多预警机强效区覆盖与仿真计算∗

2021-12-02郭徽东

舰船电子工程 2021年11期

关键词：覆盖面积预警机覆盖率

郭徽东

（92403部队51分队福州 350007）

1 引言

机载预警雷达作为预警探测的重要手段，可实现目标探测、空中警戒、目标识别和指挥引导等诸多功能，已成为各国发展的重点。国内外预警机常用的对海空侦察预警巡逻航线主要采用跑道形、8字形和圆形等航线。

2 预警机探测强效区

由于预警机是运动的平台，不能固定位于某一点上空；其侦察预警的区域根据时间和平台位置动态变化，不能对两侧的部分区域保持长时监视，对海对空目标侦察预警存在短时“真空”。因此，需要分析和讨论预警机侦察预警的总覆盖区、强效区和弱效区概念和定义，有利于针对性战术计算分析［1］。引入和定义，总覆盖区：预警机阵位巡逻时，可探测覆盖区域总和。强效区：预警机阵位巡逻时，在巡逻阵位任意点均可探测覆盖的区域；对于单架预警机而言，强效区可以规定的发现概率和虚警概率，对任务海区目标有效探测；弱效区：总覆盖区内，除强效区外的其他探测区域。

如图1所示，常用跑道形巡逻线双平行线航线的中心O为坐标原点，机载雷达最大探测距离为Rm，预警机总覆盖区和强效区为实线外圈和虚线内圈，其中，强效区由四段圆弧围成，A1、B1、C1、D1是强效区四个顶点，强效区可以近似看成多个圆的交集；总覆盖区可以近似看成所有短时探测圆的并集［2］。

图1 跑道形航线覆盖及强效区

3 多机重叠覆盖

当两架预警机采用并立航线方式在带状责任区内遂行协同预警任务，两预警机航线中心点的连线为一条与责任区探测区边界平行的直线O1O2，为确保一定的探测纵深和对责任区内目标的连续探测，两架预警机强效区两两相交。O1和O2分别为预警机1和预警机2的航线中心点，O1O2距离为d，预警机1和预警机2的最大探测距离为R1和R2；国内有学者对双机重叠覆盖区进行坐标转换和面积计算［2～3］，推理过程繁琐、公式复杂。下面利用跑道形阵位与探测强效区域的对称性，利用两架预警机巡逻线阵位中心|O1O2|大小及探测距离R1和R2，跑道长度L1和L2、转弯半径r1和r2，对双预警机的重叠区进行简便计算，具体推导如下：

将上述四个子区域相加，可得两架预警机共同覆盖的强效区面积

双预警机的实时强效区覆盖区面积的大小主要| |

O1O2和预警机最大探测距离决定。

图2 双预警机重叠覆盖区域

图3为单预警机总覆盖区、强效区图，图4为双预警机的强效区重叠交叉包络线图。图5为跑道形阵位雷达探测距离400km、跑道长度L=100km，转弯半径20km时，预警机阵位中心间距变化与强效区重叠区面积之间的关系，中心间距增大、重叠区面积减小，成线性递减关系；图6为阵位间距与重叠覆盖比例关系，预警机阵位中心间距由100km增大至400km时，重叠区占比（双预警机强效区重叠面积/双预警机强效区总面积）由38%降至22%。表1为雷达探测距离500km、跑道长度L=100km，转弯半径20km时，预警机阵位中心间距变化与强效区重叠区面积之间对应关系。

图3 单预警机覆盖、强效区与盲区

图4 双预警机重叠交叉包络

图5 双预警机覆盖重叠面积变化（L=100km，r=20km）

图6 阵位间距与重叠区覆盖比例

表1 双预警机重叠与面积覆盖比例关系

由表1、图7和图8得，两架或多架预警机可以一定比例的重叠区覆盖来形成强效区联合覆盖，以扩大监视范围内持续侦察预警；预警机中心阵位之间距离是预警机重叠区面积占比的主要因素，在目标探测距离R=500km时，中心阵位间距100km～400km增长时，重叠区面积由52，3842km2减至26，6506km2，占比36.74%减至22.64%，双预警机总强效区面积扩大至970159km2（97万km2），模拟仿真实验结果表明，双预警机R=500km，L=100km，r=20km，O1O2=400km时，总强效区面积较大，强效区面积之间弱效区面积较小，为比较理想的阵位战术参数选择。

图7 双预警机中心间距200km重叠区仿真

图8 双预警机中心间距450km重叠区仿真

4 不同阵位强效区与覆盖率比较

预警机通常要在有限的活动空域中完成预警探测与指挥控制任务［4］，在上节计算分析基础上，详细计算活动空域受限即活动空域面积一定的情况下跑道形、8字形和圆形等三种阵位航线预警探测的覆盖区面积和覆盖率。

表2为不同探测距离的覆盖面积及覆盖率，表3为不同跑道长度的覆盖面积及覆盖率；图9为跑道长度与覆盖率关系，图10为转弯半径与覆盖率关系，图11为跑道长度与强效区面积关系仿真（强效区面积单位105km2）；仿真结果可知，当跑道长度（转弯半径）一定时，随着探测作用距离的增加，三种阵位航线预警总覆盖面积、强效区面积和稳定覆盖率均有上升；探测距离一定时，跑道长度增加，总覆盖面积增加，但强效区面积下降；由于圆形巡逻航线与跑道形、8字形在航线上有明显不同，两类阵位航线之间不能做同类比较；跑道长度与转弯半径长度完全一致时，跑道形阵位航线强效区面积低于8字形阵位航线3%～3.9%，这由于8字形阵位航线的跑道成斜线交叉，同间距转弯道之间飞行较长距离而已，实际覆盖面积并未有增加。