低目指精度条件下反舰导弹射击方法研究*

王少平　董受全　李晓阳

(1.海军大连舰艇学院研究生管理大队博士队　大连　116018)



低目指精度条件下反舰导弹射击方法研究*

王少平1董受全2李晓阳3

(1.海军大连舰艇学院研究生管理大队博士队大连116018)

(2.海军大连舰艇学院导弹系大连116018)(3.92956部队大连116041)

以中远程反舰导弹低目指精度条件下对海导弹攻击为研究背景，采用蒙特卡洛法对末制导雷达开机点坐标、虚拟现在点坐标、联合捕捉概率、重叠捕捉概率等低目指精度条件下人工散布射击方式的组织实施及效果评估的关键参数进行仿真计算，并提出可指导人工散布射击的几点对策和建议。

低目指精度;人工散布射击;反舰导弹;捕捉概率

Class NumberTJ761.1

1　引言

现代海战异常激烈，战场环境复杂多变，反舰导弹远程目指信息的获取变得越来越困难，低目指精度条件下的对海导弹攻击可能会成为常态，而以往基于较为准确的目标位置点或者目标运动趋势的导弹现在点射击、前置点射击等方式将可能由于目指精度过低而无法获得较为理想的射击效果。因此，研究低目指精度条件下反舰导弹的射击方法，将充分利用现有目指信息保障条件与灵活组织导弹攻击有机结合起来，全面发挥中远程反舰导弹的射程优势，对提高水面舰艇远程对海打击能力至关重要。

2　导弹射击方法研究现状

自反舰导弹的射程突破视距后，低目指精度条件下对海打击就成为一种常态，针对低目指精度条件下导弹捕捉能力的研究比较多[1～3]，同时针对该条件下反舰导弹射击方式的研究也从未停止[4～6]。从目前公开的文献来看，在低目指精度条件下反舰导弹射击方法的研究方面还存在一些问题：

1)在当前反舰导弹多发齐射、协同突防等已经成为实战中的重要战术使用方法的前提下，部分针对低目指精度条件下反舰导弹射击方法的研究仍侧重于对单枚导弹采用现在点射击方式、前置点射击方式等传统射击方式，与当前实战背景下导弹攻击组织实施的要求相背离。

2)在对较大目标散布区进行联合搜索捕捉时，导弹之间的协同比较复杂，同时，在协同搜索过程中始终受到导弹最大可用过载、导弹末制导雷达的搜索范围等本身技术性能的限制，过多的机动可能使多枚导弹之间无法达成预定的协同要求，甚至会降低整个导弹的飞行可靠性，因此期望通过末制导雷达开机后导弹进行机动进而提高导弹的捕捉概率的思路可能较难实现。

3)在反舰导弹对海打击时，尽管所有作战指挥人员都期望以接近1的概率实现对目标的有效捕捉，但在实战中，战场态势瞬息万变，旨在追求完美的思想可能会使整个攻击行动错失有利战机，因此，在低目指精度条件下对海打击时，可根据实际的战场态势，进行降概率发射，这在以往的研究中并未体现。

针对上述问题，综合考虑导弹射击方式的可行性和易操作性，提出低目指精度条件下人工散布射击方式。

人工散布射击也可称为人工扩散射击，在相关文献中对人工散布射击的概念、分类[7～8]等都进行了基本说明，但从指导人工散布射击的具体组织实施来看，仍存在以下几个问题需要进一步分析、计算和说明：

1)人工散布射击的概念。人工散布射击是指由于目标定位误差较大，或目指信息延迟时间较长等造成目标散布区过大，在单枚导弹无法按照指定的捕捉概率对目标进行有效捕捉的条件下，采用两枚或多枚导弹对目标进行联合捕捉，进而使末制导雷达综合搜捕范围覆盖目标散布区的一种射击方法。这一概念进一步明确了人工散布射击形成的原因，以及为什么要采用人工散布射击，同时包含了采用人工散布射击的实施方法和所要达到的射击效果。而以往相关文献对人工散布射击概念的描述还不够完善和精炼。

2)人工散布射击实施和评估关键参数。人工散布射击实施的关键参数包括齐射导弹数量、导弹搜索方向、末制导雷达开机距离(相对目标现在点)、末制导雷达开机点角度(相对目标现在点)等，人工散布射击评估的关键参数包括末制导雷达开机点坐标、虚拟目标现在点坐标、导弹搜索航程、联合捕捉概率、重叠捕捉概率、单枚导弹捕捉概率等。而以往文献中只对人工散布射击的联合捕捉概率进行了计算，并未对末制导雷达开机点坐标、虚拟目标现在点坐标、重叠捕捉概率等进行计算，这就使其无法为导弹武器控制设备提供射击诸元解算需要的目标现在点相对距离和方位或绝对经纬度坐标，同时也无法提供人工散布射击时导弹封装参数所需的末制导雷达开机距离。本处的虚拟目标现在点是指在人工散布射击中参与每枚导弹射击诸元解算的“目标现在点”，并不是目标的实际位置点，而是通过计算获得的虚拟目标位置点。

