低目指精度條件下反艦導彈射擊方法研究*

王少平　董受全　李曉陽

(1.海軍大連艦艇學院研究生管理大隊博士隊　大連　116018)

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低目指精度條件下反艦導彈射擊方法研究*

王少平1董受全2李曉陽3

(1.海軍大連艦艇學院研究生管理大隊博士隊大連116018)

(2.海軍大連艦艇學院導彈系大連116018)(3.92956部隊大連116041)

以中遠程反艦導彈低目指精度條件下對海導彈攻擊為研究背景，采用蒙特卡洛法對末制導雷達開機點坐標、虛擬現在點坐標、聯合捕捉概率、重疊捕捉概率等低目指精度條件下人工散布射擊方式的組織實施及效果評估的關鍵參數進行仿真計算，并提出可指導人工散布射擊的幾點對策和建議。

低目指精度;人工散布射擊;反艦導彈;捕捉概率

Class NumberTJ761.1

1　引言

現代海戰異常激烈，戰場環境復雜多變，反艦導彈遠程目指信息的獲取變得越來越困難，低目指精度條件下的對海導彈攻擊可能會成為常態，而以往基于較為準確的目標位置點或者目標運動趨勢的導彈現在點射擊、前置點射擊等方式將可能由于目指精度過低而無法獲得較為理想的射擊效果。因此，研究低目指精度條件下反艦導彈的射擊方法，將充分利用現有目指信息保障條件與靈活組織導彈攻擊有機結合起來，全面發揮中遠程反艦導彈的射程優勢，對提高水面艦艇遠程對海打擊能力至關重要。

2　導彈射擊方法研究現狀

自反艦導彈的射程突破視距后，低目指精度條件下對海打擊就成為一種常態，針對低目指精度條件下導彈捕捉能力的研究比較多[1～3]，同時針對該條件下反艦導彈射擊方式的研究也從未停止[4～6]。從目前公開的文獻來看，在低目指精度條件下反艦導彈射擊方法的研究方面還存在一些問題：

1)在當前反艦導彈多發齊射、協同突防等已經成為實戰中的重要戰術使用方法的前提下，部分針對低目指精度條件下反艦導彈射擊方法的研究仍側重于對單枚導彈采用現在點射擊方式、前置點射擊方式等傳統射擊方式，與當前實戰背景下導彈攻擊組織實施的要求相背離。

2)在對較大目標散布區進行聯合搜索捕捉時，導彈之間的協同比較復雜，同時，在協同搜索過程中始終受到導彈最大可用過載、導彈末制導雷達的搜索范圍等本身技術性能的限制，過多的機動可能使多枚導彈之間無法達成預定的協同要求，甚至會降低整個導彈的飛行可靠性，因此期望通過末制導雷達開機后導彈進行機動進而提高導彈的捕捉概率的思路可能較難實現。

3)在反艦導彈對海打擊時，盡管所有作戰指揮人員都期望以接近1的概率實現對目標的有效捕捉，但在實戰中，戰場態勢瞬息萬變，旨在追求完美的思想可能會使整個攻擊行動錯失有利戰機，因此，在低目指精度條件下對海打擊時，可根據實際的戰場態勢，進行降概率發射，這在以往的研究中并未體現。

針對上述問題，綜合考慮導彈射擊方式的可行性和易操作性，提出低目指精度條件下人工散布射擊方式。

人工散布射擊也可稱為人工擴散射擊，在相關文獻中對人工散布射擊的概念、分類[7～8]等都進行了基本說明，但從指導人工散布射擊的具體組織實施來看，仍存在以下幾個問題需要進一步分析、計算和說明：

1)人工散布射擊的概念。人工散布射擊是指由于目標定位誤差較大，或目指信息延遲時間較長等造成目標散布區過大，在單枚導彈無法按照指定的捕捉概率對目標進行有效捕捉的條件下，采用兩枚或多枚導彈對目標進行聯合捕捉，進而使末制導雷達綜合搜捕范圍覆蓋目標散布區的一種射擊方法。這一概念進一步明確了人工散布射擊形成的原因，以及為什么要采用人工散布射擊，同時包含了采用人工散布射擊的實施方法和所要達到的射擊效果。而以往相關文獻對人工散布射擊概念的描述還不夠完善和精煉。

