海上超视距打击对卫星侦察信息时效需求研究

洪 俊 饶世钧 姚景顺

(大连舰艇学院 大连 116018)



海上超视距打击对卫星侦察信息时效需求研究

洪 俊 饶世钧 姚景顺

(大连舰艇学院 大连 116018)

在建立基于导弹捕捉概率的卫星信息时效需求计算模型基础上,实现了单一卫星信息引导下导弹超视距攻击对信息时效需求定量计算,提出了导弹超视距攻击“后置点”射击的方法,并利用实例对计算结果和方法进行了检验。

超视距攻击; 目标指示; 卫星信息; 时效

Class Number E927

1 海上超视距打击卫星侦察信息支援的必要性

海上反舰导弹超视距攻击通常需要外部引导提供实时、连续、准确的目指信息。当外部引导信息由空中预警机、预警直升机、舰载主动雷达等提供时,可采用现在点、推算点位置射击,但是由于空中预警平台留空时间短,舰载主动对海探测距离近,制约着反舰导弹作战效能发挥。当引导信息由舰载被动侦察提供时,可采用纯方位方式实施射击。然而,纯方位方式射击影响导弹攻击的隐蔽性,降低导弹突防概率。

电子侦察卫星的侦察范围一般可达2000km以上,且侦察信息定位精度较高,可弥补上述引导手段的不足为海上编队实施远程超视距攻击目指信息。但是,由于卫星侦察信息支援海上作战受侦察卫星工作模式,信息处理、传输能力等影响,其信息是一种滞后的信息,可称之为老化信息,其老化的程度直接影响着能否满足导弹超视距攻击对目指信息的时效需求[1]。通过研究导弹捕捉概率对目指信息的时效要求,得出卫星信息支援超视距反舰导弹攻击时对卫星时效的计算结论,可为卫星信息支援海上远程精确打击作战提供参考。

2 基于导弹捕捉概率的卫星信息时效需求计算模型

2.1 问题简化与约束

为便于分析,对卫星信息支援下的导弹攻击和末制导雷达捕获过程作如下约束[2]:

1) 导弹末制导雷达搜索扇面覆盖目标位置即视为捕获目标;

2) 目指位置精度满足导弹捕捉概率和命中概率要求;

3) 卫星信息提供的目指信息之间时间间隔较长,不适合用于推算目标航迹;

4) 暂不考虑导弹航路偏移量、本舰定位精度以及导弹末制导雷达搜索扇面近界对捕获概率的影响。

2.2 导弹捕捉概率简化模型

导弹自行搜索发现目标的发现概率受导弹性能参数、目指信息的时效、目标的机动情况等因素影响。信息时效性越差,则目标分布区越大,导弹发现概率越低。目前,根据导弹射击时选择的瞄准位置点情况,超视距反舰导弹的射击方式包括:当前位置射击、推算位置射击、纯方位射击或概略距离等[3],比较典型的是当前位置射击和纯方位射击。在两种射击方式下,信息时效对导弹捕获目标的概率影响不同。

[4～8]中对远程精确打击导弹末制导雷达捕获概率的计算方法进行了详细的探讨[4～8]。本文在2.1的假设和约束的基础上,建立基于卫星信息支援下的反舰导弹捕捉概率简化模型如下:

从侦察卫星对海上机动目标侦察定位,至导弹按照航路规划飞至末制导雷达预定开锁点,目标舰艇已脱离初始位置,形成了以舰艇最大机动距离Rjd为半径的散布圆(由约束条件2),本文将定位精度造成的位置误差直接包含在目标散布圆内)。若以目标机动引起的位置变化最不利于导弹捕获,即目标航向垂直于导弹攻击方位进行分析,舰艇分布区与末制导雷达搜索扇面的关系如图1所示。

图1 导弹末制导雷达搜索扇面与目标分布区关系示意图

α为导弹末制导雷达搜索扇面,单位弧度;d为导弹末制导雷达开机搜索带半宽,单位km;Vd为导弹速度,单位km/h;Rgj为导弹飞行距离,单位km;Rkj为导弹末制导雷达预定开机搜索距离(本文假设雷达最大搜索距离等于开机距离),单位km;Rjd为目标分布区半径-目标机动距离,单位km;Tfly为导弹自控飞行时间,单位小时;

Tjd=Tsx+Tfly

(1)

目标位置散布圆是以机动距离Rjd为半径的圆形区域;

Rjd=Vtarget×Tjd

(2)

