反舰导弹打击低精度目标方法研究*

鲁华杰 孙 媛 徐学文

(海军航空工程学院 烟台 264001)



反舰导弹打击低精度目标方法研究*

鲁华杰 孙 媛 徐学文

(海军航空工程学院 烟台 264001)

在当前复杂战场环境下,研究如何在低精度目标条件下,提高反舰导弹的命中概率有着重要的军事意义。在分析目标散布的基础上,建立了反舰导弹现在点和前置点攻击方式下的导弹命中概率计算模型,并在设定的条件下通过计算分析了多种攻击要素对导弹命中概率的影响,为制定反舰导弹打击低精度目标的攻击要素提供了理论依据。

反舰导弹; 命中概率; 攻击要素

Class Number E927

1 引言

随着军事科技的发展,反舰导弹的射程不断提高,超视距作战、远距离打击成为我海军主要作战样式。然而,在当前复杂战场环境下,受远程目标获取技术的制约,目标精度往往较低,严重影响我导弹远程打击效果。因此,研究在低精度目标条件下,提高反舰导弹的命中概率有着重要的军事意义。

2 目标精度低的成因

远程目标的获取一般经过探测、传输、解算三个过程,各过程均会产生误差,对目标精度产生影响[1]。

远程目标一般由具有超视距引导能力的飞机进行探测,探测误差主要是由引导飞机自身位置误差、高度误差、指北罗经误差、探测目标的方位误差和距离误差决定的。

目标信息一般通过数据链进行传输,传输误差主要由传输延时误差、传输错误误差和报文格式误差组成。

发射平台接收到目标信息后需进行解算,解算误差主要由发射平台自身定位误差、发射平台指北罗经误差和解算公式误差组成。

3 导弹命中概率计算模型

反舰导弹打击远程目标,首先进行自控飞行,到达末制导雷达开机点后,导弹转入自导飞行模式,打开雷达进行搜索,搜索到目标后,对目标进行攻击[2]。

由于目标自导命中概率变化不大,一般接近于1[3],因此,导弹命中概率主要由导弹的目标捕捉概率决定。末制导雷达捕捉目标的必要条件是:导弹末制导雷达搜索区域能够覆盖目标,并且目标的回波能被导弹末制导雷达截获[4]。由于反舰导弹在规定条件下使用,其末制导雷达的截获概率基本为一定值,一般为99%。因而在计算导弹的捕捉概率时,只需计算末制导雷达搜索区域覆盖目标的概率,并将其近似看作导弹的捕捉概率[5]。

3.1 导弹末制导雷达搜索区域模型

雷达的实际搜索区是一个立体的空间区域,为简化分析,通常将反舰导弹的末制导雷达搜索区域简化为水平面内的矩形区域[6],如图1所示。

图1 导弹末制导雷达搜索区域模型

图1中,O为导弹末制导雷达开机点在水平面上的投影,α为末制导雷达搜索扇面角,M为末制导雷达搜索区域的中心,OM为导弹自导距离Rzd,a为搜索区域半长,b为搜索区域半宽。搜索区域的范围是以M为基准,纵向上向搜索区远界和近界的长度各为a,侧向上左右两侧的宽度各为b,2a×2b的矩形,b=Rzdtanα。

3.2 目标散布模型

目标的散布主要由目标的距离、方位及其误差引起的目标定位误差和由目标航向、航速及其误差引起的目标运动误差[7]。

设已知目标距离为Dt,方位为Bt,航向为Ht,航速为Vt,其误差均服从正态分布,目标距离均方差为σD,方位均方差为σB,航向均方差为σH,航速均方差为σV。建立坐标系如下:

图2 目标散布误差示意图

以导弹发射位置O为原点,以目标方位线为纵轴OX,指向目标方向为正,横轴OZ为OX的正横方向,M点为目标初始位置,MMt为目标运动方向,Mt为导弹末制导雷达开机时目标位置。

3.2.1 目标定位误差

3.2.2 目标运动误差

3.2.3 误差合成

[8]中方法,将目标指示误差椭圆与目标运动误差椭圆合成。

因为目标定位误差椭圆长短轴在XZ轴上,且相关系数γx1z1=0,因此只需将运动误差椭圆投影到XOZ坐标轴上,其在XOZ坐标系内的参数为

将目标指示误差椭圆与目标运动误差椭圆合成后,其误差参数为

将合成平面误差化为标准形式:

即目标散布区为概率偏差为Eu和Ev,与X轴夹角为θ的椭圆。

3.3 捕捉概率模型

反舰导弹的捕捉概率为纵向捕捉概率Pl和Ps侧向捕捉概率的乘积:Pa=Pl·Ps。若导弹末制导雷达在距离波门内没有捕捉到目标,则改为全程搜索,纵向搜索区随导弹飞行不断向前延伸,故可近似认为纵向捕捉概率为1,因此只需分析侧向捕捉概率即可[9]。

