基于兼容空域的电子战目标优选*

孟祥宇　孙　翼

(1.海军大连舰艇学院训练部　大连　116018)(2.海军大连舰艇学院研究生一队　大连　116018)



基于兼容空域的电子战目标优选*

孟祥宇1孙翼2

(1.海军大连舰艇学院训练部大连116018)(2.海军大连舰艇学院研究生一队大连116018)

摘要在复杂的海上综合态势下，如何为电子战系统选取最优的抗击目标，充分发挥电子战箔条质心干扰的防御能力，实现舰载软硬武器协同反导最大效能，保护舰艇安全是一个新的问题。论文以此为研究重点，提出了基于兼容空域的电子战目标优选方法，根据电子战质心干扰原理建立了兼容空域下电子战干扰目标的优选准则，随后依据此原则建立电子战干扰目标优选流程，最后利用实例对优选方法进行了验证，其结果可以为部队训练和作战提供一定的理论依据。

关键词兼容空域; 电子战; 防空反导; 目标优选

Class NumberE917

1引言

在海上实际作战中舰艇需要面对来自不同平台进行的多批次多航路攻击，给舰艇安全带来了严重的威胁，电子战箔条质心干扰作为舰艇末端防御的重要手段在防空反导中具有重要作用。但箔条质心干扰与硬武器使用存在一定的干扰情况，不合理分配电子战抗击目标会降低舰艇硬武器系统作战效能甚至无法使用，这就需要舰艇结合软硬武器的使用需求对来袭目标进行火力分配。电子战系统所分配的抗击目标满足多个需求，一方面在硬武器系统给定抗击目标后所布放的箔条质心干扰弹不会影响硬武器系统的作战使用；另一方面，所布放的干扰箔条质心干扰弹能够较好地对反舰导弹进行干扰到达保护舰艇安全的目的。本文就以此为重点分析研究基于兼容空域的电子战目标优选问题。

2概述

舰艇质心干扰系统与舰空导弹系统的兼容空域是指舰艇运用软硬武器协同抗击反舰导弹时在舰艇周围存在一个空域，当舰艇在该空域内布放质心干扰弹时，可以确保在整个抗击反舰导弹的过程中该干扰诱饵不会进入舰空导弹跟踪雷达的照射范围内，从而对舰艇的舰空导弹系统构成干扰，实现箔条质心干扰和舰空导弹系统协同使用，提高舰艇整体抗击反舰导弹的拦截概率，达到保存舰艇生命力的目的。

兼容空域范围内电子战目标优选是指舰艇在抗击多批次导弹攻击时必须为每一批目标分配武器单元进行抗击，在此情况下必须首先计算出所有硬武器系统抗击目标的兼容空域，并根据电子战质心干扰的原理定量计算出在何种态势下布放箔条质心干扰弹能使所电子战系统所抗击的目标与目标舰艇的距离最大，则选取该目标为兼容空域内电子战优选目标。

3基于兼容空域的电子战目标优选方法

3.1运动模型

3.1.1舰艇运动模型

舰艇为匀速直线运动，其运动模型如下

(1)

式(1)中，t代表反导时刻(t=0为箔弹成云时刻)，TC代表舰艇的真航向，Vs代表舰艇的运动速度，(xs(t)，ys(t))表示舰艇的质心点的坐标。

图1　舰艇、导弹、干扰诱饵运动态势图

3.1.2导弹运动模型

1)反舰导弹的初始位置(即箔条干扰你弹成云时刻)，其初始位置模型为

(2)

式(2)中，Dsm为初始时刻反舰导弹到舰艇之间的距离，φm为反舰导弹来袭舷角。

2)反舰导弹的运动方程:

首先需要确定目标舰艇与箔条干扰云所形成的质心点，设末制导雷达波束角为θM，目标舰艇与干扰云对末制导雷达的张角为θ，质心点与目标舰艇对末制导雷达张角为θ1，干扰云与质心点对末制导雷达的张角为θ2，其关系可以表示为

(3)

质心点的坐标取决于目标舰艇与干扰云的有效雷达反射面积σ1、σ2。其比例关系与所对应的质心点与目标舰艇、质心点与干扰云的距离关系为

(4)

其次，依据上述关系可以求出质心点的坐标:

(5)

再根据三角函数分别求出目标舰艇与导弹距离Dsm(t)，干扰云与导弹距离Drm(t)，质心点与导弹距离Dcm(t)，目标舰艇与干扰云距离Dsr(t):

(6)

质心干扰成功反舰导弹跟踪干扰云，其运动方程为

(7)

3.1.3干扰诱饵运动模型

箔条云的运动模型主要考虑箔条云的布放初始位置和战场风向、风速对其影响，因此箔条云的运动方程比较简单，表达式如下:

