基于反辐射导引头空间分辨点的弹着点推算方法研究

刘国彬，刘 朋，王永海，贺方君

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 孟州 454750)

0 引 言

反辐射导弹是电子战中的一种重要硬杀伤武器，其利用反辐射导引头对接收到的雷达信号进行识别、分选，实时检测导弹与目标雷达的角度误差信号或视线角速度误差信号，形成控制指令，引导导弹飞向目标并最终摧毁目标，在现代战争中发挥着至关重要的作用。为应对反辐射导弹的威胁，可在雷达附近部署有源诱饵，诱饵根据雷达信号样式辐射信号，信号脉宽覆盖雷达信号脉宽，信号功率高于雷达顶空副瓣平均功率，从而对反辐射导引头测向形成干扰，使反辐射导弹最终弹着点偏离雷达，达到保护雷达的目的。

反辐射导引头是反辐射导弹的核心部件，为检验其抗诱饵性能可采用外场试验方法，一般包括地面静态试验、挂飞试验和实弹打靶试验等。其中，地面静态试验采用高塔作为反辐射导引头升空平台，雷达及诱饵按照实际使用方式进行布站，构建反辐射对抗态势，检验反辐射武器的跟踪目标能力、抗雷达关机能力、抗诱偏能力等指标[1]。静态试验方法优点是消耗小、操作方便、可重复性强，缺点是不能够检验反辐射导引头动态性能。实弹打靶试验中，雷达及诱偏系统按照实际使用要求布站，反辐射导弹挂载于飞机按照实战使用要求进行打靶试验。该试验方式能够有效验证反辐射导引头在有源诱饵干扰中的跟踪性能，打靶试验的缺点是代价高、风险大、准备周期长，实施难度相对较大。

挂飞试验中利用飞机或飞艇等飞行平台，构建贴近实际的试验环境，检验反辐射导引头的目标识别能力、测角精度、视线角速度精度及灵敏度等指标[2]。为了定量考核反辐射导弹的抗诱偏性能，需要得出反辐射导弹在模拟攻击过程中的弹着点。文献[3]、[4]中提出利用无人驾驶飞艇搭载反辐射导引头、GPS定位系统，构成闭环控制回路，模拟反辐射导弹末端攻击过程，推算模拟反辐射导弹弹着点的试验方法，该试验方法具有经济、安全、逼真度较高的特点。本文探索了闭环挂飞试验中的处理方法，给出了四点源情况下寻找反辐射导引头空间分辨点的方法，并根据空间分辨点推算其弹着点的数据处理方法。

1 闭环挂飞试验模型建立及数据处理方法

1.1 诱饵干扰下的反辐射导弹末端攻击过程

反辐射导弹发射后，反辐射导引头搜索雷达目标。当搜索到目标雷达并转入稳定跟踪状态后，反辐射导弹转入导引飞行阶段，根据反辐射导引头的导引信息，自动飞向目标。若反辐射导引头在跟踪过程中丢失目标，反辐射导弹根据丢失时刻记忆的目标信息继续按此目标进行攻击，直至再次跟踪目标，重新按反辐射导引头导引信息进行跟踪。如果在攻击过程中没有有源诱饵的干扰，反辐射导弹末端的弹道轨迹基本是直线[5]。

反辐射导弹在攻击过程中，如果被攻击雷达部署有有源诱饵，由于有源诱饵的干扰，反辐射导引头的跟踪点偏离雷达目标，且跟踪点不断变化，反辐射导弹的运动方向与反辐射导引头的跟踪方向不一致，反辐射导弹将向跟踪方向做机动飞行[5]。反辐射导弹在由远及近的飞行过程中，随着反辐射导引头对包括有源诱饵在内的多点源的张角逐渐增大，反辐射导引头跟踪视场内经历由多点源到两点源直到单点源的过程，反辐射导弹经历3个阶段：受控状态、随遇平衡状态、失控状态[6]。其中,受控状态是指由于导引头分不开雷达或者目标，此时导引头受控于被保护雷达与诱饵辐射信号的等相位面[7]；随遇平衡状态指诱饵与雷达相对于导引头的张角大约为导引头的空间分辨角，导引头开始分辨目标并跟踪多点源中的一个目标；失控状态指反辐射武器抛开了多点源的诱偏，根据在随遇平衡状态选定的目标进行跟踪或实施攻击。反辐射导引头开始跟踪多点源中一个目标的空间位置即为空间分辨点。

1.2 闭环挂飞试验模型

利用闭环挂飞试验模拟反辐射导弹末端攻击过程，飞行平台根据反辐射导引头上报的跟踪数据向目标方向做机动飞行。飞行航线设计必须覆盖模拟反辐射导弹的受控、随遇平衡阶段，模拟反辐射导弹由受控至随遇平衡状态的飞行过程。飞行平台飞行至反辐射导引头空间分辨点后，由于受飞行条件以及安全因素的限制，采用动态飞行的方法已不能模拟反辐射导弹在失控状态的攻击过程。

