雷達模擬訓練目標航跡建模與仿真技術

陳春杰

（江南機電設計研究所，貴州貴陽，550009）

0 引言

雷達模擬訓練中空情想定是首要環節，其為地導部隊訓練提供了必要條件。空中目標作戰樣式的多樣化，也要求雷達模擬訓練系統能夠模擬出目標的不同飛行樣式。如：遠距離支援干擾機在作戰防御外盤旋釋放干擾達到掩護前突飛機的目的；前突飛機在突防過程中被雷達鎖定后，采取“∞”字型、半滾倒轉等方式，甩脫雷達的跟蹤等。本文重點分析俯沖、爬升、盤旋、“∞”字型飛行航跡，將目標飛行航跡分解為直線段、圓弧機動段，采用軌跡切線連接的方法，建立目標位置數學模型，并仿真驗證了該方法的有效性。

1 目標典型航跡分析與建模

1.1 目標典型航跡分析

作戰飛機（即目標）在空中執行作戰任務時，根據所執行的任務和面臨的威脅不同，采取不同的飛行樣式，常見的飛行樣式有直線、爬升、俯沖、盤旋、轉彎、“∞”字型飛行等，如圖1所示。

圖1 目標典型飛行航跡

從圖1中可以看出，目標飛行軌跡均可以劃分成直線段AB、圓弧機動段BC、俯沖直線段CD或直線段CD、圓弧機動段DA。因此，可以采用航跡簡單化的設計思想，在建立直線航跡和圓弧機動航跡模型后，采用不同航跡段首尾切線連接的方法，可實現目標的不同飛行樣式。

1.2 目標航跡模型建立

目標飛行航跡可分解為直線段、圓弧機動段，再將各段端點進行切線連接，可實現不同飛行樣式的航跡。在大地直角坐標系下，直線段、圓弧機動段航跡模型如下：

(1)直線飛行航跡

設目標的初始位置參數：斜距Rm0、高度Hm0、航路捷徑Pm0、速度Vm0，目標飛行航跡如圖2所示AB段，則目標的起始三坐標信息(Xm、0、Ym0、Zm0)為：

圖2 目標飛行航跡

目標在t≤t1時間內做水平直線飛行，目標的實時三坐標(Xm、t、Ymt、Zmt)為 ：

將t1帶入上式，得到目標的三坐標為(Xm1、、Ym1、Zm1)，即直線飛行航跡的終點。

(2)圓弧機動飛行航跡

圓弧機動段目標航跡將以直線飛行航跡的終點為起點，設機動過載系數Ng，則目標機動飛行轉彎半徑ρ、角速度ω如下：

在t1＜t≤t2時間內，目標從直線飛行終點(Xm、1、Ym1、Zm1)轉機動飛行，目標飛行航跡如圖2所示BC段，目標的實時三坐標信息為：

通過上述航跡模型的建立，可實現目標的直線飛行、圓弧機動飛行及兩個飛行航跡間的切線連接。在實現更復雜的目標飛行樣式時，可同樣采用上述方面實現多段直線航跡與多段圓弧機動航跡的切線連接。

2 典型目標航跡仿真

針對第2章的目標航跡模型，本章將以俯沖、爬升、盤旋、“∞”字型飛行航跡為例進行仿真。

(1)俯沖/爬升飛行航跡

設目標的初始斜距80km、高度30km、航路捷徑0km、速度200m/s，機動過載2g。俯沖/爬升飛行航跡采用直線飛行段、圓弧機動段、直線飛行段、圓弧機動段、直線飛行段的切線連接實現，仿真結果如圖3(a)和圖3(b)所示。

圖3 目標飛行航跡仿真結果

(2)盤旋飛行航跡

設目標的初始斜距80km、高度5km、航路捷徑0km、速度200m/s，機動過載3g。盤旋飛行航跡采用直線飛行段、圓弧機動段、直線飛行段、圓弧機動段的切線連接實現，仿真結果如圖3(c)所示。

(3)“∞”字型飛行航跡

設目標的初始斜距80km、高度30km、航路捷徑0km、速度300m/s，機動過載6g。“∞”字型飛行航跡采用圓弧機動段、直線飛行段、圓弧機動段、直線飛行段的切線連接實現，仿真結果如圖3(d)所示。

從圖3中可以看出，采用直線飛行段和圓弧機動飛行段切線連接的方法進行仿真，可實現目標的俯沖、爬升、盤旋和“∞”字型飛行航跡，且與第2章中設想的目標飛行軌跡一致。

因此，在雷達模擬訓練過程中，可以采用復雜航跡簡單化的設計方法，通過直線航跡和圓弧機動航跡的切線連接，獲得所需的模擬訓練目標航跡。

3 結束語

本文建立了作戰飛機典型飛行樣式的位置數學模型，并通過復雜航跡簡單化的設計方法，實現了俯沖、爬升、盤旋和“∞”字型機動飛行航跡的仿真，并給出了仿真結果，仿真結果比較真實地反映了目標機動飛行的運動軌跡，驗證了目標航跡模型的正確性。