基于测向交叉定位的空舰导弹协同攻击方法

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2019.0127

摘要：针对双机对远距离舰艇目标进行被动测向交叉定位精度相对较低的问题，提出多枚空舰导弹对目标散布区进行协同搜索并攻击的策略，分析得出测向交会角、弹目距离、测向误差、目标散布椭圆参数和弹目运动参数之间的关系和实施有效攻击的限制条件，最后通过算例验证了所提方法的可行性，为载机携载空舰导弹对舰艇目标实施协同攻击提供了一种新的思路。

关键词：交叉定位;空舰导弹;协同攻击;目标散布区;攻击阵位

中图分类号：TJ765文献标识码：A文章编号：1673-5048（2019）04-0047-07

0引言

随着空舰导弹射程的提高，目标指示问题逐渐成为制约其作战效能提高的瓶颈之一。主动辐射电磁信号对目标进行探测具有精度高、距离远、实施灵活、组织难度小等优点，是一种传统的远程目标指示方式，但是，在复杂的战场电磁环境下，采取主动方式的目标指示设备面临强电磁干扰可能导致目标指示的精确性和稳定性下降，另外由于失去隐蔽性，将导致空舰导弹攻击的突然性下降。因此，空舰导弹对海攻击作战应有多种目标指示手段，以适应日益复杂的海战场电磁环境。

测向交叉定位是通过高精度测向设备在两个以上的观测点对目标进行测向，以各个测向线的交点（区域）作为目标位置（分布）的被动探测方法。与时差定位、频差定位等其他被动探测方法[1]相比，测向交叉定位法成本低、技术难度小、比较成熟，且研究和应用较多[2-3]。但是，由于测向误差的存在，定位设备离目标距离越远，定位精度越低。另外，导弹飞临目标过程中，由于目标机动而导致目标散布范围进一步扩大。因此，空舰导弹对远程目标进行有效搜索取决于多方面的因素，主要有：导弹自控终点精度;末制导雷达搜索范围;交叉定位模糊区的大小、形状与位置;交叉定位的精度（与探测平台被动测向精度、探测平台的自身定位精度、目标与交叉定位基线的相对几何位置等有关）;目标散布区[4]。显然，远程反舰导弹攻击的目标搜索问题可以归于导弹末制导雷达搜索范围能否覆盖目标散布区的问题。

对导弹的二次攻击能力（第一次搜索未发现目标则掉头或转弯对预定区域进行二次搜索）以及多导弹协同搜索进行合理规划，可实现对大散布目标的有效打击。文献[5-6]研究了测向交会角问题;文献[7-8]研究了测向设备配置问题;文献[9-10]研究了多导弹对目标散布区的协同搜索问题。目前还未见对测向交叉定位条件下如何有效实施导彈协同攻击的文献。本文就此开展研究，判断发射条件（即判断双机以何种配置进行测向交叉定位才能满足多枚空舰导弹在二次攻击过程中搜索总图覆盖目标散布区）是研究的关键问题。

1基于测向交叉定位的目标散布区分析

1.1目标定位模糊区

双机测向交叉定位是通过载机上的无源探测系统在各自的位置上对目标的方位进行探测，根

据各机测得的雷达方位及双机之间的距离，经过运算可得到辐射源的位置。

由于测向误差Δα的存在，被动测向定位方法对海上目标的定位不是一个点，而是一个散布区域，即定位模糊区。显然，为了提高导弹末制导雷达对目标的搜索概率，模糊区的面积应越小越好，即应提高被动交叉定位的精度。

被动交叉定位的精度主要取决于探测设备的能力和几何条件，最主要的因素是：探测设备测向误差（偏差和噪声特性、导航误差）;测量基线长度;目标所处的位置（相对探测平台）;定位过程中目标和探测平台的运动[11]。

根据文献[12]，对于双机被动测向交叉定位模糊区，目标偏离基线中垂线时定位性能将不断下降。因此，本文基于目标处于定位基线的垂直平分线的情况进行研究。

2.1多弹多方向协同攻击方法

现代反舰导弹大多具备二次攻击能力。所谓反舰导弹二次攻击，指的是如果反舰导弹第一次末制导雷达开机在预定搜索区没有发现目标，或者被敌方电子对抗手段抗击而错过目标，在剩余射程允许的情况下，按照预定的程序转向，对目标可能存在的区域进行二次搜索、攻击，以最大化发挥反舰导弹的使用效能[16]。低目标指示精度条件下，合理规划协同攻击的多枚导弹二次攻击行为，可以使各导弹协同搜索，在最大化各枚导弹作战效能的同时，实现对目标散布区的有效覆盖。