2)人工散布射擊實施和評估關鍵參數。人工散布射擊實施的關鍵參數包括齊射導彈數量、導彈搜索方向、末制導雷達開機距離(相對目標現在點)、末制導雷達開機點角度(相對目標現在點)等，人工散布射擊評估的關鍵參數包括末制導雷達開機點坐標、虛擬目標現在點坐標、導彈搜索航程、聯合捕捉概率、重疊捕捉概率、單枚導彈捕捉概率等。而以往文獻中只對人工散布射擊的聯合捕捉概率進行了計算，并未對末制導雷達開機點坐標、虛擬目標現在點坐標、重疊捕捉概率等進行計算，這就使其無法為導彈武器控制設備提供射擊諸元解算需要的目標現在點相對距離和方位或絕對經緯度坐標，同時也無法提供人工散布射擊時導彈封裝參數所需的末制導雷達開機距離。本處的虛擬目標現在點是指在人工散布射擊中參與每枚導彈射擊諸元解算的“目標現在點”，并不是目標的實際位置點，而是通過計算獲得的虛擬目標位置點。

3)人工散布射擊實施的戰術方法及原則。人工散布射擊的具體組織實施與海戰場的態勢密切相關，同時與指揮員的科學決策能力密切相關，因此，在人工散布射擊實施前，要通過事先分析計算，為指揮員提供具有指導意義的科學決策理論依據，而這在已有的文獻中鮮有提及。

3　人工散布射擊方式模型構建

人工散布射擊的實施效果主要受目標散布規律、導彈末制導雷達開機搜索態勢等多方面因素影響，因此需要針對這些因素進行綜合分析建模。

3.1目標散布規律模型

如圖1，通常當目標指示信息僅能提供目標初始位置信息時，目標指示誤差和目標機動誤差都為圓誤差分布[9]，圓的半徑為r0；目標航速在0 ～Vmax內服從均勻分布，航向在0°～360°內服從均勻分布。t時刻目標位置M用與原點的距離R和相對OX軸的偏角β兩個隨機變量來表示。

經分析可以得出β在Cmin～Cmax內服從均勻分布，同時，目標與原點距離R也服從均勻分布。因此，在后續仿真計算時，將采用的蒙特卡洛法產生基于二維均勻分布的目標隨機點。

3.2末制導雷達搜索態勢模型

為了使末制導雷達開機后搜索區域盡可能覆蓋目標散布區，則需要考慮末制導雷達開機點位置及搜索近界對搜索區域覆蓋目標散布區大小的影響。如果末制導雷達開機時，搜索近界在目標散布區外，則說明末制導雷達開機過早，造成搜索航程損失；如果在目標散布區內，則說明末制導雷達開機過晚，造成部分漏搜區域。因此，如果當目標散布區相對較小時，理想的末制導雷達開機時的搜索態勢是搜索近界弧線與目標散布圓相貼，這樣末制導雷達開機后，選擇合適的搜索方向，搜索近界和遠界所確定的搜索范圍將全部落于目標散布區內。而當目標散布區相對較大時，則需要末制導雷達提前開機，利用已經形成的較大的搜索區對目標進行搜索。

在確定末制導雷達開機點位置及導彈搜索方向時，建立如圖2所示的坐標系。

圖2　人工散布射擊態勢圖

要確定多枚導彈對目標散布區的聯合搜索態勢，只要確定各枚導彈末制導雷達開機點Oi與末制導雷達搜索方向θi即可，Mi可通過Oi、θi及Rzd三個變量解算得出：

Mi(xoi+Rzdcos(θi),yoi-Rzdsin(θi))

(1)

末制導雷達開機點Oi的坐標用θi、βi來表示，如下式所示。如果θi、βi選用合適，則可形成較好的搜索態勢。

(2)

