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反舰导弹抗干扰试验推演系统设计与实现

2018-11-06郑守铎

兵器装备工程学报 2018年10期
关键词:实体模型有源反舰导弹

方 良,郑守铎

(中国人民解放军92941部队, 辽宁 葫芦岛 125000)

反舰导弹的抗干扰能力直接决定着其作战效能。随着舰载有源干扰、无源干扰、舷外有源干扰装备的不断应用,新型反舰导弹所面临的干扰环境也越来越复杂,受干扰的可能性也越来越大。为了更好地制定反舰导弹抗干扰试验方案,提高反舰导弹抗干扰试验水平,有必要开发反舰导弹抗干扰试验推演系统。

本文从反舰导弹雷达导引头的工作原理出发,建立反舰导弹抗干扰试验实体模型及行为模型,实现反舰导弹抗干扰试验推演系统。通过试验推演,优化试验方案,增强对反舰导弹抗干扰能力的检验,具有重要的军事意义。

1 反舰导弹抗干扰试验推演系统组成

本文讨论的反舰导弹抗干扰试验推演系统,主要模拟反舰导弹突防时面临的海上干扰对抗过程,反舰导弹抗干扰试验推演系统的组成如图1所示。该系统主要由实体模型、行为模型和操作员系统三部分组成,其中实体模型主要包括导弹运动模型、水面舰艇模型、箔条干扰模型、角反射体干扰模型、舷外有源干扰模型等。行为模型介入实体模型,其工作是根据战场态势、战术知识库和作战规则库实时自动地做出战术决策并执行战术动作,给实体模型发出相应命令和控制信号,如平台机动、干扰释放等,它使实体模型具有自治性。操作员系统用于对CGF仿真实体的管理和控制,包括想定编辑、任务分配、初始化,启动和干预CGF实体的自治行为[1-4]。

红方舰艇CGF(CGF:计算机生成兵力)实体根据试验任务想定方案,发射反舰导弹CGF实体,反舰导弹CGF实体飞向蓝方舰艇平台,蓝方舰艇平台雷达和侦察装备探测和侦收反舰导弹信息,根据目标信息,可由行为模型根据战术规则库自动进行对抗战术决策,也可以由指挥员根据时机下达命令进行干扰对抗,释放各种干扰,反舰导弹CGF实体进行抗干扰对抗,最后由效能评估模型进行效能评估,完成试验方案推演。

2 反舰导弹抗干扰试验推演系统模型

反舰导弹抗干扰试验推演系统模型包括实体模型和行为模型。实体模型主要包括反舰导弹运动模型、舰艇平台及干扰运动模型、舷外有源干扰模型及导弹的跟踪模型。

2.1 导弹运动模型

在没有干扰的情况下,反舰导弹末制导雷达跟踪舰船能量中心,在舰船进行干扰条件下,导弹的跟踪阶段分为两个部分。第一阶段末制导雷达跟踪舰船和干扰的能量中心(质心),随着导弹的接近、舰船的规避及干扰的运动,质心点将发生变化,导弹飞临可分辨距离后,末制导雷达将会转向跟踪干扰或者舰船目标。导弹采用比例导引法,导弹的运动模型为:

xm(k)=xm(k-1)+vm·t·cos(φ)

(1)

ym(k)=ym(k-1)+vm·t·sin(φ)

(2)

式中:vm为导弹的飞行速度,φ为导弹的跟踪角。

2.2 舰艇平台及干扰运动模型

以简化模型计算T时刻舰艇的几何中心坐标值:

xsh=Tvssinθ

(3)

ysh=Tvscosθ

(4)

式中:xsh为舰艇x轴位置,ysh为舰艇y轴位置,vs为舰艇航速,θ为舰艇航向角。

拖带式舷外有源干扰主要受拖曳线长度的限制,拖曳线长度为l,则T时刻舷外有源诱饵的位置为:

xw=xsh+(Tvs+l)sinθ

(5)

yw=ysh+(Tvs+l)cosθ

(6)

箔条干扰主要受风速、风向、发射距离及角度的影响,T时刻箔条干扰的位置为:

xb=xsh+Lsinα+Tvfsinβ

(7)

yb=ysh+Lcosα+Tvfcosβ

(8)

式中:L为箔条发射距离,α为箔条发射角度,Vf为风速,β为风向。

角反射体干扰主要受海流的流速和流向影响,T时刻角反射体的位置为:

xj=xsh+Tvhsinω

(9)

yj=ysh+Tvhcosω

(10)

式中:Vh为海流流速,ω为海流流向。

2.3 舷外有源干扰诱饵模型

舷外有源诱饵通过转发末制导雷达信号,对雷达导引头进行干扰,因此,舷外有源诱饵干扰的实质是质心干扰效应。末制导雷达接收到舷外有源干扰信号功率为[5-6]:

(11)

式中:Pj为舷外有源干扰功率,Gt为末制导雷达天线增益,λ为末制导雷达波长,γ为极化损失。

舷外有源干扰等效雷达截面积为:

(12)

式中:Pt为末制导雷达功率,Gt为末制导雷达天线增益。

2.4 导弹跟踪模型

导弹飞临可分辨距离前,导弹跟踪舰艇和干扰的能量质心[7-11]。导弹的跟踪点坐标为:

(13)

(14)

式中:xg、yg为干扰的坐标位置,σg为干扰等效雷达截面积,σs为舰艇等效雷达截面积。

2.5 推演系统行为模型

推演系统行为模型包括舰艇的行动规划和动作执行,舰艇通过战场态势数据解算,规划舰艇的干扰方案,确定舰艇的规避动作方案,如何进行舰艇机动,舰艇根据行动规划执行相应动作。

3 反舰导弹抗干扰试验推演系统仿真推演

仿真场景如下:反舰导弹航速300 m/s,末制导雷达开机距离12 km;舰艇航速25节,雷达截面积为3 000 m2;弹目距离6 km发射箔条弹,箔条弹发射距离为100 m,发射方向为右舷135°,箔条云雷达截面积为9 000 m2;风速为8 m/s。舰船初始航向为30°,箔条右舷135°发射后机动方向为90°,风向为245°,仿真结果如图2所示。飞行结束时导弹与舰艇的最小距离为445 m。图中三角形轨迹为舰艇航迹,菱形航迹为箔条云运动航迹。

仿真场景如下:反舰导弹航速300 m/s,末制导雷达开机距离12 km;舰艇航速25节,雷达截面积为3 000 m2;舰艇拖带舷外有源诱饵,拖缆长度为200 m,弹目距离10 km舷外有源诱饵释放干扰,舷外有源诱饵形成的雷达截面积为6 000 m2。舰船航向为30°,导弹舰尾方向来袭,仿真结果如图3所示。飞行结束时导弹与舰艇的最小距离为136 m。图3中三角形轨迹为舰艇航迹,菱形航迹为舷外有源诱饵运动航迹。

通过抗干扰试验仿真推演,可以初步了解反舰导弹抗干扰试验的效果,为反舰导弹抗干扰试验的开展奠定基础。

4 结论

本文从反舰导弹雷达导引头的工作原理出发,建立反舰导弹抗干扰试验实体模型及行为模型,实现反舰导弹抗干扰试验推演系统。通过反舰导弹抗干扰试验推演,优化试验方案,增强对反舰导弹抗干扰能力检验,具有重要的军事意义。

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