王慕鴻，周智超，張必銀

（1.海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州 510430；2.海軍指揮學(xué)院，南京 210016；3.中國船舶重工集團(tuán)第七○九研究所，武漢 430205）

目標(biāo)攻擊意圖的艦艇近末端防空威脅等級判斷*

王慕鴻1，2，周智超1，張必銀3

（1.海軍陸戰(zhàn)學(xué)院，廣州 510430；2.海軍指揮學(xué)院，南京 210016；3.中國船舶重工集團(tuán)第七○九研究所，武漢 430205）

艦艇近末端防空作戰(zhàn)對象的特性及對指揮決策的影響，需要將艦艇近末端防空與傳統(tǒng)的單艦防空作戰(zhàn)威脅判斷區(qū)別開來。在分析艦艇近末端防空作戰(zhàn)抗擊目標(biāo)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于目標(biāo)攻擊意圖的艦艇近末端防空中反艦導(dǎo)彈和反輻射導(dǎo)彈威脅等級判斷模型，并通過仿真計算驗證了該方法的正確性和實(shí)用性。

近末端防空，攻擊意圖，威脅等級判斷

0 引言

水面艦艇單艦防空作戰(zhàn)包括中遠(yuǎn)程區(qū)域防空和近末端防空兩類，這兩類行動可能單獨(dú)實(shí)施，也可能同時實(shí)施。目前，對艦艇空中目標(biāo)威脅判斷的相關(guān)研究較多，但有的研究對象單一［1-2］；有的是針對整個艦艇（或編隊）對空作戰(zhàn)態(tài)勢，對各種探測或情報手段獲得的所有空中目標(biāo)進(jìn)行威脅判斷［3-5］。對于艦艇近末端防空作戰(zhàn)，其抗擊對象主要是各種來襲導(dǎo)彈，這類目標(biāo)一般都是掠?；虺涂諄硪u，艦載傳感器對其探測距離最遠(yuǎn)只有20 km左右，目標(biāo)幾十秒的時間就將臨空，這就更加要求艦艇近末端防空作戰(zhàn)指揮決策及行動自動化，以減少指揮員和操作人員所帶來的時間延誤。因此，有必要針對艦艇近末端防空作戰(zhàn)對象的特性和對指揮決策的要求，研究艦艇近末端防空作戰(zhàn)中威脅判斷問題，更好、更準(zhǔn)確地判斷近末端目標(biāo)對艦艇構(gòu)成的實(shí)際威脅，提高艦艇近末端防空作戰(zhàn)的效果。

1 艦艇近末端防空作戰(zhàn)抗擊目標(biāo)分析

1.1 反艦導(dǎo)彈

目前所有空襲武器中，反艦導(dǎo)彈是裝備數(shù)量最多、使用可能性最高的。所以，水面艦艇的最大威脅來自反艦導(dǎo)彈?，F(xiàn)代反艦導(dǎo)彈普遍具有以下特點(diǎn)：射程遠(yuǎn)，大多射程達(dá)100多公里，甚至數(shù)百公里；速度快，一般以亞音速或高亞音速飛行，而且越來越多的反艦導(dǎo)彈實(shí)現(xiàn)了超音速飛行；精度高，多采用主動雷達(dá)、紅外、電視或復(fù)合等制導(dǎo)手段；威力大，戰(zhàn)斗部多為半穿甲型，裝藥一百到數(shù)百公斤，命中一枚就可能重創(chuàng)水面艦艇。

1.2 反輻射導(dǎo)彈

水面艦艇是一個雷達(dá)密集的海上作戰(zhàn)平臺，在現(xiàn)代信息化條件下的海戰(zhàn)中，往往容易受到敵方反輻射導(dǎo)彈的攻擊。目前，裝備并大量投入使用的主要是第三代反輻射導(dǎo)彈，具有跟蹤能力強(qiáng)、導(dǎo)引頭頻帶寬、接收技術(shù)高靈敏等特點(diǎn)，其制導(dǎo)體制多為被動雷達(dá)或復(fù)合制導(dǎo)，基本覆蓋了水面艦艇雷達(dá)頻域范圍，并可同時對付多種體制的雷達(dá)。一旦命中，將直接毀傷艦載雷達(dá)，使艦艇喪失或降低作戰(zhàn)能力。

