反舰导弹雷达导引头试验数据动态处理模型设计

白晓煊

摘 要

为了研究反舰导弹在干扰下的命中概率，建立了一种新的反舰导弹导引头抗干扰性能试验的数据动态处理模型。该模型将导引头外场静态试验数据进行转换处理，生成反舰导弹飞行控制参数，与弹道解算计算机进行数据交换，模拟反舰导弹攻击目标的全过程，最终给出反舰导弹命中概率。

【关键词】末制导 抗干扰 试验数据 模型 弹道解算

以往外场试验一般采用导引头单机特征参数，虽然这些参数是通过大量数据表述的，但不能与反舰导弹飞行发生闭环控制关系，因此无法评估电子干扰对反舰导弹的实际影响，而采用大量实弹试验又不现实。反舰导弹导引头试验数据动态处理模型对外场单机静态试验数据进行一系列计算处理，代入计算机弹道仿真模型中的“实际弹道”，将对应于某一时刻的导引头静态试验数据折算成反舰导弹弹上导引头在该时刻的飞行控制参数，对反舰导弹形成闭环控制，最终得出反舰导弹脱靶量或者命中概率。

1 模型设计原则及功能结构

1.1 设计原则

模型设计遵循以下原则：

（1）根据国内外反舰导弹仿真模型理论和一般建模原则，建立飞行速度可调、弹道参数可调、控制特性可变的反舰导弹自导段通用型理论模型；

（2）根据反舰导弹攻击特点和水面舰艇的空间结构及运动特征，建立结构尺寸可调、运动参数可变的水面舰艇结构特征模型；

（3）根据导弹模型输出数据及其工作时序，确定导引头起控时刻，形成导引头输出量纲转换、干扰属性判别、静/动态数据转换、脱靶量解算等系列程序。

1.2 功能结构

反舰导弹雷达导引头试验数据动态处理模型具备以下功能：

（1）完成对导引头静态试验数据的预处理，形成具有一定规律和可信度的平台输出数据；

（2）根据反舰导弹、观察舰（导引头载舰）、目标舰及虚拟目标之间的三维位置关系，将观察舰相对于目标舰和虚拟目标的俯仰误差和偏航误差转换为反舰导弹相对于目标舰和虚拟目标的俯仰误差和偏航误差；

（3）完成三种通用弹道的设计，包括低弹道、高弹道和混合弹道，并针对每种弹道研究在不同状态下的试验数据对反舰导弹飞行弹道轨迹和脱靶量的影响。

根据以上设计原则及实现功能，模型结构设计如图1所示。

模型输入数据包括三类：观察舰信息、目标舰信息和导引头误差信息。数据预处理模块对输入数据进行去奇异值、干扰属性判别、滤波和插值处理。高弹道仿真、低弹道仿真和高低混合弹道仿真模块都属于通用理论仿真模块，对于这三种典型弹道，在仿真设计过程中，有如下假设：反舰导弹视为可控制点、反舰导弹在飞行中速度保持不变、反舰导弹不受射程限制、反舰导弹受到过载限制、反舰导弹的控制系统存在时间延迟。

2 模型功能实现

2.1 试验数据预处理

试验数据预处理流程图如图2所示。

按需求截取观察舰、目标舰及导引头误差试验数据，对截取的数据进行坐标转换、干扰属性判别及滤波处理。

2.1.1 坐标转换

以试验数据所在的坐标系称为地面坐标系。我们定义平台坐标系，以便进行弹道设计。把察测舰的初始位置设置为平台坐标系的原点，把观察舰和目标舰的初始位置水平投影的连线设为X轴，Z轴与X轴所在平面为水平面，Y轴垂直于水平面，该坐标系为右手坐标系，反舰导弹的初始位置定义在Y轴上。坐标转换就是将地面坐标系中的试验数据转换到平台坐标系中，依据已有公式转换即可，不做赘述。

2.1.2 干扰属性判别

对导引头误差数据进行干扰属性判别，将同一时间段内的方位角误差、俯仰角误差、距离误差、战斗指令和备用参数用图形进行描述，判别误差数据由几类干扰组成，继而对每一类干扰判别其干扰属性。其中，干扰属性包括暴露位置、暴露方向、不暴露位置和方向、无误差和其他干扰五类。

2.1.3 数据滤波

试验数据滤波分为去异常值和滤波两部分。在完成试验数据去异常值处理后，得到较为平滑的数据曲线；滤波处理则是为了进一步消除试验数据中存在的干扰误差，得到更为理想的平滑数据。根据实际应用情况与多次试验探索，本模型中采用低通滤波，截止频率设计为30Hz。

2.2 数据动态处理

2.2.1 数据转换

将完成坐标转换、干扰属性判别和滤波处理后的导引头试验数据代入模型中，获得与导引头数据相对应的同一时刻的导弹弹道参数，即导弹实际控制量。弹道解算计算机以该控制量为参量，处理得到下一时刻的导弹弹道参数。

2.2.2 导弹飞行趋势模型解算

数据转换处理后，得到反舰导弹自导段运行的弹道飞行轨迹。其中，导弹初始航向、飞行速度和航向修正函数在自导段仿真模型中设置并利用计算机弹道仿真程序画出导弹飞行趋势线。

2.3 制导命中估计

根据导弹飞行趋势线和目标舰的位置坐标，找出导弹与目标舰的最小距离，作为导弹落差点，并建立导弹落点散布图，统计制导命中概率P制导命中。P制导命中的大小取决于导弹落点（导弹实际弹道与命中平面交点）的散布特征和目标命中面积的大小。一般认为落点在命中平面上按正态分布，且互相独立。落点的散布中心坐标为my、mz，落点散布的概率偏差为Ey、Ez，目标命中面积为S，则通过下面的公式，可以求出P制导命中，其中ρ是相关系数。

3 结束语

众所周知，电子战装设备具有复杂性和不确定性，反舰导弹在电子战设备实施干扰的情况下命中概率降低，而电子干扰下反舰导弹的命中概率是评估导弹作战性能的关键指标。本文通过对导引头外场静态试验数据进行截取、坐标转换、统计分析等预处理工作，得到导引头的跟踪性能评价参数；然后，进行试验数据动态处理，代入模型转换成控制弹上导引头的运动参数，并模拟导弹飞行特性；最终，分析干扰条件下导弹命中概率，评估反舰导弹抗干扰效果。

参考文献

[1]陆伟宁.弹道导弹攻防对抗技术[M].北京：中国宇航出版社，2007.

[2]王国玉，王连栋.雷达对抗试验替代等效推算原理与方法[M].北京：国防工业出版社，2002.

[3]GJB6091-2007.弹道导弹导引雷达抗干扰内场仿真试验方法[S].中华人民共和国国家军用标准，2007.