3)人工散布射击实施的战术方法及原则。人工散布射击的具体组织实施与海战场的态势密切相关，同时与指挥员的科学决策能力密切相关，因此，在人工散布射击实施前，要通过事先分析计算，为指挥员提供具有指导意义的科学决策理论依据，而这在已有的文献中鲜有提及。

3　人工散布射击方式模型构建

人工散布射击的实施效果主要受目标散布规律、导弹末制导雷达开机搜索态势等多方面因素影响，因此需要针对这些因素进行综合分析建模。

3.1目标散布规律模型

如图1，通常当目标指示信息仅能提供目标初始位置信息时，目标指示误差和目标机动误差都为圆误差分布[9]，圆的半径为r0；目标航速在0 ～Vmax内服从均匀分布，航向在0°～360°内服从均匀分布。t时刻目标位置M用与原点的距离R和相对OX轴的偏角β两个随机变量来表示。

经分析可以得出β在Cmin～Cmax内服从均匀分布，同时，目标与原点距离R也服从均匀分布。因此，在后续仿真计算时，将采用的蒙特卡洛法产生基于二维均匀分布的目标随机点。

3.2末制导雷达搜索态势模型

为了使末制导雷达开机后搜索区域尽可能覆盖目标散布区，则需要考虑末制导雷达开机点位置及搜索近界对搜索区域覆盖目标散布区大小的影响。如果末制导雷达开机时，搜索近界在目标散布区外，则说明末制导雷达开机过早，造成搜索航程损失；如果在目标散布区内，则说明末制导雷达开机过晚，造成部分漏搜区域。因此，如果当目标散布区相对较小时，理想的末制导雷达开机时的搜索态势是搜索近界弧线与目标散布圆相贴，这样末制导雷达开机后，选择合适的搜索方向，搜索近界和远界所确定的搜索范围将全部落于目标散布区内。而当目标散布区相对较大时，则需要末制导雷达提前开机，利用已经形成的较大的搜索区对目标进行搜索。

在确定末制导雷达开机点位置及导弹搜索方向时，建立如图2所示的坐标系。

图2　人工散布射击态势图

要确定多枚导弹对目标散布区的联合搜索态势，只要确定各枚导弹末制导雷达开机点Oi与末制导雷达搜索方向θi即可，Mi可通过Oi、θi及Rzd三个变量解算得出：

Mi(xoi+Rzdcos(θi),yoi-Rzdsin(θi))

(1)

末制导雷达开机点Oi的坐标用θi、βi来表示，如下式所示。如果θi、βi选用合适，则可形成较好的搜索态势。

(2)

图2中，坐标系Y轴方向为南北方向，北向为正，X轴方向为东西方向，东向为正，坐标系原点为O点，也为目标初始定位点；Rzd为末制导雷达开机距离；Rmin为末制导雷达搜索近界；Mi为各枚导弹射击诸元解算中的目标现在点，坐标为Mi(xmi,ymi)；θi为导弹纵轴与X轴的夹角，称为末制导雷达搜索方向，在X轴左为正，右为负；Ji为末制导雷达搜索近界圆弧与目标散布圆的相贴点，βi为OJi与X轴的夹角，X轴左为正，右为负；Oi为各枚导弹末制导雷达开机点，坐标为Oi(xoi,yoi)。

3.3捕捉概率计算模型

1)单枚导弹捕捉概率模型

假设生成目标随机点的个数为N，单枚导弹末制导雷达搜索区内的目标随机点个数为Ndi，则单枚导弹捕捉概率Pdi为

(3)

2)重叠捕捉概率模型

假设生成目标随机点的个数为N，多枚导弹末制导雷达重合搜索区内的目标随机点个数为Nci，则联合捕捉概率Pci为

(4)

3)联合捕捉概率模型

假设生成目标随机点的个数为N，多枚导弹末制导雷达联合搜索区内的目标随机点个数为Nf，则联合捕捉概率P为

(5)

4　仿真分析

4.1仿真说明

1)仿真功能：人工散布射击仿真，包括平行搜索射击和扩散搜索射击仿真。

2)输入参数：目标机动速度、目指延迟时间、目标定位精度、导弹发射数量及各枚导弹搜索方向、开机点角度、开机点距离、搜索次数。

3)输出参数：各枚导弹末制导雷达开机点纵坐标和横坐标、各枚导弹射击诸元解算中虚拟目标现在点的纵坐标和横坐标、各枚导弹的搜索航程、人工散布射击联合捕捉概率、重叠捕捉概率。