2 艦艇近末端防空威脅等級判斷模型

2.1 反艦導(dǎo)彈目標(biāo)威脅等級判斷模型

如圖1所示，已知某時刻探測到的反艦導(dǎo)彈方位為BASM、距離為DASM、航向為CASM、航速為VASM，則該時刻反艦導(dǎo)彈航路捷徑DCPA為：

θASM為來襲反艦導(dǎo)彈舷角，且有

將式（2）代入式（1）并對其求偏導(dǎo)數(shù)，可得

由于引起反艦導(dǎo)彈航路捷徑誤差的各誤差均為隨機(jī)誤差，且服從正態(tài)分布，根據(jù)中心極限定理，反艦導(dǎo)彈航路捷徑誤差也服從正態(tài)分布［6］，則由式（3）～式（5）可求得其均方差為：

當(dāng)反艦導(dǎo)彈采用主動雷達(dá)末制導(dǎo)方式時，末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)后在其航路前方兩側(cè)進(jìn)行搜索，末制導(dǎo)雷達(dá)有一定的搜索扇面角φR，雷達(dá)本身又有一定的作用距離RRmax，這樣在其航路一側(cè)就有一個最大的搜索寬度，即反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜索半寬DRbk，且有

當(dāng)反艦導(dǎo)彈采用紅外或電視制導(dǎo)方式時，反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭搜索半寬為：

式中，RImax為紅外或電視導(dǎo)引頭最大作用距離；φI為紅外或電視導(dǎo)引頭的視場。

當(dāng)反艦導(dǎo)彈采用復(fù)合制導(dǎo)方式時，反艦導(dǎo)彈導(dǎo)引頭搜索半寬為：

當(dāng)反艦導(dǎo)彈相對艦艇的航路捷徑DCPA大于其導(dǎo)引頭搜索半寬時，導(dǎo)彈無論何時開機(jī)都不能捕捉到艦艇，即可認(rèn)為反艦導(dǎo)彈沒有攻擊艦艇的意圖，反之則認(rèn)為反艦導(dǎo)彈對艦艇有攻擊意圖。艦艇防空作戰(zhàn)中，通常將目標(biāo)威脅劃分為3個等級，分別用一級威脅、二級威脅、三級威脅表示目標(biāo)對艦艇構(gòu)成的高、中、低3種威脅強(qiáng)度［7］?？紤]到計算目標(biāo)航路捷徑可能存在誤差，而對于正態(tài)分布的隨機(jī)誤差，其誤差在±3σCPA范圍以外的概率僅為0.27%［8］，因此，結(jié)合反艦導(dǎo)彈對艦艇的攻擊意圖可根據(jù)以下規(guī)則確定其威脅程度等級：

①當(dāng)θASM∈±［0°，90°］時，若DCPA+3σCPA≤Dbk，則目標(biāo)為一級威脅；

②當(dāng)θASM∈±［0°，90°］時，若 DCPA+3σCPA＞Dbk，則目標(biāo)為二級威脅；

③當(dāng)θASM∈±［90°，180°］時，則目標(biāo)為三級威脅。

2.2 反輻射導(dǎo)彈目標(biāo)威脅等級判斷模型

如下頁圖2所示，已知反輻射導(dǎo)彈天線波束寬度為φ，目標(biāo)方位和航向分別為BARM、CARM，則反輻射導(dǎo)彈舷角為：

由于引起反輻射舷角誤差的各誤差均為隨機(jī)誤差，且服從正態(tài)分布，因此，反輻射導(dǎo)彈舷角誤差也服從正態(tài)分布［6］，其均方差為：

其中，σBASM，σCASM分別為反輻射導(dǎo)彈方位均方差和航向均方差。

反輻射導(dǎo)彈通常采用被動雷達(dá)尋的制導(dǎo)，當(dāng)艦艇處于反輻射導(dǎo)彈天線波束范圍φ內(nèi)，就可能被反輻射導(dǎo)彈搜索跟蹤，即認(rèn)為反輻射導(dǎo)彈對艦艇具有攻擊意圖，反之，則認(rèn)為反輻射導(dǎo)彈對艦艇沒有攻擊意圖?？紤]到計算反輻射導(dǎo)彈的舷角可能存在誤差，而對于正態(tài)分布的隨機(jī)誤差，其誤差在± 3σCPA范圍以外的概率僅為0.27%，因此，結(jié)合反輻射導(dǎo)彈目標(biāo)對艦艇的攻擊意圖可根據(jù)以下規(guī)則確定其威脅程度等級：

①當(dāng)θARM∈±［0°，90°］時，若|θARM|+3σθ≤φ/2，則目標(biāo)為一級威脅；②當(dāng)θARM∈±［0°，90°］時，若|θARM| +3σθ＞φ/2，則目標(biāo)為二級威脅；③當(dāng)θARM∈±［90°，180°］時，則目標(biāo)為三級威脅。

