反艦導彈抗干擾試驗推演系統設計與實現

方 良，鄭守鐸

(中國人民解放軍92941部隊， 遼寧 葫蘆島 125000)

反艦導彈的抗干擾能力直接決定著其作戰效能。隨著艦載有源干擾、無源干擾、舷外有源干擾裝備的不斷應用，新型反艦導彈所面臨的干擾環境也越來越復雜，受干擾的可能性也越來越大。為了更好地制定反艦導彈抗干擾試驗方案，提高反艦導彈抗干擾試驗水平，有必要開發反艦導彈抗干擾試驗推演系統。

本文從反艦導彈雷達導引頭的工作原理出發，建立反艦導彈抗干擾試驗實體模型及行為模型，實現反艦導彈抗干擾試驗推演系統。通過試驗推演，優化試驗方案，增強對反艦導彈抗干擾能力的檢驗，具有重要的軍事意義。

1 反艦導彈抗干擾試驗推演系統組成

本文討論的反艦導彈抗干擾試驗推演系統，主要模擬反艦導彈突防時面臨的海上干擾對抗過程，反艦導彈抗干擾試驗推演系統的組成如圖1所示。該系統主要由實體模型、行為模型和操作員系統三部分組成，其中實體模型主要包括導彈運動模型、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。行為模型介入實體模型，其工作是根據戰場態勢、戰術知識庫和作戰規則庫實時自動地做出戰術決策并執行戰術動作，給實體模型發出相應命令和控制信號，如平臺機動、干擾釋放等，它使實體模型具有自治性。操作員系統用于對CGF仿真實體的管理和控制，包括想定編輯、任務分配、初始化，啟動和干預CGF實體的自治行為[1-4]。

紅方艦艇CGF(CGF：計算機生成兵力)實體根據試驗任務想定方案，發射反艦導彈CGF實體，反艦導彈CGF實體飛向藍方艦艇平臺，藍方艦艇平臺雷達和偵察裝備探測和偵收反艦導彈信息，根據目標信息，可由行為模型根據戰術規則庫自動進行對抗戰術決策，也可以由指揮員根據時機下達命令進行干擾對抗，釋放各種干擾，反艦導彈CGF實體進行抗干擾對抗，最后由效能評估模型進行效能評估，完成試驗方案推演。

2 反艦導彈抗干擾試驗推演系統模型

反艦導彈抗干擾試驗推演系統模型包括實體模型和行為模型。實體模型主要包括反艦導彈運動模型、艦艇平臺及干擾運動模型、舷外有源干擾模型及導彈的跟蹤模型。

2.1 導彈運動模型

在沒有干擾的情況下，反艦導彈末制導雷達跟蹤艦船能量中心，在艦船進行干擾條件下，導彈的跟蹤階段分為兩個部分。第一階段末制導雷達跟蹤艦船和干擾的能量中心(質心)，隨著導彈的接近、艦船的規避及干擾的運動，質心點將發生變化，導彈飛臨可分辨距離后，末制導雷達將會轉向跟蹤干擾或者艦船目標。導彈采用比例導引法，導彈的運動模型為：

xm(k)=xm(k-1)+vm·t·cos(φ)

(1)

ym(k)=ym(k-1)+vm·t·sin(φ)

(2)

式中：vm為導彈的飛行速度，φ為導彈的跟蹤角。

2.2 艦艇平臺及干擾運動模型

以簡化模型計算T時刻艦艇的幾何中心坐標值：

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度的限制，拖曳線長度為l，則T時刻舷外有源誘餌的位置為：

xw=xsh+(Tvs+l)sinθ

(5)

yw=ysh+(Tvs+l)cosθ

(6)

箔條干擾主要受風速、風向、發射距離及角度的影響，T時刻箔條干擾的位置為：

xb=xsh+Lsinα+Tvfsinβ

(7)

yb=ysh+Lcosα+Tvfcosβ

(8)

式中：L為箔條發射距離，α為箔條發射角度，Vf為風速，β為風向。

角反射體干擾主要受海流的流速和流向影響，T時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

舷外有源誘餌通過轉發末制導雷達信號，對雷達導引頭進行干擾，因此，舷外有源誘餌干擾的實質是質心干擾效應。末制導雷達接收到舷外有源干擾信號功率為[5-6]：

(11)

式中：Pj為舷外有源干擾功率，Gt為末制導雷達天線增益，λ為末制導雷達波長，γ為極化損失。

舷外有源干擾等效雷達截面積為：

(12)

式中：Pt為末制導雷達功率，Gt為末制導雷達天線增益。

2.4 導彈跟蹤模型

導彈飛臨可分辨距離前，導彈跟蹤艦艇和干擾的能量質心[7-11]。導彈的跟蹤點坐標為：

(13)

(14)

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

2.5 推演系統行為模型

推演系統行為模型包括艦艇的行動規劃和動作執行，艦艇通過戰場態勢數據解算，規劃艦艇的干擾方案，確定艦艇的規避動作方案，如何進行艦艇機動，艦艇根據行動規劃執行相應動作。

3 反艦導彈抗干擾試驗推演系統仿真推演

仿真場景如下：反艦導彈航速300 m/s,末制導雷達開機距離12 km；艦艇航速25節，雷達截面積為3 000 m2；彈目距離6 km發射箔條彈，箔條彈發射距離為100 m，發射方向為右舷135°，箔條云雷達截面積為9 000 m2；風速為8 m/s。艦船初始航向為30°，箔條右舷135°發射后機動方向為90°，風向為245°，仿真結果如圖2所示。飛行結束時導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動航跡。

仿真場景如下：反艦導彈航速300 m/s，末制導雷達開機距離12 km；艦艇航速25節，雷達截面積為3 000 m2；艦艇拖帶舷外有源誘餌，拖纜長度為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截面積為6 000 m2。艦船航向為30°，導彈艦尾方向來襲，仿真結果如圖3所示。飛行結束時導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動航跡。

通過抗干擾試驗仿真推演，可以初步了解反艦導彈抗干擾試驗的效果，為反艦導彈抗干擾試驗的開展奠定基礎。

4 結論

本文從反艦導彈雷達導引頭的工作原理出發，建立反艦導彈抗干擾試驗實體模型及行為模型，實現反艦導彈抗干擾試驗推演系統。通過反艦導彈抗干擾試驗推演，優化試驗方案，增強對反艦導彈抗干擾能力檢驗，具有重要的軍事意義。