編隊協同反導的沖淡干擾決策研究＊

（1.中電科技集團公司第二十九研究所 成都 610091）（2.中國船舶重工集團公司第七二三研究所 揚州 225001）

1 引言

反艦導彈因其射程遠、飛行速度快、命中精度高、隱形效果好、威力大和不易攔截等特點，一直成為現代海戰中水面艦艇所面臨的最大威脅［1］。目前，面對反艦導彈的威脅，水面艦艇除了使用諸如火炮、艦空導彈等之類的硬武器進行攔截摧毀外，常采用電子戰系統攜帶的軟殺傷武器對反艦導彈的末制導系統進行有源壓制、有源／無源誘偏等技術措施和手段，以達到干擾和破壞反艦導彈對水面艦艇的跟蹤與攻擊，提高水面艦艇生存力的目的。但在對反艦導彈末制導雷達干擾中，目前應用廣泛的箔條沖淡無源干擾仍是一種最為有效的反導手段之一，因為箔條彈形成的箔條干擾云，不僅具有反射面積大、干擾頻帶寬等特征，而且其空中的漂移速度與艦艇運動速度相近，不易被反艦導彈區分和識別。所以，進一步分析和研究箔條沖淡干擾在艦艇編隊協同反導中的應用，仍具有十分重要的現實意義。

近年來，有關箔條沖淡干擾在單艦防御反導中的應用，包括沖淡干擾模型、干擾時機等方面的研究，已在眾多學者［2～5］的共同努力下取得到了許多成果。而對于編隊協同抗導下的箔條沖淡干擾，應如何合理地分配和調度各艦攜帶的有限箔條干擾資源問題，目前研究甚少。為此，本文從單艦防御反導的沖淡干擾模型設計分析出發，構建水面艦艇編隊協同抗導下的沖淡干擾決策模型，并通過仿真比較，說明其研究方案的有效、可行性。

2 單艦沖淡干擾模型設計

沖淡干擾是指一種用于在來襲導彈的末制導雷達開機前，將干擾彈發射到末制導雷達的搜索范圍內而與目標處于末制導雷達的不同分辨單元中，以形成多個假目標來“沖淡和降低”敵末制導雷達對艦艇的搜索和捕獲概率的電子對抗措施。但在反導應用中，因存在末制導雷達開鎖時間未知、箔條干擾云有限滯空時間以及風速、風向等因素的影響，常使沖淡干擾失效。因此，建立箔條干擾彈發射時機、干擾彈布放位置等模型是十分必要的。

2.1 沖淡干擾發射時機模型

由于沖淡干擾只有在末制導雷達開機前形成才能有效，所以準確把握干擾彈的發射時機是決定沖淡干擾成敗的關鍵。但作為干擾方，當存在對來襲的末制導雷達信號與和參數無先驗知識時，對干擾彈的發射時機把握還是比較困難的。為此，這里將根據反艦導彈在末制導段的雷達工作方式，利用本艦雷達對反艦導彈運動航跡的實時觀測數據，以及箔條干擾彈的滯空時間等，來建立箔條沖淡干擾的發射時機模型。

設雷達發現反艦導彈時的徑距和方位分別為Rt和αt，導彈的飛行速度和航向分別為Vm與Cm，干擾彈發射系統的反應時間、沖淡申請及指控批復時間、干擾彈飛行時間與展開成箔條干擾云的時間總和記為tc，則沖淡干擾的最早有效時間為

而沖淡干擾的最遲有效時間tcmin，理論上應在末制導雷達開鎖前，即取

其中，RB為末制導雷達開鎖時反艦導彈距離本艦的徑距。但因RB未知，造成對tcmin無法確定，所以為了有效地實施沖淡干擾，這里我們根據箔條彈的滯空時間tc0，按如下方法選取最遲有效時間tcmin：

當tc0≥tcmax時，可取tcmin＝tc＋ΔR／Vm

當tc0＜tcmax時，可取tcmin＝tc0＋tc

其中，ΔR為末制導雷達的距離分辨率。顯然，當選取的沖淡干擾發射時機t∈［tcmin，tcmax］時，若末制導雷達還沒開鎖，則選取的沖淡干擾發射時機是有效的。但若取t∈［tcmin，tcmax］時，末制導雷達已開機，則這時可應用干擾機對反艦導彈的末制導雷達實施有源壓制干擾，通過縮小末制導雷達的探測暴露區來配合沖淡干擾的實施。這里，有源壓制干擾的時間應以箔條彈發射到展開形成段為準，當發射的箔條彈已展開形成箔條云后，關閉干擾機。

2.2 干擾彈布放位置模型

沖淡干擾通常是對來襲的敵反艦導彈末制導雷達開機之前，將干擾彈發射到受掩護目標1km 左右上空的雷達搜索范圍內，并使形成的箔條干擾云與受掩護目標處于雷達不同的分辨單元，以降低敵末制導雷達的捕獲概率。這里，因對末制導雷達的搜索規律未知，故需在艦的周圍設置左前、右前和左后、右后四個沖淡誘餌，才能得到有效保護。

由于沖淡干擾假目標發射的方向與位置取決于末制導雷達的距離和角度分辨力，以及風速、風向。于是，根據反艦導彈的來襲方向，干擾彈的布放模型為

發射的水平距離：

發射的高度：

發射的徑距：

四彈發射的舷角：

發射的仰角：

式中，ΔR為末制導雷達的距離分辨率；Δt為期望的沖淡干擾時間，可用代替，tc為干擾系 統反應時間（含發射和展開時間）；Rt，α，β分別為干擾彈發射時導彈相對于本艦的徑距、方位和俯仰；Vf為風速，Cf為風向；θB為末制導雷達的最小視角；Vfd為箔條下降速度。

