反艦導(dǎo)彈靶標(biāo)命中域綜合研究?

趙喜春

（92941部隊 葫蘆島 125001）

反艦導(dǎo)彈靶標(biāo)命中域綜合研究?

趙喜春

（92941部隊 葫蘆島 125001）

針對不同制導(dǎo)體制反艦導(dǎo)彈試驗過程中，使用不同類型靶標(biāo)命中域確定存在的問題，分析了模擬靶標(biāo)與典型艦船目標(biāo)特性差異，及目標(biāo)特性差異對制導(dǎo)精度和命中概率的影響。從導(dǎo)彈制導(dǎo)精度與命中概率內(nèi)在聯(lián)系出發(fā)，提出了反艦導(dǎo)彈命中域確定方法。最后通過計算分析，給出了不同彈道入射余角和靶標(biāo)試驗條件下反艦導(dǎo)彈命中域確定標(biāo)準(zhǔn)。

反艦導(dǎo)彈；制導(dǎo)精度；命中概率；靶標(biāo)；目標(biāo)特性

1 引言

新型反艦導(dǎo)彈為提高在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的突防能力，采取了多種技術(shù)手段，如采用多種彈道攻擊形式增加突防能力［1～4］，采用多種制導(dǎo)模式增強(qiáng)導(dǎo)彈抗干擾性能［5～8］等。為檢驗這些新型反艦導(dǎo)彈性能，需要建造不同類型的靶標(biāo)，考慮到試驗成本、技術(shù)等因素限制，不可能提供研制總要求規(guī)定的典型目標(biāo)作為靶標(biāo)，只能使用一些模擬靶標(biāo)進(jìn)行替代。由此產(chǎn)生的問題是：對這些與典型目標(biāo)在雷達(dá)散射特性、運(yùn)動特性、幾何尺寸等方面均有較大差異的模擬靶標(biāo)，如何規(guī)定導(dǎo)彈命中域和命中概率，才能滿足研制總要求規(guī)定的對典型目標(biāo)的命中概率，成為試驗各方爭論的焦點(diǎn)。相應(yīng)的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)在統(tǒng)計相關(guān)試驗數(shù)據(jù)并總結(jié)以往試驗經(jīng)驗基礎(chǔ)上，對模擬靶標(biāo)給出了命中域的判別準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則的制定對于促進(jìn)試驗任務(wù)的開展起到了一定積極作用，但在新型反艦導(dǎo)彈面對新型靶標(biāo)使用過程中，出現(xiàn)較多問題，如：對于高彈道攻擊條件下不同靶標(biāo)命中域如何確定？對于不同制導(dǎo)類型導(dǎo)彈攻擊的模擬靶標(biāo)命中域如何確定？以及對于非典型實體靶目標(biāo)命中域如何確定等。為了解決這些問題，本文提出基于典型目標(biāo)與靶標(biāo)特性差異對導(dǎo)彈制導(dǎo)精度影響，和導(dǎo)彈制導(dǎo)精度與導(dǎo)彈命中概率內(nèi)在聯(lián)系的反艦導(dǎo)彈命中域確定方法，為反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)技性能的綜合評定與相關(guān)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)的制定提供技術(shù)支撐。

2 目標(biāo)特性對試驗結(jié)果的影響

2.1 靶標(biāo)與典型目標(biāo)特性分析

由于不同的導(dǎo)彈制導(dǎo)體制利用了不同的目標(biāo)特性，因此目標(biāo)特性差異分析需要基于反艦導(dǎo)彈制導(dǎo)控制原理。考慮到導(dǎo)彈制導(dǎo)體制較多，為了簡化問題，本文以雷達(dá)制導(dǎo)體制為例進(jìn)行分析。雷達(dá)靶主要包括雷達(dá)點(diǎn)靶、分布式雷達(dá)靶和實體靶。

雷達(dá)點(diǎn)靶是由一組金屬三面角反射體和一定尺寸浮體（作為角反射體載體）組成的散射點(diǎn)單一的艦船目標(biāo)模擬靶，其散射強(qiáng)度均值與典型目標(biāo)散射強(qiáng)度均值相當(dāng)。圖1為對某雷達(dá)點(diǎn)靶散射特性仿真計算結(jié)果，從計算結(jié)果看，雷達(dá)點(diǎn)靶雷達(dá)散射強(qiáng)度較為均勻，不存在散射凹口，這主要是受金屬三面角反射體具有較大的散射角度特性決定的。

