory calculating method of information delay time is brought forward in this article. Then the method of long-distance accurate attack which named postpose-point-attacking is carried out. At last an example for the examination is made.

long-distance accurate attack, target-direction, satellites-information, time efficacy

2015年1月2日,

2015年2月28日 作者簡介:洪俊,男,博士研究生,助教,研究方向:艦載雷達、預警探測總體。饒世鈞,男,博士,副教授,研究方向:艦載雷達、預警探測總體。姚景順,男,博士,教授,研究方向:艦載雷達、預警探測總體。

E927

10.3969/j.issn1672-9730.2015.07.012