式中,Vtarget为目标舰艇航速,单位节。

图1中虚线表示末制导雷达在开机未发现目标后继续向前搜索的远界,则导弹末制导雷达搜索扇面覆盖目标分布区的情况如图1中多边形ABCDEF所示。导弹对目标的捕捉概率Pfind应为不规则图形ABCDEF的面积Ssearch与目标分布区面积Starget的比值,即:

(3)

2.3 “后置点”射击时效需求模型

“后置点”射击是指利用老化的“现在点”信息作为目指信息引导导弹发射的攻击方式。反舰导弹现在点射击方式是相对推算位置点射击,即导弹瞄准点为导弹凌空时目标推算位置的攻击方式而言的。卫星信息作为一种滞后的信息,以之为基础的目指信息是一种老化信息,本文称之为“后置点”信息。而且由于卫星信息的离散特性,无法通过卫星信息推算目标前置点。因此,以卫星信息为目指信息时,可将后置点作为射击位置,以类似现在点射击的方式进行导弹参数装订,实施攻击。在该方式下,导弹末制导雷达对目标的捕捉情况如图1所示。

+sin(π-β-θ))

(4)

3 算例

按照前文假设1)、2),则目标按单发导弹战术使用要求[1],按照式(4)计算可得发现概率为70%以上的不同性能导弹攻击不同目标时对卫星信息的时效要求如表1所示。

4 仿真

假设某次海上舰船训练活动中卫星侦察信息的时效为14min(取表1中目标30节、捕捉概率100%的临界值),以三艘舰船的相对航迹为对象,以导弹模拟攻击的方式进行仿真。

4.1 目指信息确定

目指信息时效:14min。

目标位置:发现目标位置、航迹如图2中C舰所示,目标航速约20节。

表1 导弹捕捉概率对卫星信息目指的时效需求对照表(单位:min)

注:导弹性能参数顺序为射程/末制导雷达搜索扇面/开机距离/速度

攻击舰艇位置和航迹如图2中A、B舰所示。以后置点方式射击时目指信息分别为A舰:B=59.9°,D=199km;B舰:B=47.7°,D=144.9km。两舰舰载反舰导弹射程大于200km;末制导雷达搜索扇面45°,作用距离分别为A舰30km、B舰40km。

4.2 目指效果仿真

导弹末制导雷达开机对目标分布区的搜索和对目标真实位置的覆盖情况如图2所示。从图中可知,A、B两舰导弹末制导雷达开机时搜索扇面完全覆盖目标真实位置,基本覆盖目标推算分布区,符合表1中的理论计算结果。

图2 卫星信息引导导弹攻击目指效果仿真实例

5 结语

由于本文研究的重点是单一的卫星信息作为目指信息情况下其时效能否满足导弹发射要求。研究过程中对导弹攻击进行了理想化假设,建立了基于导弹捕捉概率的卫星信息时效计算简化模型,为定量计算利用卫星侦察信息为海上超视距打击提供目标指示时卫星信息时效是否满足作战需求提供了方法。事实上,远程导弹攻击时导弹的攻击航路偏移量是一个与攻击距离相关的复杂函数,在实际作战使用时对导弹捕捉概率有一定的影响,必须予以考虑。

参 考 文 献

[1] 吴惠喜,董受全,隋先辉,等.目标指示数据老化时间对中远程反舰导弹有效射击距离的影响研究[J].战术导弹技术,2010,5(10):16-19.

[2] 李建,范辉,刘铁,等.目标指示信息延迟对反舰导弹末制导雷达参数装订的影响分析[J].弹箭与制导学报,2013,1(2):176-178.

[3] 张传刚,胡海.编队舰舰导弹作战使用[D].大连:海军大连舰艇学院,2014.

[4] 吴玲,卢发兴,雷兴明.超视距目标指示对反舰导弹可攻击范围的影响[J].战术导弹技术,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].系统仿真学报,2010,8:2010-2012.

[6] 颜仲新.超视距反舰导弹射击方式研究[D].大连:海军大连舰艇学院硕士学位论文,2002:38-41.

[7] 李振杰.超视距反舰导弹捕捉概率计算[D].大连:海军大连舰艇学院硕士学位论文,2004:25-29.

[8] 沈振华.典型作战样式对侦察卫星需求研究[D].大连:海军大连舰艇学院硕士学位论文,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 作者简介:洪俊,男,博士研究生,助教,研究方向:舰载雷达、预警探测总体。饶世钧,男,博士,副教授,研究方向:舰载雷达、预警探测总体。姚景顺,男,博士,教授,研究方向:舰载雷达、预警探测总体。

E927

10.3969/j.issn1672-9730.2015.07.012