通过被动测向对远距离目标进行定位，目标散布区一般是一个狭长的椭圆，椭圆的短半轴远小于长半轴。若导弹沿椭圆长轴方向进行搜索，为避免遗漏目标，导弹末制导雷达开机搜索时间必然要长，这就增大了被敌方预警系统发现的概率。若导弹沿椭圆短轴方向搜索，则导弹末制导雷达开机时间可大为缩短，但由于椭圆长半轴一般要大于单枚导弹导引头的搜索宽度，因此应考虑多枚导弹分别实施直进式搜索和回转式搜索，最终有效覆盖目标散布区[9-10]。

图4所示为目标T处于椭圆散布区上半部分的情况。导弹M1和导弹M2沿椭圆散布区短轴方向对目标进行协同分区搜索，其中，导弹M1在A1点开机搜索目标，在A2点发现目标T并转入跟踪攻击状态;导弹M2在B1点开机搜索目标，在B2点完成对目标椭圆散布区下半部分的搜索，判断目标在椭圆散布区上半部分，因此利用二次攻击能力向椭圆上半区转向，瞄准散布椭圆上半部分区域的中心A，沿B2A方向进行搜索，直至搜索到目标T并转入跟踪攻击状态。根据敌舰防御能力，可在椭圆散布区的另一侧安排分别与导弹M1和M2攻击航向相对的导弹M3和M4，以增大敌方抗击难度，提高总体突防概率。导弹M5沿散布椭圆长轴方向进入，通过航路规划与导弹M2和M4同时到达开机点，可单独完成对散布椭圆的搜索，并与其他导弹实现协同攻击。

当目标T处于椭圆散布区的下半部分时，则导弹M2和M4首先搜索到目标进行攻击，导弹M1和M3搜索椭圆散布区上半部分未发现目标后，转向朝椭圆下半部分搜索。可见，采取这种协同方式后，不论目标在椭圆散布区任何位置，理论上所有参与攻击的导弹均可最终搜索到目标。

在具体实施中，空舰导弹载机V1和V2同时担负对目标协同测向交叉定位和实施导弹攻击的任务。为了尽可能使导弹同时飞临目标上空，首先由载机V1发射导弹M1，同时载机V2发射导弹M3;然后间隔一段时间后，由载机V1发射导弹M2，同时载机V2发射导弹M4;M5由载机V1或V2在M2和M4发射之后发射，最终使得导弹M2，M4和M5同时到达目标散布区并同时开机。

3.2结果分析

对结果数据分析可知，双机实施基于本文的空舰导弹协同攻击方法时：

（1）测向交会角与发射时弹目距离是增函数关系，发射时弹目距离越远，对应的测向交会角也要求越大。

（2）增大测向交会角虽然可以相应延长弹目距离，实现尽可能远地发射导弹，但要考虑三个因素：散布椭圆短半轴的限制、最大需用航程的限制和定位基线长度（测向时双机之间的距离）的限制。由表1可知，当测向交会角为19°时，散布椭圆短半轴为28.7km，超出其限制条件，故相应的弹目距离r=368.5km不可取，而测向交会角5°～18°对应的散布椭圆短半轴是满足要求的;若导弹最大有效射程为460.3km，则发射时弹目距离最远应选择r=344.5km处;若两架载机最大通信距离为111.6km（限制定位基线长度），则发射时弹目距离最远应选择r=356.8km处。取三个限制因素对应弹目距离的最小者作为本方法攻击的最远弹目距离：r=344.5km，即最佳阵位为双机相距88.3km，对目标测向交会角θ为17°（对应的载机测向角α=81.5°）。

（3）提高测向精度可在一定范围内实施更远距离攻击。对比Δα=0.8°和Δα=1°两种情况可知，在相同的测向交会角θ下，测向误差越小，双机实施基于本文方法空舰导弹协同攻击时与目标的距离越远，即实现了空舰导弹的尽远发射。

4结束语

与基于平行方向协同搜索方法不同的是，本文所提的方法利用了空舰导弹二次搜索攻击能力，所有参与攻击的空舰导弹能完成对目标散布区的协同搜索，并分阶段完成对目标的协同攻击（取决于目标在散布椭圆上半区还是下半区）。

为了提高基于测向交叉定位的空舰导弹攻击能力，需要在机载被动测向设备的精度、导弹末制导雷达的水平搜索宽度、有效射程和载机间最大通信距离几个因素中解决短板问题。或者，在实战中针对具体情况，依据本文所提的计算模型计算出双机最佳攻击阵位，可以最大限度发挥基于测向交叉定位的空舰导弹协同攻击作战效能。

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