智 存,呂明山

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018)

隨著導(dǎo)彈復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展,單一的干擾手段已經(jīng)很難對其產(chǎn)生有效的干擾,為了提高干擾效果,應(yīng)綜合利用各種干擾手段。轉(zhuǎn)移干擾用于對抗反艦導(dǎo)彈防御作戰(zhàn),其特點是雷達(dá)有源干擾和無源干擾配合使用[1]。不少研究都對轉(zhuǎn)移干擾進(jìn)行了研究,文獻(xiàn)[2]對距離波門拖引干擾時機(jī)進(jìn)行了研究,給出了距離拖引干擾時機(jī)對干擾效果的影響,但是沒有對無源假目標(biāo)布設(shè)策略進(jìn)行分析,在實際使用中無法進(jìn)行精確化轉(zhuǎn)移干擾。文獻(xiàn)[3]通過對距離拖引方法的研究提高了對導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的干擾能力,但是沒有結(jié)合無源假目標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)移干擾決策。文獻(xiàn)[4]對波門拖引干擾進(jìn)行了具體的仿真建模分析,但是沒有研究無源假目標(biāo)的布設(shè)決策。目前,轉(zhuǎn)移干擾決策集成在裝備之中,其干擾決策固化、沒有利用距離信息是導(dǎo)致干擾效果不佳的原因之一,現(xiàn)有轉(zhuǎn)移干擾決策無法對反艦導(dǎo)彈進(jìn)行精確化干擾。

本文基于雷達(dá)和電子戰(zhàn)信息建立轉(zhuǎn)移干擾精確化決策模型,對多方向以及不同距離下的來襲反艦導(dǎo)彈進(jìn)行仿真,模擬了導(dǎo)彈攻擊以及轉(zhuǎn)移干擾的過程,仿真結(jié)果顯示基于雷達(dá)和電子戰(zhàn)信息制定的轉(zhuǎn)移干擾決策可以有效提高對反艦導(dǎo)彈的干擾成功率。

1 轉(zhuǎn)移干擾決策模型

轉(zhuǎn)移干擾大致可以分為以下4個過程:

1)導(dǎo)彈發(fā)現(xiàn)并跟蹤艦艇;

2)艦艇電子戰(zhàn)設(shè)備對導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)進(jìn)行距離拖引干擾,并適時布設(shè)無源假目標(biāo);

3)距離拖引干擾關(guān)閉,導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)丟失目標(biāo),在小范圍內(nèi)重新搜索;

4)反艦導(dǎo)彈發(fā)現(xiàn)并跟蹤無源假目標(biāo),并對其進(jìn)行打擊。

在轉(zhuǎn)移干擾問題中,由于導(dǎo)彈、艦艇、無源假目標(biāo)近似在同一平面,可以將三維坐標(biāo)系簡化為二維坐標(biāo)系,忽略高度信息。

1.1 距離拖引模型

假設(shè)距離拖引開始時艦艇位置為坐標(biāo)原點,建立平面直角坐標(biāo)系,如圖1所示。距離拖引只能對導(dǎo)彈產(chǎn)生距離上的欺騙而不能產(chǎn)生角度上的欺騙,根據(jù)艦艇的機(jī)動導(dǎo)彈對艦艇實施跟蹤,雷達(dá)探測到有源假目標(biāo)位置應(yīng)該與其在同一直線上。

圖1 導(dǎo)彈、艦艇和有源假目標(biāo)位置三者的關(guān)系

三者的位置關(guān)系為:

(1)

(2)

(3)

(4)

式中，Xf、Xs、Xm分別為距離拖引假目標(biāo)、艦艇、導(dǎo)彈在水平X軸上的位置;Yf、Ys、Ym分別為距離拖引假目標(biāo)、艦艇、導(dǎo)彈在豎直Y軸上的位置;S為艦艇和導(dǎo)彈之間的距離;Vf、dlt、prt分別為有源距離拖引的速度、欺騙信號與真實信號之間的時間差和導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)信號的重頻;C為光速。

1.2 無源假目標(biāo)布設(shè)模型

對于轉(zhuǎn)移干擾中無源假目標(biāo)的布設(shè)位置應(yīng)與艦艇目標(biāo)一同處于導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的同一波束內(nèi),且不在導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的同一距離分辨單元內(nèi),并能夠產(chǎn)生最大的角度偏差,則無源假目標(biāo)的布設(shè)位置如圖2所示。

圖2 無源假目標(biāo)布設(shè)決策位置

(5)

Xf=(S-C/4B)×cos(θm-θsf)+Xm

(6)

Yf=(S-C/4B)×sin(θm-θsf)+Ym

(7)

