箔條質心干擾與艦空彈反導沖突預測問題研究＊

孫 翼 韓 龍

（海軍大連艦艇學院研究生一隊 大連 116018）

箔條質心干擾與艦空彈反導沖突預測問題研究＊

孫 翼 韓 龍

（海軍大連艦艇學院研究生一隊 大連 116018）

現代海戰中箔條彈與艦空導彈綜合使用中存在的電磁干擾沖突嚴重制約了艦艇的防空反導能力。論文重點針對電磁干擾沖突問題，提出了沖突預測判斷原則，構建了沖突預測理論模型，并基于模型采取遍歷運算方法對箔條質心干擾與艦空導彈沖突預測進行模擬仿真，對沖突判斷模型進行了驗證，其結果與實際相吻合。論文的研究可為提升箔條彈與艦空導彈協同作戰效能，提高防空反導能力提供重要思路。

軟硬武器；防空反導；協同使用；沖突預測

Class NumberE824

1 引言

隨著現代海戰反艦導彈技術和裝備的迅速發展，水面艦艇面臨的威脅日益嚴峻。以箔條彈和艦空導彈為代表的艦艇軟硬武器的協同使用成為艦艇提升其防空反導能力的重要手段。但是，由于箔條彈和艦空導彈在空域內綜合使用存在一定的沖突，箔條云覆蓋范圍與艦空導彈跟蹤波束照射范圍發生重疊，導致防空反導效能的下降，甚至反導失敗。基于上述背景，論文以箔條質心干擾和艦空導彈為代表，針對水面艦艇軟硬武器在防空反導中的協同問題展開分析，提出了箔條質心干擾與艦空導彈沖突判斷的基本原則，構建了艦艇軟硬武器沖突預測模型，并進行了模擬仿真。本文的研究將對提高提升我軍水面艦艇軟硬武器在防空反導中的協同使用，提升我軍水面艦艇生存力具有重要的理論研究和軍事應用價值。

2 沖突預測模型

2.1 沖突預測判斷基本原則

從圖1、圖2可知，示意圖A表示箔條干擾彈成云時刻，即t＝0時刻；示意圖B表示經過時間t的變化，由于艦艇、箔條云、反艦導彈的相對運動致使雷達跟蹤波束與箔條云遮蔽范圍發生重疊，從而使箔云與艦空導彈作戰使用產生沖突。

圖1 沖突預測示意圖A

圖2 沖突預測示意圖B

因此，根據箔條質心干擾彈和艦空導彈系統的作戰需求，結合實際作戰的使用情況，提出以下沖突預測判斷原則：

1）將艦艇與導彈質心點連線和艦艇與干擾云質心點連線夾角θmsc作為判定箔條與艦空導彈系統作戰使用沖突的指標，當艦空導彈系統制導雷達波束與箔條云的雷達遮蔽范圍發生重疊或相切時，即θmsc≤θ0.5＋θR，箔條云會進入雷達跟蹤波束范圍內嚴重影響或衰減制導雷達的精度，甚至導致制導雷達丟失目標。因此，為達到箔條質心干擾與艦空導彈使用過程中避免沖突，需滿足θmsc≥θ0.5＋θR＋Δθ，就可以確保箔條質心干擾彈與艦空導彈系統協同使用。

2）從艦艇探測系統偵察到反艦導彈至反導過程結束需要一定的時間，在整個防空反導過程中，任意時刻t出現箔條質心干擾云與艦空導彈相互干擾情況，則判定該抗擊過程箔條與艦空導彈系統作戰使用沖突。

2.2 運動模型構建

為進行箔條質心干擾與艦空導彈沖突預測判斷，首先需要建立艦艇、反艦導彈以及箔條質心干擾云的運動模型［1］：

1）水面艦艇運動模型

由于反艦導彈從被艦艇察覺到逼近用時很短，遠小于艦艇做出旋回、轉向等應急動作所需時間。

因此，論文不考慮艦艇的動作時間，認為其在防空反導過程中采取勻速直線運動，其運動模型為

其中，t代表反導時刻（t＝0為箔彈成云時刻）；vs代表艦艇的運動速度；［xs（t），ys（t）］為艦艇質心點坐標。

2）箔條云運動模型

箔條云的運動模型主要考慮箔條云的布放初始位置和戰場風向、風速對其影響，箔條云的運動方程為

其中，DSC表示箔條云與艦艇之間的距離，φc表示箔條云的布放舷角，Vw表示海戰場的風速；φw表示海戰場的風向；［xc（t），yc（t）］表示箔條云t時刻隨風向風速變化的坐標。

3）反艦導彈運動模型

對于反艦導彈的運動態勢，采用目前比較常見的比例導引方法構建其運動模型。

反艦導彈的初始位置（即箔條干擾擬彈成云時刻）：

其中［xm（t），ym（t）］表示t時刻反艦導彈的坐標，［xm（t－Δt），ym（t－Δt）］表示前一時刻反艦導彈的坐標，表示t時刻反艦導彈所跟蹤質心點的視角。

2.3 沖突預測判斷模型構建

當t達到足夠小的時候，反艦導彈的方向變化趨近于0，其當前時刻的攻擊航向可以使用前一時刻的攻擊航向替代。依據以上假設建立反艦導彈的運動模型為

圖3 沖突預測判斷模型解析圖

論文構建沖突預測判斷模型如圖3所示，艦空導彈系統的跟蹤雷達的半波束寬度θ0.5一般為2°左右，為確保箔條云不會對艦空導彈的制導雷達波束產生干擾，將艦空導彈系統的波束范圍各向外延伸Δθ，根據沖突預測的判斷原則，確定其判斷模型為