导弹射击方式主要有现在点攻击和前置点攻击两种[10],分别建立捕捉概率计算模型。

3.3.1 现在点攻击方式捕捉概率计算模型

图3 现在点攻击方式示意图

当导弹自控飞行时间后,Mt的坐标为(Dt+Vttcosβt,Vttsinβt)。

当前主战反舰导弹具有航路规划能力,可从不同方向对目标进行攻击,设导弹攻击方向与X轴夹角为βm,将目标散布误差椭圆和目标散布中心Mt投影到导弹攻击方向的垂直方向,投影后目标散布在该方向上的概率偏差为:

式中β目标散布误差椭圆长轴与导弹攻击方向的垂直方向之间的夹角。

Mt在该方向上的投影为

Mtm=Vttsinβtcosβm-Vttcosβtsinβm

故导弹末制导雷达捕捉概率为

3.3.2 前置点攻击方式捕捉概率计算模型

图4 前置点攻击方式示意图

因为前置点攻击时,导弹有效搜索区中心与目标散布中心重合,所以导弹末制导雷达捕捉概率为

4 应对策略

考虑当前可能的战场态势,可设目标相关要素如下:目标航速取25kn,距离取160km,方位角为60°,航向角为90°,其误差均服从正态分布,目标距离均方差为3km,方位均方差为2°,航向均方差为4°,速度均方差为5kn。

设导弹相关参数如下:导弹自导距离8km～25km,末制导雷达搜索扇面角10°～30°,导弹飞行速度260m/s,导弹射程250km。

当导弹自导距离8km,末制导雷达搜索扇面角10°,不同攻击角下导弹命中概率如图5。

图5 不同攻击方向命中概率

分析图5可得,现在点攻击方式下,沿目标航向(及相对方向)附近方向攻击,命中概率较高;在条件允许的情况下,采用前置点攻击方式可提高导弹命中概率,且沿目标散布误差椭圆长轴方向进攻命中概率较高。

当末制导雷达搜索扇面角10°,导弹自导距离8km～25km,不同攻击角下导弹命中概率如图6。

分析图6可得,在现在点攻击方式和前置点攻击方式下,随着导弹自导距离的增大,导弹命中概率也随之提高。

导弹自导距离25km,当末制导雷达搜索扇面角10°～30°,不同攻击角下导弹命中概率如图7。

分析图7可得,在现在点攻击方式和前置点攻击方式下,随着导弹末制导雷达搜索扇面角的增大,导弹命中概率也随之提高。

5 结语

采取前置点攻击方式会增加决策时间,增大导弹自导距离会提前导弹电磁暴露时间,增大末制导雷达搜索扇面角会提高导弹受干扰概率,导弹攻击方向受海上岛屿和我方其他舰船位置制约,因此要结合战场实际情况,采取综合手段,科学制定导弹攻击要素,提高导弹命中概率。

参 考 文 献

[1] 陈超,沙基昌,余滨,等.反舰导弹两种射击方式下捕捉概率及仿真[J].火力与指挥控制,2007,30(6):44-47.

[2] 王光辉,严建钢,王瑞琪,等.基于现在点射击方式的反舰导弹命中概率计算方法[J].战术导弹技术,2003,(3):28-32.

[3] 纪永清,董文红,唐金国.海军兵种武器系统作战效能评估[M].北京:海潮出版社,2000:241-243.

[4] 聂永芳,冯林平,彭文辉.超视距反舰导弹捕捉概率影响因素研究[J].飞航导弹,2009,(8):43-46.

[5] 旷志高,刘鼎臣.反舰导弹纯方位发射捕捉概率计算方法[J].火力与指挥控制,2003,28(5):109-112.

[6] 聂永芳,孙姝,唐震.常值风和舰艇机动对反舰导弹捕捉概率的影响[J].四川兵工学报,2009,30(7):11-13.

[7] 孙姝,冯林平,赵建昕.潜射反舰导弹两种射击方式下捕捉概率比较[J].舰船科学技术,2011,33(5):106-109.

[8] 程云门.评定射击效率原理[M].北京:解放军出版社,1986:45-46.

[9] 赵辉,沈闽锋,许士海.反舰导弹超视距攻击捕捉概率模型研究[J].舰船电子工程,2008,28(1):56-58.

[10] 徐建志.超视距反舰导弹射击方式优化选择[J].火力与指挥控制,2004,29(5):101-103.

Anti-ship Missile Attacking Low Precision Target Method Research

LU Huajie SUN Yuan XU Xuewen

(Naval Aeronautical and Astronautical University, Yantai 264001)

In the current complicate battlefield environment, research on hitting probability of anti-ship missile attacking low precision target has important military benefit. Based on analysis of target distribution, hitting probability calculation model of anti-ship missile current attacking mode and lead-point attacking mode has been built. By setting calculation parameters, the effect of various attacking mode has been analyzed, and the theoretical basis of setting ant-ship missile attacking factors when attacking low precision can be supported.

anti-ship missile, hitting probability, attacking factors

2015年4月6日,

2015年5月27日

鲁华杰,男,硕士,助理工程师,研究方向:导弹技术保障与作战应用。孙媛,女,博士,助理研究员,研究方向:军事装备学。徐学文,男,博士,副教授,研究方向:战术导弹技术保障理论与应用。

E927

10.3969/j.issn.1672-9730.2015.10.015