1)箔条云的初始位置:

(8)

式(8)中，Dsc表示箔条云与舰艇之间的距离，φc表示箔条云的布放舷角，(xc(0),yc(0))为箔条云的初始坐标。

2)箔条云的运动方程:

(9)

式(9)中，vw表示海战场的风速，φw表示海战场的风向，(xc(t),yc(t))表示箔条云t时刻随风向风速变化的坐标。

3.2目标优选准则

3.2.1软硬武器兼容使用准则

设舰艇周围空域为AS，其表达式为

AS={φ1,φ2,φ3,…,φI,…,φ360}

(10)

任意布放方案条件下在任意时刻t，其冲突预测公式为

(11)

式(11)中，当It=0时，判定为冲突，当I=1时判断为不冲突，θMSC表示舰艇与反舰导弹中心线到舰艇与箔条质心干扰云中线夹角，θ0.5表示舰空导弹制导雷达半波束角，θR表示箔条干扰云遮蔽角。

AφM={φI|φI=1，0≤I≤360}

(12)

3.2.2威胁目标与舰艇距离最大准则

反舰导弹都具有一定的杀伤范围，为确保舰艇安全在进行电子战质心干扰时必须使反舰导弹与舰艇的最小距离大于这个杀伤范围，质心干扰的目的是在拦截过程中尽可能使干扰云舰艇拉开距离。距离最大准则就是在一定的战场态势下为电子战系统优选干扰目标时，根据电子战质心干扰的原理计算出对每一批目标进行抗击时，在作战时间范围内目标与舰艇的最小距离。然后对各目标与舰艇的最小距离进行比较，其中最小距离最大目的标作为优选目标。设威胁目标群Ti:

Ti={T1,T2,T3,…,Tn}

(13)

目标群Ti与舰艇的最小距离表示为

Di={D1,D2,D3,…,Dn}

(14)

则目标群Ti中与舰艇的最小距离最大的目标为优选目标，其表达式为

T优=min{D1，D2,D3，…，Dn}

(15)

4兼容空域范围内电子战目标优选模拟仿真

4.1仿真流程

下面根据兼容空域电子战目标优选准则制定模拟仿真流程，具体如图2。

4.2仿真模拟

根据海战场的实际情况进行模拟仿真，依据制定目标初选以及优选的原则对目标进行筛选，并最后为电子战系统选取最优目标进行抗击。

战场态势设定:我水面舰艇航行速度vs=10m/s，战场风舷角φw=30°，风速vw=6m/s，干扰弹布放距离200m，箔条干扰云半径100m。

图2　冲突预测流程图

电子战候选干扰目标设定见表1。

表1　电子战候选干扰目标设定

1)计算各目标的协同反导兼容空域

1号目标的协同反导兼容空域:从图1可知2号目标兼容空域A2为:67°～350°；2号目标的协同反导兼容空域:从图3可知3号目标兼容空域A3为:67°～290°；3号目标的协同反导兼容空域:从图4可知6号目标兼容空域A6为:1°～6°∪166°～360°；4号目标的协同反导兼容空域:从图5可知9号目标兼容空域A9为:1°～6°∪232°～360°。

图3　1号目标协同反导兼容空域

图4　2号目标协同反导兼容空域

图5　3号目标协同反导兼容空域

图6　4号目标协同反导兼容空域

2)计算各目标的综合协同反导兼容空域

通过计算对每一批目标求解兼容空域，对四批目标的兼容空域求交集得出综合反导兼容空域A综合:

(16)

A综合=A2∩A3∩A16∩A9={x|232°≤x≤290°}

计算综合系协同反导兼容空域，如图7所示。

3)计算各批目标与舰艇的最小距离

在360°空域范围内布放箔条干扰弹对各目标实施质心干扰，计算反舰导弹与目标舰艇最小距离。

图7　综合协同反导兼容空域

从图8～图11可知，1号目标质心干扰弹最佳布放方位为295°，其所对应的最大距离为396.95m，导弹到达时间为62s；2号目标质心干扰弹最佳布放方位为289°，导弹到达时间为54s，其所对应的最大距离为635.36m；3号目标质心干扰弹最佳布放方位为201°，导弹到达时间为39s，其所对应的最大距离为742.38m；4号目标质心干扰弹最佳布放方位为201°，导弹到达时间为39s，其所对应的最大距离为742.38m。

4)综合兼容空域范围内求解最佳目标

计算在综合兼容空域范围内各目标与舰艇的距离:

图8　1号目标与舰艇的距离

图9　2号目标与舰艇的距离

图10　3号目标与舰艇的距离

图11　4号目标与舰艇的距离

图12　2号目标与舰艇的距离

图13　3号目标与舰艇的距离

从图12～图15可知，1号目标在综合兼容空域范围内质心干扰弹最佳布放方位为290°，其所对应的反舰导弹最大距离为403.99m，导弹到达时间为64s；2号目标在综合兼容空域范围内质心干扰弹最佳布放方位为289°，其所对应的反舰导弹最大距离为635.36m，导弹到达时间为54s；3号目标在综合兼容空域范围内质心干扰弹最佳布放方位为232°，其所对应的反舰导弹最大距离为497.95m，导弹到达时间为39s；4号目标在综合兼容空域范围内质心干扰弹最佳布放方位为290°，其所对应的反舰导弹最大距离为613.06m，导弹到达时间为44s。

图14　6号目标与舰艇的距离

图15　9号目标与舰艇的距离

4.3仿真分析

通过仿真最后可以得出在综合兼容空域范围内各目标的最佳干扰方案如表2。

表2　战场环境仿真目标设定

通过表2可以看出，在综合兼容空域范围内布放质心干扰弹对3号目标具有最好的干扰效果，此时反舰导弹与我目标舰艇的最大距离达到635.36m，然后是9号目标，导弹最大距离613.06m，再次是6号目标，导弹最大距离97.95m，最后是2号目标，导弹最大距离403.99m。

根据目标与舰艇距离原则对目标进行排序如表3。

表3　战场环境仿真目标设定

通过目标优选准则的最后判定，2号目标为最终电子战系统的优选目标。

5结语

本文以水面舰艇软硬武器协同反导为作战背景，重点研究基于软硬武器兼容空域的电子战目标优选问题。通过本文的研究，提出了电子目标优选的判定准则，依据准则构建了目标优选的理论计算模型，并依此设计了目标优选的仿真模拟流程，在实战情况下对电子战目标优选方法进行了仿真，利用电子战目标优选模型和准则对所有电子战干扰候选目标进行优选，计算出最优干扰目标。本文所研究的内容可以为部队作战和训练提供有力的理论依据。

参 考 文 献

[1] Ninth International Confernce on Electromagnetic Compatibility[C]//1994.

[2] Violette Noeman JL.Write RJ.violette Michael F.Electromagnetic compatibility handbook[M].New York:Van Norstrand Reinhold Company Inc,1987.

[3] 戎华.海战场环境研究[D].大连：海军大连舰艇学院,2012.

[4] 高东华,俞跃,李伟.舰艇电子对抗战术[M].北京：解放军出版社,2004.

[5] 孙荣奖.新型956舰艇电子对抗作战使用研究[D].大连:海军大连舰艇学院，2008.

[6] 陆永红.舰载防空武器使用[C]//水面舰艇理论研讨会论文集,2003.

[7] 边翔,沈治河,邓可等.浅析美俄航母末端防空系统[J].飞航导弹,2010(6):38-42.

[8] 朱景明.舰船软/硬武器一体化点防御系统研究[J].北京：航天电子对抗,1997(4):16-22.

[9] 纽伯科耶夫.迟国良译.地空导弹射击[M].北京：空军第五研究所出版社，1983:161-165.

[10] 战术教研室编.外国(地区)海军兵力作战运用[M].大连:海军大连舰艇学院,2002.

[11] 舰空导弹武器系统超视距协同制导技术[R].内部资料.

[12] 726-4 无缘/光电干扰分系统与726-5激光告警系统[R]，内部资料.

[13] 姜宁.舰载电子战系统[M].北京:解放军出版社，2005(7).

[14] 方立恭.航空导弹武器系统及战斗使用[D].大连:海军大连舰艇学院，1995.

[15] 原超.051C型舰防空体系战法研究[D].大连:海军大连舰艇学院，2007.

Electronic Warfare Preferably Based on Compatible Airspace

MENG Xiangyu1SUN Yi2

(1.Training Department, Dalian Naval Academy of PLA， Dalian116018)(2.No.1 Brigade of Graduate Student, Dalian Naval Academy of PLA， Dalian116018)

AbstractIn the comprehensive situation under complex sea, how to select the best system for electronic warfare against target, give full play to the electronic warfare chaff centroid jamming capability, achieve shipboard hard weapon cooperation anti missile maximum efficiency and protection of ship safety is a new problem. Based on this principle, the optimization method of the electronic warfare target is proposed, which is based on the principle of centroid jamming, and the optimization process of the target is set up.

Key Wordscompatible airspace, electronic warfare, air defense anti missile, objective optimization

* 收稿日期：2015年11月7日,修回日期：2015年12月26日

作者简介：孟祥宇，男，硕士，工程师，研究方向：数据控掘。孙翼，男，硕士，研究方向：海军指挥信息系统作战与使用。

中图分类号E917

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.05.006