4)仿真默认条件：目标初始定位点坐标为O(0,0)。

5)图3～图6上部分为仿真结果显示部分，下部分为人工散布射击态势显示部分。

图3　双弹人工散布射击仿真图

图4　三弹人工散布射击仿真图

图5　双弹平行搜索射击仿真图

图6　双弹扩散搜索射击仿真图

4.2仿真实例

图3、图4仿真条件：仿真次数1000次，导弹飞行速度为0.85ma，末制导雷达开机距离为30km，末制导雷达方位搜索半宽为30°，目标机动速度为30kn，目标初始定位误差为4km(CEP)，目指延迟时间分别为20min和40min，人工散布射击样式为平行搜索射击。

图5、图6仿真条件：仿真次数1000次，导弹飞行速度为2.5ma，末制导雷达开机距离为70km，末制导雷达方位搜索半宽为30°，目标机动速度为30kn，目标初始定位误差为4km(CEP)，目指延迟时间为40min，人工散布射击样式分别为平行搜索射击、扩散搜索射击，图6中扩散角为22°。

4.3结果分析

根据上述仿真结果可以得出以下结论：

1)由图3和图4可以看出，当目标初始定位误差及目指信息延迟时间较长时，通过人工散布射击可有效提高反舰导弹的捕捉概率，基本可做到对预定目标散布区全覆盖。

2)通过图5和图6可以看出，当目标散布范围相同时，采用平行搜索射击和扩散搜索射击的联合捕捉概率相当，而采用平行搜索射击时的重叠捕捉概率为0.43，采用扩散搜索射击时的重叠捕捉概率为0.31。因此可以得出，当编队导弹射击方式采用人工散布射击，并且各导弹发射舰的位置关系可同时满足平行搜索射击和扩散搜索射击时，应尽量选择平行搜索射击，此时可以以最大概率达成双弹齐射的态势。

4.4对策建议

针对人工散布射击方式的特点，在具体组织实施过程中，还要慎重考虑以下对策：

1)人工散布射击是基于低目指精度条件下人为增大导弹发射数量，进而扩大导弹搜捕区的一种中远程反舰导弹射击的方法，因此，在组织实施时，要对较大的目标散布区周边的态势进行总体把握，防止非敌方目标进入搜捕区，造成误捕误伤。

2)人工散布射击是通过消耗导弹数量达成增大捕捉概率的一种方法，但并不是简单的增与减的关系，在具体组织实施过程中，指挥员要根据海上作战态势、打击目标数量、舰艇载弹量、目标定位误差、目指延迟时间等进行综合评估决策，在质与量之间谋取较为合理的方案。

3)在人工散布射击时，由于目标散布范围较大，导弹末制导雷达开机后，要进行较长时间的搜索，这无疑增大了导弹的搜索航程，因此，在人工散布射击时，要根据目标散布范围的大小，预留足够的导弹搜索航程，防止出现搜索方向上散布区未覆盖而导弹航程耗尽的情况。

4)对于具备利用目标定位误差椭圆分布大小和方向的导弹来说，在人工散布射击时，可在导弹搜索航程充足的条件下采取合理攻击方案，使导弹沿长轴误差方向进入，进而达成以较少的导弹数量来获取较大的捕捉概率的目的。

5)在单舰作战或编队间距较小时，如果导弹具备航路规划功能，可采用平行搜索射击和扩散搜索射击，而对于无航路规划功能的导弹来说，只能采用扩散搜索射击；当编队间距较大时，对于具备航路规划功能的导弹来说，可通过航路规划实现平行搜索射击，不必事先占领发射阵位。而对于无航路规划功能的导弹来说，要想实现平行搜索射击，需要载舰预先占领导弹发射阵位。

5　结语

现代海战中无论是对海作战还是防空作战，编队协同作战已经形成，因此，在对海作战中，反舰导弹对预定目标的搜捕实际上是对混合着目标舰艇及其他干扰掩护兵力等的搜索、选择和捕捉的过程[10]，因此，反舰导弹面临的实际搜捕环境已经由单个精确位置点或多个精确位置点向单个或多个目标散布区域过渡。同时，伴随着武器装备技术的快速发展，反舰导弹的射程越来越大，末制导雷达的搜索范围也越来越大，当末制导雷达开机后，进入其搜索区域内的目标也会相应增多，导弹搜捕预定目标的过程实际上是对可能的目标散布区的“过滤”和“筛选”，目标现在点或者目标前置点都只是形成导弹末制导雷达开机时的起始搜索态势的一个条件，可能并不是最优的条件。此外，现在点射击、前置点射击和纯方位射击方式等都不具备对人为设定的复杂目标散布区域的射击诸元解算能力，这也会制约反舰导弹在复杂战场环境下的灵活作战能力。而人工散布射击方式已经具有了一定的区域射击的特点和能力，具备对某一复杂目标散布区域按照指定的捕捉概率进行搜索捕捉，这也符合导弹射击方式的发展方向，可为复杂战场环境下对海导弹攻击提供一种可行的射击方式。

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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,助理工程师，研究方向：反舰导弹作战使用。董受全,男,教授,研究方向：导弹武器作战使用。

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