式中，θr為末制導(dǎo)雷達(dá)波束寬度;θm為導(dǎo)彈來襲方向;θsf為導(dǎo)彈來襲方向與箔條云和導(dǎo)彈連線之間的夾角;R為導(dǎo)彈與有源假目標(biāo)之間的距離;B為末制導(dǎo)雷達(dá)的脈沖寬度;Xm、Xf分別為艦艇距離拖引停止時導(dǎo)彈和無源假目標(biāo)在水平X軸上的位置;Ym、Yf分別為艦艇距離拖引停止時導(dǎo)彈和無源假目標(biāo)在水平Y(jié)軸上的位置。

1.3 無源假目標(biāo)布設(shè)時機(jī)模型

反艦導(dǎo)彈具有一定的抗干擾能力,本文假設(shè)距離拖引超過20 s時距離拖引干擾失效。

艦艇對于無源假目標(biāo)同樣具有一定的識別能力,本文假設(shè)當(dāng)導(dǎo)彈連續(xù)跟蹤無源假目標(biāo)超過15 s時,導(dǎo)彈可識別假目標(biāo)并重新進(jìn)行目標(biāo)搜索。

當(dāng)導(dǎo)彈距離艦艇很近時,無法滿足無源干擾彈的布設(shè)條件,本文假設(shè)無源干擾彈的布設(shè)一定要在距離艦艇3 km外完成且導(dǎo)彈打擊到無源假目標(biāo)的時間不能超過無源干擾的有效時間。

Sms=vm×T1+vm×T2

(8)

vm×T2≥3 km

(9)

式中，Sms為開始轉(zhuǎn)移干擾的距離;vm為導(dǎo)彈飛行速度;T1為距離拖引時間;T2為導(dǎo)彈跟蹤無源假目標(biāo)的時間。

1.4 精確化轉(zhuǎn)移干擾決策模型優(yōu)勢

經(jīng)過分析,在制定決策時無源假目標(biāo)的精確化布設(shè)時機(jī)和位置都依賴距離信息,過去的決策往往只是借助電子戰(zhàn)設(shè)備的方位信息,對于無源假目標(biāo)的布設(shè)時機(jī)和位置都沒有辦法作出精確的決策,導(dǎo)致轉(zhuǎn)移干擾的成功率下降。

基于雷達(dá)距離信息,可以建立精確化轉(zhuǎn)移干擾模型,提高轉(zhuǎn)移干擾的成功率。

1)通過精確化轉(zhuǎn)移干擾模型,可以精確判斷導(dǎo)彈、艦艇和有源干擾假目標(biāo)三者的相對位置,根據(jù)信息庫所掌握的信息可以計算來襲導(dǎo)彈的跟蹤波門以及距離分辨精度等具體信息,借助這些信息可以精確制定無源假目標(biāo)的布設(shè)位置。

2)根據(jù)精確化轉(zhuǎn)移干擾的模型,可以對不同態(tài)勢的來襲導(dǎo)彈作出相應(yīng)的精確決策,解決現(xiàn)有轉(zhuǎn)移干擾決策固化的問題。

1.5 確化轉(zhuǎn)移干擾決策效果分析

轉(zhuǎn)移干擾是為了將導(dǎo)彈的攻擊目標(biāo)從艦艇轉(zhuǎn)移到無源假目標(biāo),若距離拖引停止時艦艇和無源假目標(biāo)同處同一個雷達(dá)波束內(nèi),反艦導(dǎo)彈將會優(yōu)先選擇艦艇作為攻擊目標(biāo),導(dǎo)致干擾失效。在導(dǎo)彈距離艦艇很近時,無源假目標(biāo)將無法起到干擾作用,此時可直接認(rèn)為干擾失敗。當(dāng)距離干擾結(jié)束時,若反艦導(dǎo)彈搜索波束內(nèi)只存在無源假目標(biāo),此時可認(rèn)為干擾有效。

2 轉(zhuǎn)移干擾仿真分析

2.1 仿真輸入?yún)?shù)

考慮海上單艦的防空反導(dǎo)態(tài)勢,艦艇分別針對不同距離下的來襲反艦導(dǎo)彈實施轉(zhuǎn)移干擾,根據(jù)導(dǎo)彈、艦艇和無源假目標(biāo)各自性能、空間位置等關(guān)系設(shè)定如下參數(shù)。

導(dǎo)彈攻擊距離為16 km、導(dǎo)彈來襲方向為225°時,研究在不同距離下開始布設(shè)無源假目標(biāo)的各種情況,分析干擾效果的差異。

對于導(dǎo)彈平臺,設(shè)定參數(shù)如表1所示。

表1 反艦導(dǎo)彈參數(shù)