分布式雷達(dá)靶是在雷達(dá)點(diǎn)靶基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種模擬靶，利用多組二面角、三面角金屬角反射體與浮體構(gòu)建的多個散射點(diǎn)的艦船目標(biāo)模擬靶。不但模擬了典型目標(biāo)散射強(qiáng)度均值，而且模擬了典型目標(biāo)散射點(diǎn)分布情況。圖2為對某型分布式靶散射特性仿真計算結(jié)果，從圖中可以看出，分布式雷達(dá)靶散射點(diǎn)明顯增多，且模擬了雷達(dá)距離像效果，但RCS散射強(qiáng)度較為均勻，同樣不存在散射凹口。

實體靶是通過對退役艦船進(jìn)行改裝而構(gòu)建的靶標(biāo)。其目標(biāo)特性受退役艦船自身目標(biāo)特性限制，由于退役艦艇生產(chǎn)年代久遠(yuǎn)，與目前典型艦船在幾何尺寸、散射強(qiáng)度、散點(diǎn)分布等特性方面也存在明顯差異。圖3為某型實體靶RCS測試結(jié)果，從測試結(jié)果看，其散射強(qiáng)度均值接近典型目標(biāo)，且存在一定的散射凹口。

現(xiàn)代新型艦船為提高面對反艦導(dǎo)彈生存能力，在面臨反艦導(dǎo)彈威脅的主要方向，均采用了一些隱身設(shè)計技術(shù)以降低艦船雷達(dá)散射截面，圖4為某型艦艇點(diǎn)頻雷達(dá)散射截面計算結(jié)果，從計算結(jié)果看，在低入射余角方向，艦艇的雷達(dá)散射截面在30dBm2左右，且存在明顯的散射凹口，且強(qiáng)散射點(diǎn)多分布于某一固定大入射余角方向。

2.2 標(biāo)特性差異對試驗結(jié)果的影響

從對典型艦船及靶標(biāo)目標(biāo)特性分析看，模擬靶與典型目標(biāo)存在較大差異，對反艦導(dǎo)彈飛行試驗存在以下影響：

1）模擬靶標(biāo)的幾何尺寸與典型目標(biāo)存在較明顯差異，對反艦導(dǎo)彈命中（靶體）概率有明顯影響；

2）模擬靶標(biāo)普遍缺乏散射凹口，對反艦導(dǎo)彈跟蹤目標(biāo)穩(wěn)定性、跟蹤精度及目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率等存在一定影響，進(jìn)而對反艦導(dǎo)彈跟蹤精度和命中概率存在一定影響；

3）雷達(dá)點(diǎn)靶雷達(dá)散射強(qiáng)度較為均勻，散射點(diǎn)單一，缺乏角閃爍效應(yīng)對制導(dǎo)精度的影響，對導(dǎo)彈命中概率存在明顯影響；

4）分布式雷達(dá)靶散射點(diǎn)數(shù)量、分布情況、強(qiáng)弱對比等與典型目標(biāo)存在一定差異，能夠模擬一定的角閃爍效應(yīng)，但其出現(xiàn)時機(jī)和影響程度與典型目標(biāo)存在一定差異，對導(dǎo)彈命中概率存在一定影響；

5）實體靶散射強(qiáng)度、散射點(diǎn)分布、幾何尺寸與典型目標(biāo)存在差異，對導(dǎo)彈跟蹤點(diǎn)、角閃爍效果產(chǎn)生一定影響，對導(dǎo)彈命中位置和命中概率存在一定影響。

綜上，模擬靶在幾何尺寸、散射強(qiáng)度、散射點(diǎn)數(shù)量、散射點(diǎn)分布等方面與典型目標(biāo)存在差異，對導(dǎo)彈制導(dǎo)精度及命中概率均產(chǎn)生一定影響。