3 仿真結(jié)果及分析

已知艦艇探測目標(biāo)的精度分別為：目標(biāo)距離精度100 m、目標(biāo)方位精度0.5°、目標(biāo)航向精度1°、目標(biāo)航速精度2 m/s。假設(shè)目標(biāo)都為末制導(dǎo)雷達(dá)最大作用距離20 km、搜索寬度30°的反艦導(dǎo)彈，或搜索寬度40°的反輻射導(dǎo)彈，則不同態(tài)勢下反艦導(dǎo)彈和反輻射導(dǎo)彈的威脅等級如表1和表2所示。

如果目標(biāo)為不同類型的反艦導(dǎo)彈或反輻射導(dǎo)彈，且反艦導(dǎo)彈距離16 km、方位150°、航向310°，反輻射導(dǎo)彈距離16 km、方位270°、航向70°，則目標(biāo)威脅等級如表3和表4所示。

根據(jù)表1～表4可以看出，艦艇近末端防空作戰(zhàn)中，反艦導(dǎo)彈威脅等級主要取決于目標(biāo)距離、方位和航向，以及目標(biāo)的制導(dǎo)性能，通常目標(biāo)距離越近、目標(biāo)舷角越小或目標(biāo)制導(dǎo)性能越好，則目標(biāo)威脅等級越高；反輻射導(dǎo)彈威脅等級取決于目標(biāo)方位、航向及導(dǎo)引頭搜索寬度，通常目標(biāo)舷角越小或?qū)б^搜索寬度越大，目標(biāo)威脅等級越高。

需要注意的是，實(shí)際作戰(zhàn)過程中，如果不能獲得來襲反艦導(dǎo)彈和反輻射導(dǎo)彈導(dǎo)引頭性能參數(shù)，可根據(jù)平時收集的情報資料和作戰(zhàn)對象武器裝備情況，預(yù)先估計艦艇近末端防空作戰(zhàn)可能面臨的來襲目標(biāo)的導(dǎo)引頭最大作用距離和搜索寬度等數(shù)據(jù)，并裝訂在艦艇作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。

［1］吳金平，陸銘華，薛昌友.反艦導(dǎo)彈威脅度的建模與仿真［J］.火力與指揮控制，2004，29（4）:115-117.

［2］劉蜀，李登峰.艦艇對抗反艦導(dǎo)彈威脅判斷變權(quán)評估方法［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2009，37（5）:1-4.

［3］李進(jìn)軍，叢蓉，熊吉光.艦艇編隊對空中目標(biāo)的威脅程度判斷模型［J］.火力與指揮控制，2005，30（7）:29-33.

［4］譚樂祖，楊明軍，彭偉偉.集對分析在艦艇編隊空中目標(biāo)威脅判斷中的應(yīng)用［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2010，32（10）:73-76.

［5］張揚(yáng).基于云理論的艦艇防空作戰(zhàn)問題研究［D］.煙臺:海軍航空工程學(xué)院，2011.

［6］耿素云，張立昂.概率統(tǒng)計［M］.北京:北京大學(xué)出版社，1998.

［7］林平.艦艇戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用軟件分析［M］.北京:國防工業(yè)版社，2007.

［8］徐培德，譚東風(fēng).武器系統(tǒng)分析［M］.長沙:國防科技大學(xué)出版社，2001.

A Method of Threat Grade Assessment in Warship Short Range Air Defense Based on Target Attack Intention

WANG Mu-hong1，2，ZHOU Zhi-chao1，ZHANG Bi-yin3
（1.Naval Marine Acedemy，Guangzhou 510430，China；2.Naval Command Acedemy，Nanjing 210016，China；3.CSIC-The 709th Research Institute，Wuhan 430205，China）

The target characteristics and influence on command and decision put forward different requirements for threat assessment in Warship Short Range Air Defense（WSRAD）.On the basis of analyzing the target characteristics of WSRAD，the paper constructs the threat grade assessment model of the anti-ship missile and anti-radiation missile based on the target attack intention，and simulation results verify the correctness and practicability of the method.

short range air defense，attack intention，threat grade assessment

TJ83；E843

A

1002-0640（2015）09-0049-03

2014-08-25

2014-09-17

“：十二五”國防預(yù)研基金資助項目（1010702020101）

王慕鴻（1979- ），男，江西鄱陽人，博士生。研究方向：海軍作戰(zhàn)指揮和戰(zhàn)斗效能評估。