圖2中，坐標系Y軸方向為南北方向，北向為正，X軸方向為東西方向，東向為正，坐標系原點為O點，也為目標初始定位點；Rzd為末制導雷達開機距離；Rmin為末制導雷達搜索近界；Mi為各枚導彈射擊諸元解算中的目標現在點，坐標為Mi(xmi,ymi)；θi為導彈縱軸與X軸的夾角，稱為末制導雷達搜索方向，在X軸左為正，右為負；Ji為末制導雷達搜索近界圓弧與目標散布圓的相貼點，βi為OJi與X軸的夾角，X軸左為正，右為負；Oi為各枚導彈末制導雷達開機點，坐標為Oi(xoi,yoi)。

3.3捕捉概率計算模型

1)單枚導彈捕捉概率模型

假設生成目標隨機點的個數為N，單枚導彈末制導雷達搜索區內的目標隨機點個數為Ndi，則單枚導彈捕捉概率Pdi為

(3)

2)重疊捕捉概率模型

假設生成目標隨機點的個數為N，多枚導彈末制導雷達重合搜索區內的目標隨機點個數為Nci，則聯合捕捉概率Pci為

(4)

3)聯合捕捉概率模型

假設生成目標隨機點的個數為N，多枚導彈末制導雷達聯合搜索區內的目標隨機點個數為Nf，則聯合捕捉概率P為

(5)

4　仿真分析

4.1仿真說明

1)仿真功能：人工散布射擊仿真，包括平行搜索射擊和擴散搜索射擊仿真。

2)輸入參數：目標機動速度、目指延遲時間、目標定位精度、導彈發射數量及各枚導彈搜索方向、開機點角度、開機點距離、搜索次數。

3)輸出參數：各枚導彈末制導雷達開機點縱坐標和橫坐標、各枚導彈射擊諸元解算中虛擬目標現在點的縱坐標和橫坐標、各枚導彈的搜索航程、人工散布射擊聯合捕捉概率、重疊捕捉概率。

4)仿真默認條件：目標初始定位點坐標為O(0,0)。

5)圖3～圖6上部分為仿真結果顯示部分，下部分為人工散布射擊態勢顯示部分。

圖3　雙彈人工散布射擊仿真圖

圖4　三彈人工散布射擊仿真圖

圖5　雙彈平行搜索射擊仿真圖

圖6　雙彈擴散搜索射擊仿真圖

4.2仿真實例

圖3、圖4仿真條件：仿真次數1000次，導彈飛行速度為0.85ma，末制導雷達開機距離為30km，末制導雷達方位搜索半寬為30°，目標機動速度為30kn，目標初始定位誤差為4km(CEP)，目指延遲時間分別為20min和40min，人工散布射擊樣式為平行搜索射擊。

圖5、圖6仿真條件：仿真次數1000次，導彈飛行速度為2.5ma，末制導雷達開機距離為70km，末制導雷達方位搜索半寬為30°，目標機動速度為30kn，目標初始定位誤差為4km(CEP)，目指延遲時間為40min，人工散布射擊樣式分別為平行搜索射擊、擴散搜索射擊，圖6中擴散角為22°。

4.3結果分析

根據上述仿真結果可以得出以下結論：

1)由圖3和圖4可以看出，當目標初始定位誤差及目指信息延遲時間較長時，通過人工散布射擊可有效提高反艦導彈的捕捉概率，基本可做到對預定目標散布區全覆蓋。

2)通過圖5和圖6可以看出，當目標散布范圍相同時，采用平行搜索射擊和擴散搜索射擊的聯合捕捉概率相當，而采用平行搜索射擊時的重疊捕捉概率為0.43，采用擴散搜索射擊時的重疊捕捉概率為0.31。因此可以得出，當編隊導彈射擊方式采用人工散布射擊，并且各導彈發射艦的位置關系可同時滿足平行搜索射擊和擴散搜索射擊時，應盡量選擇平行搜索射擊，此時可以以最大概率達成雙彈齊射的態勢。

4.4對策建議

針對人工散布射擊方式的特點，在具體組織實施過程中，還要慎重考慮以下對策：

1)人工散布射擊是基于低目指精度條件下人為增大導彈發射數量，進而擴大導彈搜捕區的一種中遠程反艦導彈射擊的方法，因此，在組織實施時，要對較大的目標散布區周邊的態勢進行總體把握，防止非敵方目標進入搜捕區，造成誤捕誤傷。