其中，當I＝1時，判定為沖突，當I＝0時判斷為不沖突，θMSC表示艦艇與反艦導彈中心線到艦艇與箔條質心干擾云中線夾角，θ0.5表示艦空導彈制導雷達半波束角，θR表示箔條干擾云半遮蔽角，其運算表達式為

其中，DSC（0）表示干擾彈布放距離，RC表示箔條云半徑。

在計算過程中需要一些中間量來輔助運算，其中艦艇與反艦導彈、艦艇與箔條云以及反艦導彈和箔條云之間的距離為

艦艇與導彈到艦艇與箔條云的夾角θMSC（t）的計算表達式為

3 沖突預測理論模型仿真

3.1 沖突預測分析流程

圖4 沖突預測流程圖

判斷箔條質心干擾與反艦導彈沖突預測就是根據戰場態勢、反艦導彈來襲方向、作戰海域的風向風速、艦艇的航向航速，實時計算出艦艇與反艦導彈連線到艦艇與箔條干擾云連線間的夾角是否大于設定的臨界角閾值，其沖突預測流程圖如圖4所示。

3.2 沖突預測模型模擬仿真

根據三種戰場態勢對模型進行檢驗。

圖5 沖突預測仿真圖A

戰場態勢一：反艦導彈威脅舷角φm＝60°，艦艇航行速度vs＝10m／s，風舷角φw＝30°，風速vw＝10m／s，干擾彈布放距離100m，方位φc＝30°，箔條干擾云半徑80m，仿真如圖5所示。實線表示箔條干擾云與反艦導彈沖突臨界角，虛線表示艦艇到導彈與艦艇到干擾云的夾角θmsc，從圖中可知，初始布放箔條彈時雖然箔條彈方位與導彈來襲方位存在一定角度差，但是由于角度差較小，箔條云的干擾半徑較大，箔條云仍然遮擋了雷達跟蹤波束，隨著反導時刻推進在風的影響下，箔條云的運動軌跡正好處在雷達跟蹤波束內，沖突臨界角始終大于θmsc，干擾云對艦空導彈形成干擾，二者不能協同使用。

圖6 沖突預測仿真圖B

戰場態勢二：反艦導彈威脅舷角φm＝30°，風舷角φw＝60°，干擾彈布放方位φc＝120°其他參數不變，仿真如圖6所示。從圖中可知，箔條云與導彈來襲方位差較大，并且隨著風的運動，方位差逐漸變大，箔條云與在整個反導過程中艦艇到導彈與艦艇到干擾云的夾角θmsc始終大于沖突臨界角，所以箔條云不會對雷達系統形成干擾，二者可以協同使用。

圖7 沖突預測仿真圖C

戰場態勢三：反艦導彈威脅舷角φm＝60°，風舷角φw＝30°，干擾彈布放方位φc＝60°其他參數不變，仿真如圖7所示。從圖中可知，在干擾彈初始布放時刻，由于箔條云進入了雷達波束范圍，對其形成干擾，但是隨著時間變化受風的影響，箔條云與導彈來襲方位方位差逐漸變大，在t＝12時刻，箔條云完全運動出雷達的波束照射范圍，在此態勢下，如果前期的干擾不會影響后續雷達對目標的跟蹤，二者可以兼容使用。

4 結語

本文圍繞艦艇協同反導作戰使用對箔條彈與艦空導彈協同使用的沖突預測問題進行了重點研究，提出了箔條質心干擾與艦空導彈系統作戰使用沖突原則，構建了箔條彈與艦空導彈協同使用沖突預測模型，并對模型進行了仿真驗證，結果證明該沖突判斷方法與實際結果吻合，可以為部隊訓練和作戰使用提供參考。

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Chaff Centroid Jammingand Shipto Air Missile Anti－missile Cooperation Conflict Prediction

SUN Yi HAN Long
（No.1Postgraduate Division，Dalian Naval Academy，Dalian 116018）

In the modern sea warfare，the electromagnetic conflicts of using the Centroid Jamming and Ship to Air Missile severely restricted the ability of air defence and antimissile.This paper forcused on the electromagnetic interference conflict question，proposed conflict prediction judgment principle，constructed the conflict prediction model.And based on the model，this paper used the traversal algorithm to simulate conflict prediction of the chaff centroid jamming and ship to air missile.The results were consistent with the actual situation.The research could enhance the cooperative operation effectiveness of the chaff centroid jamming and ship to air missile，and improve the ability of air defence and antimissile，and provide an important idea.

soft－hard weapons，air defense and anti－jamming，corporation，conflict forecast

E824DOI：10.3969／j.issn.1672－9730.2015.11.009

2015年5月8日，

2015年6月29日

孫翼，男，碩士研究生，研究方向：艦艇指揮信息系統與作戰應用。韓龍，男，碩士研究生，研究方向：海軍通信系統分析與應用。