3 模擬靶標(biāo)命中域的確定方法

3.1 原評定標(biāo)準(zhǔn)存在的問題

某反艦導(dǎo)彈試驗規(guī)程中對模擬快艇類、驅(qū)護(hù)艦類點(diǎn)目標(biāo)靶，通過統(tǒng)計以往試驗數(shù)據(jù)，并參考以往標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了命中判別標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)實際上并未考慮導(dǎo)彈對典型目標(biāo)的制導(dǎo)方式、導(dǎo)引頭跟蹤點(diǎn)及典型目標(biāo)特性差異對反艦導(dǎo)彈命中概率的影響，按照該標(biāo)準(zhǔn)制定試驗方案，若導(dǎo)彈命中概率指標(biāo)不變，無論典型目標(biāo)的目標(biāo)特性如何變化，試驗方法和試驗結(jié)果評定標(biāo)準(zhǔn)均不變。由此帶來的問題是：反艦導(dǎo)彈對采取隱身設(shè)計的驅(qū)護(hù)艦和未采取隱身設(shè)計的驅(qū)護(hù)艦的試驗方法和試驗結(jié)果評定標(biāo)準(zhǔn)完全一樣，而實際上反艦導(dǎo)彈對不同目標(biāo)特性的艦艇命中概率不同，可見由此得出的試驗結(jié)論置信度值得懷疑。

3.2 基于制導(dǎo)精度的命中域確定方法

反艦導(dǎo)彈是否能夠命中典型目標(biāo)，受目指精度、導(dǎo)彈自控終點(diǎn)散布、導(dǎo)引頭開機(jī)距離、導(dǎo)彈對目標(biāo)的搜索捕捉概率、跟蹤制導(dǎo)精度、導(dǎo)彈機(jī)動性能、目標(biāo)特性等諸多因素限制，而采用模擬靶試驗過程中，僅能考核導(dǎo)彈制導(dǎo)精度有限指標(biāo)，因此需要找出制導(dǎo)精度與命中概率的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而以此為基礎(chǔ)，制定對雷達(dá)點(diǎn)靶的命中域，具體方法如下：

1）根據(jù)研制總要求規(guī)定，確定典型目標(biāo)，并建立典型目標(biāo)特性模型。目標(biāo)特性模型建立過程中需要考慮導(dǎo)引頭相應(yīng)工作頻段、距離分辨率、角分辨率條件下，不同入射方位和俯仰角度的散射能量強(qiáng)度、散射點(diǎn)分布情況，進(jìn)而為仿真導(dǎo)引頭跟蹤點(diǎn)分布、角閃爍發(fā)生時機(jī)創(chuàng)造條件。

2）建立導(dǎo)彈典型作戰(zhàn)使用模型。主要包括導(dǎo)彈彈道形式、導(dǎo)彈飛行距離、導(dǎo)彈導(dǎo)引頭開機(jī)距離和高度等要素，進(jìn)而為模擬導(dǎo)彈不同戰(zhàn)術(shù)使用過程中對典型目標(biāo)的搜捕概率創(chuàng)造條件。

3）根據(jù)導(dǎo)引頭搜索、捕捉、跟蹤目標(biāo)特點(diǎn)及導(dǎo)彈制導(dǎo)規(guī)律，設(shè)置不同制導(dǎo)精度對典型目標(biāo)進(jìn)行虛擬打靶并給出不同制導(dǎo)精度下的導(dǎo)彈命中概率。仿真過程中，目指精度按研制總要求指標(biāo)設(shè)置，導(dǎo)彈機(jī)動性能、自控終點(diǎn)散布參數(shù)按導(dǎo)彈實際性能設(shè)置。

4）根據(jù)研制總要求對典型目標(biāo)命中概率要求及仿真打靶結(jié)果來確定導(dǎo)彈對典型目標(biāo)的制導(dǎo)精度要求，進(jìn)而確定導(dǎo)彈制導(dǎo)控制模型。

5）根據(jù)模擬靶標(biāo)目標(biāo)特性（導(dǎo)引頭跟蹤點(diǎn)分布情況）和導(dǎo)彈制導(dǎo)精度要求，通過仿真計算，確定導(dǎo)彈理論命中域分布情況。

6）根據(jù)試驗工程實施要求，結(jié)合目標(biāo)毀傷要求及導(dǎo)彈實際工作特性，對確定的導(dǎo)彈理論命中域由技術(shù)專家對其進(jìn)行微調(diào)，并最終確定導(dǎo)彈命中域。命中域確定過程中，應(yīng)從實戰(zhàn)需求出發(fā)。如考慮戰(zhàn)斗部毀傷效果，若導(dǎo)彈與實體靶天線部分或邊沿部分發(fā)生碰撞，不構(gòu)成起爆戰(zhàn)斗部條件，不能對靶標(biāo)產(chǎn)生有效毀傷，故不應(yīng)計入命中域范圍。相反，導(dǎo)彈提前入水，若彈著點(diǎn)距離目標(biāo)較近，且引爆了戰(zhàn)斗部，對目標(biāo)造成了有效毀傷，則該區(qū)域可以計入命中域范圍。