2)人工散布射擊是通過消耗導彈數量達成增大捕捉概率的一種方法，但并不是簡單的增與減的關系，在具體組織實施過程中，指揮員要根據海上作戰態勢、打擊目標數量、艦艇載彈量、目標定位誤差、目指延遲時間等進行綜合評估決策，在質與量之間謀取較為合理的方案。

3)在人工散布射擊時，由于目標散布范圍較大，導彈末制導雷達開機后，要進行較長時間的搜索，這無疑增大了導彈的搜索航程，因此，在人工散布射擊時，要根據目標散布范圍的大小，預留足夠的導彈搜索航程，防止出現搜索方向上散布區未覆蓋而導彈航程耗盡的情況。

4)對于具備利用目標定位誤差橢圓分布大小和方向的導彈來說，在人工散布射擊時，可在導彈搜索航程充足的條件下采取合理攻擊方案，使導彈沿長軸誤差方向進入，進而達成以較少的導彈數量來獲取較大的捕捉概率的目的。

5)在單艦作戰或編隊間距較小時，如果導彈具備航路規劃功能，可采用平行搜索射擊和擴散搜索射擊，而對于無航路規劃功能的導彈來說，只能采用擴散搜索射擊；當編隊間距較大時，對于具備航路規劃功能的導彈來說，可通過航路規劃實現平行搜索射擊，不必事先占領發射陣位。而對于無航路規劃功能的導彈來說，要想實現平行搜索射擊，需要載艦預先占領導彈發射陣位。

5　結語

現代海戰中無論是對海作戰還是防空作戰，編隊協同作戰已經形成，因此，在對海作戰中，反艦導彈對預定目標的搜捕實際上是對混合著目標艦艇及其他干擾掩護兵力等的搜索、選擇和捕捉的過程[10]，因此，反艦導彈面臨的實際搜捕環境已經由單個精確位置點或多個精確位置點向單個或多個目標散布區域過渡。同時，伴隨著武器裝備技術的快速發展，反艦導彈的射程越來越大，末制導雷達的搜索范圍也越來越大，當末制導雷達開機后，進入其搜索區域內的目標也會相應增多，導彈搜捕預定目標的過程實際上是對可能的目標散布區的“過濾”和“篩選”，目標現在點或者目標前置點都只是形成導彈末制導雷達開機時的起始搜索態勢的一個條件，可能并不是最優的條件。此外，現在點射擊、前置點射擊和純方位射擊方式等都不具備對人為設定的復雜目標散布區域的射擊諸元解算能力，這也會制約反艦導彈在復雜戰場環境下的靈活作戰能力。而人工散布射擊方式已經具有了一定的區域射擊的特點和能力，具備對某一復雜目標散布區域按照指定的捕捉概率進行搜索捕捉，這也符合導彈射擊方式的發展方向，可為復雜戰場環境下對海導彈攻擊提供一種可行的射擊方式。

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Firing Method of Anti-Ship Missile under the Condition of Low Precision Target Indication

WANG Shaoping1DONG Shouquan2LI Xiaoyang3

(1.Doctor Team,Brigade of Graduate Management,Dalian Navy Academy,Dalian116018)(2.Missile Department,Dalian Navy Academy,Dalian116018)(3.No.92956 Troops of PLA,Dalian116041)

In the background of long-range anti-ship missiles’ attacking under the condition of low precision target indication,this paper evaluates some key parameters of the firing mode of artificial scattering by the Monte Carlo method,such as terminal guidance radar booting point,virtual target current point,artificial joint acquisition probability and overlapping acquisition probability.What’s more,this paper puts forward some steering counter measures and suggestions about organizing and implementing the firing mode of artificial scattering.

condition of low precision target indication,firing mode of artificial scattering,anti-ship missile,acquisition probability

2016年3月10日,

2016年4月30日

王少平,男,博士,助理工程師，研究方向：反艦導彈作戰使用。董受全,男,教授,研究方向：導彈武器作戰使用。

TJ761.1DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.09.006