通过闭环挂飞找出反辐射导引头在典型作战态势下的空间分辨点位置，依据模拟反辐射导弹失控状态时的控制特点、技术参数推算模拟反辐射导弹的飞行轨迹，进而得出弹着点。

1.3 闭环挂飞试验中飞行轨迹及弹着点推算方法

如图1所示，其中A表示反辐射导引头由两点源至单点源的空间分辨点位置，O1、O2为两点源位置，O0为瞄准点。若反辐射导引头在空间分辨点A选择O1为攻击目标，则反辐射导弹将按照其末端速度、最大过载向攻击目标做机动飞行，图中虚线即为其飞行轨迹，与地面的交点即为弹着点B；若反辐射导引头在空间分辨点选择O2为攻击目标，弹着点为B′。

图1 反辐射导弹落点示意图

可采用时间差分法外推反辐射导弹的轨迹，反辐射导弹t0时刻位于临界位置(X(t0),Y(t0),Z(t0))，运动速度为Vt0(Vx(t0),Vy(t0),Vz(t0))，反辐射导引头此时的跟踪点为O1，由于反辐射导引头存在测角误差，跟踪点可能与目标实际位置不重合。反辐射导弹按照末端速度和最大过载向跟踪点做机动飞行，其曲线运动半径为：

(1)

式中：Vm为末端速度；am为最大过载对应的加速度。

求出做机动飞行的圆心坐标(X0，Y0,Z0)，及由运动方向和反辐射导弹指向跟踪点的跟踪方向矢量所在平面的法线矢量(ax，ay，az)，t1时刻导弹的位置为：

(2)

式中：Δt为时间间隔。

t1时刻，反辐射导弹指向机动圆心的矢量为：

(3)

求出速度方向矢量：

(4)

速度方向矢量归一化后为(Dx(t1),Dy(t1),Dz(t1))，则t1时刻反辐射导弹速度矢量为：

(5)

判断速度矢量是否与跟踪方向重合，若重合，反辐射导弹停止做机动飞行，沿直线运动直至落地；否则，继续按上述方法依次迭代，求出各时刻的位置和速度，直至导弹落地，运算结束。

2 验证与结果分析

下面对上述数据处理方法进行验证、分析，雷达部署于位置(500,0,0)，3个诱饵按照前三角方式布站，如图2所示，3个诱饵按照指定的保护措施从时

序、频率、能量、空间上实现对雷达的保护[8]。飞行平台挂载反辐射导引头后从前方进入，根据反辐射导引头上报的引导信息向目标机动飞行，模拟反辐射导弹的末端攻击过程，GPS定位装置、惯导系统全程实时记录其位置信息、姿态信息。根据记录的位置信息描绘的飞行轨迹如图2所示。

图2 飞行平台飞行航迹示意图

2.1 寻找空间分辨点

寻找出反辐射导引头的空间分辨点是推算弹着点的关键。闭环飞行过程中，反辐射导引头输出角度信息，并结合反辐射导引头的位置信息可以求出反辐射导引头跟踪位置，如图3所示。图3(a)纵轴表示飞行过程中反辐射导引头跟踪点在X方向位置，图3(b)纵轴表示飞行过程中反辐射导引头跟踪点在Y方向位置，横轴表示时间。跟踪点在三诱饵之间摆动，当反辐射导引头运动至图中圆圈对应的时刻时，反辐射导引头开始稳定跟踪诱饵2，因此对应圆圈时刻的反辐射导引头空间位置即为其空间分辨点。

图3 试验中反辐射导引头空间分辨点位置示意图

2.2 推算弹着点

根据试验中飞行平台运动轨迹，可求出分辨点位置处的飞行平台运动方向。外推过程中导弹的末端最大速度设为500 m/s，最大过载设为10 g，外推运动航迹与地面的交点即为模拟反辐射导弹的弹着点，如图4所示。其中瞄准点表示分辨点位置处的飞艇运动方向与地面的交点，跟踪位置表示分辨点位置处反辐射导引头实际跟踪目标位置，反辐射导弹由瞄准点向跟踪位置机动飞行，外推轨迹如图2所示，模拟反辐射导弹弹着点偏离雷达及3个诱饵，显示了诱偏系统对雷达及自身的保护作用。

图4 模拟反辐射导弹弹着点示意图

3 结束语

本文研究了采用闭环挂飞试验模拟反辐射导弹末端攻击过程，推算反辐射导弹弹着点，进而检验诱偏系统诱偏效果的试验方法，对试验过程中的数据处理方法进行了研究分析，提出了可操作性强的数据处理方法，并进行了数据处理方法检验，该方法对开展此类试验具有一定的指导意义。