4 應(yīng)用實例

在瞄準(zhǔn)點(diǎn)、導(dǎo)彈控制落點(diǎn)分布已知前提下，可采用蒙特卡洛方法計算導(dǎo)彈命中概率，然后根據(jù)計算結(jié)果確定導(dǎo)彈命中域。為簡化仿真計算過程，做如下假設(shè)：導(dǎo)彈攻擊方向與艦艇艏艉向夾角按（0°～360°）均勻分布隨機(jī)抽樣；瞄準(zhǔn)點(diǎn)以艦艇幾何中心為均值，按正態(tài)分布隨機(jī)抽樣；導(dǎo)彈控制落點(diǎn)以瞄準(zhǔn)點(diǎn)為中心，縱向與側(cè)向的控制落點(diǎn)按獨(dú)立服從正態(tài)分布隨機(jī)抽樣。通過將導(dǎo)彈落點(diǎn)與靶標(biāo)在海平面上的投影范圍（沿彈道切線方向）進(jìn)行比較，如果該點(diǎn)在艦艇海平面投影內(nèi)，則記為命中（即n=n+1），否則記為未命中［9～11］；抽樣過程作N次，導(dǎo)彈直接命中艦艇概率為P=n/N。

在給定典型目標(biāo)尺寸情況下，可以計算不同制導(dǎo)控制精度下、不同入射余角的導(dǎo)彈對典型目標(biāo)的命中概率。計算結(jié)果如表1所示。從計算結(jié)果可以看出：在相同導(dǎo)彈入射余角條件下，導(dǎo)彈制導(dǎo)精度越高，其命中典型目標(biāo)的概率就越高；在導(dǎo)彈制導(dǎo)精度相同條件下，導(dǎo)彈入射余角越大，則導(dǎo)彈命中概率越低。

表1 導(dǎo)彈對典型目標(biāo)命中概率

根據(jù)反艦導(dǎo)彈研制總要求規(guī)定的對典型目標(biāo)導(dǎo)彈命中概率指標(biāo)要求（假設(shè)為0.85），從表1中可確定導(dǎo)彈相對應(yīng)的制導(dǎo)控制精度。也就是說，若要滿足命中概率大于等于某一指標(biāo)要求，導(dǎo)彈制導(dǎo)控制精度須優(yōu)于表中對應(yīng)的精度要求。若導(dǎo)彈入射余角為70°，則制導(dǎo)精度要求優(yōu)于3.5m，若導(dǎo)彈入射余角為65°，則制導(dǎo)精度要求優(yōu)于3.7m。

由于靶船散射點(diǎn)分布特性同典型目標(biāo)的情況相差較大，因此需要按照蒙特卡洛方法計算出直接命中不同尺寸靶船的概率。若保證導(dǎo)彈以該命中概率指標(biāo)命中靶船，則保證導(dǎo)彈能以研制總要求規(guī)定的命中概率命中典型目標(biāo)。進(jìn)而根據(jù)不同靶船尺寸要求，確定導(dǎo)彈對模擬靶命中域大小。取導(dǎo)彈制導(dǎo)控制精度要求為優(yōu)于3.6m；靶船的寬度和高度不變；不同靶船長度的命中概率計算結(jié)果見表2。

表2 不同靶船長度下的導(dǎo)彈命中概率

從表2可以看到，在相同入射角度情況下，隨著靶船長度的增加，其命中概率相應(yīng)增加。取其滿足命中概率指標(biāo)的靶船長度值，即為導(dǎo)彈應(yīng)命中靶船的命中域，導(dǎo)彈對靶船只要命中了這一區(qū)域，即可判定導(dǎo)彈對靶船命中。根據(jù)導(dǎo)彈入射余角為70°，對典型目標(biāo)命中概率指標(biāo)要求為0.85，按照對典型目標(biāo)和對靶標(biāo)命中概率接近設(shè)計導(dǎo)彈命中概率檢驗方案這一原則，則對模擬靶命中域要求尺寸應(yīng)為11m。也就是說，反艦導(dǎo)彈對模擬靶進(jìn)行試驗過程中，需要進(jìn)入11m范圍內(nèi)，則導(dǎo)彈對典型目標(biāo)的命中概率指標(biāo)要求合格。