對于艦艇平臺,設(shè)定參數(shù)如表2所示。

表2 艦艇參數(shù)

對于無源假目標(biāo)發(fā)射裝置,設(shè)定參數(shù)如表3所示。

表3 無源假目標(biāo)參數(shù)

根據(jù)以上參數(shù)可以得出，導(dǎo)彈的距離分辨精度為75 m,艦艇對其拖引速度為20 m/s。艦艇發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈后,應(yīng)該根據(jù)導(dǎo)彈和艦艇之間的距離選擇合適的時機(jī)進(jìn)行距離拖引干擾, 考慮無源假目標(biāo)的反應(yīng)時間為5 s,當(dāng)反艦導(dǎo)彈距離艦艇至少1 500 m時，無源假目標(biāo)就應(yīng)開始布設(shè)。

目前,反艦導(dǎo)彈具有一定抗干擾能力,能夠識別一定時間的距離拖引干擾,當(dāng)距離拖引超過20 s時設(shè)定反艦導(dǎo)彈會識別干擾信號,導(dǎo)致距離拖引失效,因此在干擾決策上要注意拖引時間的控制。

本文通過對比同一來襲導(dǎo)彈在不同的距離下停止距離拖引,仿真分析基于雷達(dá)信息所制定的轉(zhuǎn)移干擾決策的干擾成功率,通過對來襲導(dǎo)彈距離的計算分析,得出合適的干擾距離。

2.2 仿真結(jié)果

圖3表示采取不同距離拖引決策時,艦艇、后拖波門以及無源假目標(biāo)的位置關(guān)系。

通過上述仿真結(jié)果結(jié)合多次仿真實驗可以得到以下結(jié)論:

1)由圖3結(jié)合轉(zhuǎn)移干擾精確化決策模型可知,只要在合理范圍,就可產(chǎn)生較好的干擾效果,當(dāng)導(dǎo)彈攻擊方向轉(zhuǎn)向無源假目標(biāo)時,艦艇可以脫離導(dǎo)彈的攻擊波束范圍內(nèi),此時導(dǎo)彈會選擇無源假目標(biāo)作為攻擊目標(biāo)?，F(xiàn)有轉(zhuǎn)移干擾決策由于缺乏距離信息,無法確定無源假目標(biāo)的具體布設(shè)位置,由圖3c)可以看出,對于同方向不同距離的來襲反艦導(dǎo)彈,由于距離不同,距離拖引結(jié)束后的導(dǎo)彈跟蹤波門大小也不一樣。按照固有決策布設(shè)無源假目標(biāo)會出現(xiàn)假目標(biāo)距離跟蹤波門較遠(yuǎn),此時無源干擾失效,導(dǎo)彈轉(zhuǎn)而擴(kuò)大搜索范圍重新捕捉到艦艇目標(biāo),使得轉(zhuǎn)移干擾失效。

圖3 不同距離下停止距離拖引仿真結(jié)果

2)對于增加的距離信息,可以確定其跟蹤單元的具體大小及位置,對不同情況下的來襲反艦導(dǎo)彈都有對應(yīng)的精確化決策,對解決現(xiàn)有決策固化的問題有較大幫助。

2.3 對于制定決策的幾點建議

1)現(xiàn)有轉(zhuǎn)移干擾不能根據(jù)戰(zhàn)場實時情況來制定相應(yīng)的轉(zhuǎn)移干擾決策,這與目前電子對抗要求的快速性、準(zhǔn)確性不相符,應(yīng)當(dāng)借助距離信息,提高電子對抗的快速反應(yīng),精確打擊能力。

2)基于雷達(dá)探測的反艦導(dǎo)彈的距離信息以及速度信息,可以計算出距離拖引干擾結(jié)束后導(dǎo)彈的跟蹤波門大小,依據(jù)精確化轉(zhuǎn)移干擾決策模型可計算出無源干擾所能產(chǎn)生的最大角度欺騙,若角度欺騙無法滿足干擾要求,則應(yīng)當(dāng)及時采取其他手段來對抗反艦導(dǎo)彈。

3 結(jié)束語

本文提出的基于雷達(dá)和電子戰(zhàn)信息的轉(zhuǎn)移干擾決策方法,可針對不同的反艦導(dǎo)彈威脅態(tài)勢,靈活、快速地給出精確的協(xié)同干擾策略,可一定程度解決基于單一電子戰(zhàn)信息的轉(zhuǎn)移干擾決策方法策略固化及其帶來的干擾效果不確定性問題,從而提高對抗反艦導(dǎo)彈的成功概率。由于本文尚未對協(xié)同策略作出最佳方案,下一步,將基于本文提出的仿真框架進(jìn)一步研究轉(zhuǎn)移干擾效果評估問題。