3 編隊協同沖淡干擾模型設計

編隊協同反導是水面艦艇編隊對空防御中的一個關鍵問題，也是一個中心問題。為了輔助指揮員能在瞬息萬變的戰場態勢下根據編隊攜帶的有限干擾資源、戰術要求，合理分配和調度編隊的反導資源，以便能迅速、準確、有序地進行干擾決策，這里，本文根據來襲導彈對各艦的攻擊方向，建立編隊威脅矩陣，然后根據編隊指控對戰場態勢的綜合分析，按威脅度最大原則協同分配各艦干擾子系統中的箔條干擾資源，以實現編隊協同的全局優化沖淡干擾布局。

3.1 威脅矩陣模型

假設艦艇編隊的艦數為M，來襲的導彈數為N，導彈來襲方向為Cmi，導彈的速度為Vmi（i＝1，2，…，N），則來襲導彈對編隊的威脅矩陣為

其中，Qij為第i艘艦受第j枚導彈的威脅度，可由航路捷徑、來襲速度、飛抵時間和攻擊高度的模糊隸屬度的加權確定。即

式中，wi（i＝1，2，3，4）分別為導彈的航路捷徑、來襲速度、飛抵時間和攻擊高度的權重因子，且的取值可參考文獻［7］確定。

3.2 協同反導優化分配算法

面對多方向來襲的反艦導彈對水面艦艇編隊形成的威脅，合理分配和協同調度編隊的反導資源顯然是十分重要的。這里，本文視各艦為編隊的獨立決策子系統，根據來襲導彈對水面艦艇編隊構成的威脅矩陣，按威脅度最大原則優先分配各子系統中的干擾資源，同時再根據來襲導彈對鄰艦形成的威脅，合理調度相鄰艦中的干擾資源，以達到編隊全局優化布局干擾資源的目的。

假設艦艇編隊的艦數為M，來襲的導彈數為N，第j枚導彈對和第i艘艦的威脅度為Qij（i＝1，2，…，M，j＝1，2，…，N），則算法的具體步驟描述為：

Step1：根據導彈對艦構成的威脅，設置威脅度閾值QC；

Step2：根據整個戰場來襲導彈對編隊各艦的態勢，計算威脅矩陣J，并將其中威脅度小于QC的元素置0，且記Ci為第i艘艦受威脅度非零的導彈集合，i＝1，2，…，M，記Dj為第j枚導彈對受威脅艦的集合，j＝1，2，…，N，并記Ω＝｛Dj｜j＝1，2，…，N｝；

Step3：對Ci中的導彈按威脅度遞減排序，i＝1，2，…，M；

Step4：以Ci（i＝1，2，…，M）中的第一威脅度值，將Ci遞減排序，不妨設排在最前面的為Ck，1≤k≤M；

Step5：先取Ck中威脅度最大值所對應的導彈，如j，調度第k艦上的干擾資源進行按單艦防御沖淡干擾布放，然后再取Dj中下一個威脅度大的艦，如p，對導彈j進行沖淡干擾布放，但此時，一方面應檢查p艦發射的干擾彈是否在導彈j的搜索范圍內，若不在，則取消該干擾彈的發射；另一方面，若p艦發射的干擾彈與前面已發射的干擾彈處于末制導雷達的同一分辨單元內，則也取消該干擾彈的發射；再一方面，若p艦發射的干擾彈，其位置與導彈j位置的連線上若出現其它鄰艦，則同樣要取消該干擾彈的發射，以確保沖淡干擾的布局對鄰艦不造成新的威脅；

Step6：當Dj中對應的艦已全布局完成后，置Ω＝Ω-｛Dj｝；

Step7：當Ω＝φ時，說明已分配完畢，終止運行。否則轉至步驟五，繼續協同分配。

4 仿真分析

為了說明上述編隊協同沖淡干擾分配的合理、有效性，這里，假設水面艦艇數為三艘，來襲的反艦導彈有五枚，編隊的隊形和導彈的來襲方向，如圖1所示。

圖1 戰場態勢

根據以上的條件進行模擬仿真。以下為了便于仿真分析，在分析過程中選取單枚反艦導彈在編隊未協同配合和編隊協同配合兩種情況下進行分析。編隊未協同配合沖淡干擾下，沖淡干擾的釋放位置如圖2所示。

圖2 編隊未協同配合下沖淡干擾釋放位置

編隊協同配合沖淡干擾下，沖淡干擾的釋放位置如圖3所示。

在圖2中，明顯可以看出三角形的箔條彈位置重復了，應該合并。在圖3中合并了該合并的箔條彈，減小了膽量的消耗。

圖3 編隊協同配合下沖淡干擾釋放位置

5 結語

為了提高艦艇編隊協同抗導的作戰效能，輔助指揮員能在瞬息萬變的戰場態勢下根據編隊攜帶的有限干擾資源和戰術要求，合理分配和調度編隊的反導資源，以便能迅速、準確、有序地進行干擾決策，這里，本文根據來襲導彈對各艦的攻擊方向，建立編隊威脅矩陣，然后根據編隊指控對戰場態勢的綜合分析，按威脅度最大原則協同分配各艦干擾子系統中的箔條干擾資源，以實現編隊協同的全局優化沖淡干擾布局。

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