5 結(jié)語

本文從導(dǎo)彈制導(dǎo)精度與導(dǎo)彈命中概率的內(nèi)在聯(lián)系出發(fā)，通過分析典型目標(biāo)與模擬靶標(biāo)特性差異對導(dǎo)彈制導(dǎo)控制的影響，提出了反艦導(dǎo)彈靶標(biāo)命中域確定方法，該方法適合不同制導(dǎo)體制、不同攻擊彈道的反艦導(dǎo)彈面對不同類型靶標(biāo)的命中域判定標(biāo)準(zhǔn)制定。由于該方法需要對反艦導(dǎo)彈跟蹤典型目標(biāo)制導(dǎo)控制開展大量的仿真，需要典型目標(biāo)特性模型、制導(dǎo)控制模型等支持，且仿真試驗誤差對評定標(biāo)準(zhǔn)制定具有明顯影響，但隨著各類仿真、建模方法的成熟，由模型帶來的誤差影響將逐漸變小，而采用該方法制定的標(biāo)準(zhǔn)則會更加的科學(xué)合理。

［1］姜玉憲，崔靜.導(dǎo)彈擺動式突防策略的有效性研究［J］.北京航空航天大學(xué)學(xué)報，2002，28（2）：133-136.

［2］顧文錦，趙紅超，王鳳蓮.反艦導(dǎo)彈末端機(jī)動的突防效果研究［J］.宇航學(xué)報，2005，22（6）：7.

［3］潘哲，劉民.反艦導(dǎo)彈突防效能分析［J］.海軍航空工程學(xué)院學(xué)報，2013，28（2）：13-16.

［4］劉孟凱.中遠(yuǎn)程反艦導(dǎo)彈突防能力評估方法［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2010（3）：37-40

［5］王學(xué)偉，徐慶九.主動雷達(dá)/紅外成像復(fù)合制導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)［J］.光電技術(shù)應(yīng)用，2012（2）：9-12.

［6］蔣琪，張冬青.當(dāng)代反艦導(dǎo)彈面臨的電子對抗挑戰(zhàn)［J］.航天電子對抗，2010（6）：7-11.

［7］鮑永亮，王書滿.反艦導(dǎo)彈多方向攻擊的突防態(tài)勢分析［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2011（4）：16-19.

［8］王杰，盛驥松.對反艦導(dǎo)彈的有源干擾技術(shù)研究［J］.艦船電子對抗，2011（4）：36-40.

［9］趙曉哲，沈治河.海軍作戰(zhàn)數(shù)學(xué)模型［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2004：20-25.

［10］王學(xué)奎，蔣里強(qiáng).導(dǎo)彈命中給定區(qū)域的模擬與實現(xiàn)［J］.艦船電子工程，2010，30（12）：108-109.

［11］王永杰，王國田，王淼.高彈道導(dǎo)彈靶試命中域確定方法［J］.海軍航空工程學(xué)院學(xué)報，2012，27（1）：19-22.

Comprehensive Research of Target Hit Field of Anti-ship Missile

ZHAO Xichun
（No.92941 Troops of PLA，Huludao 125001）

Aiming at the problems to determine the hit field of the use of different types targets in the process of test of differ?ent guidance system anti-ship missile the difference between the target ship and typical ship target characteristics is analyzed，and the influence of target characteristic differences on guidance accuracy and hit probability is also analyzed.Based on the intrinsic rela?tion between missile guidance accuracy and hit probability，based on the characteristics of the target and the missile hit probability index，a model for determining the hit area of anti-ship missile is established.Finally，according to the calculation and analysis，the criterion of hitting range of anti-ship missile under different ballistic and target conditions is put forward.

anti-ship missile，guidance accuracy，hit probability，target，target characteristics

TJ760

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.11.029

Class Number TJ760

2017年5月17日，

2017年6月21日

趙喜春，男，碩士，高級工程師，研究方向：武器裝備試驗技術(shù)。