一种利用半主动制导武器进行协同防空的验证方法

刘丽龙，刘 钊，隋大鹏，陈世豪，曹 杰，高王升

(上海机电工程研究所，上海 201109)

摘 要: 主要探讨了舰艇编队协同防空的作战优势以及实现协同防空所需的关键技术，并以半主动制导武器协同防空作战为例，通过试验验证研究舰艇利用海上靶机校飞验证防空武器协同防空的可行性。结果表明该方法是有效的。

关键词: 半主动武器；协同防空；舰船编队

随着科技的进步和军事技术的发展，反舰导弹和先进作战飞机逐渐被世界上较多国家所拥有，水面作战舰艇面临的作战环境日益严苛，特别是在以超声速反舰导弹、隐身作战飞机、先进无人机等为代表的空中武器及平台打击下，往往需要同时应对敌方的超低空突防、隐身攻击、视距外饱和打击、电磁干扰等一系列复杂环境，舰艇独立反制空中目标打击能力面临严峻挑战^[1-3]。因此，需要借助编队综合探测和空中预警支援信息，研究编队防空武器协同拦截反导技术，实现对来袭目标的协同探测，尽远打击，提升单舰在编队协同护卫下的战场生存能力。

1 协同防空作战优势分析

1)提高舰艇对抗敌方进攻扇区内的抗饱和攻击能力

现代海上作战模式下，进攻方一般会在舰艇编队某个方向发起进攻，而舰艇编队利用远程信息支援，可提前若干时间获得敌情，按照目标来袭扇面方向进行舰艇机动合理布阵，采取最有利角度、最多火力通道数量、按照防御距离远近梯次进行软硬武器拦截。

图1 菱形编队防导作战分析

本文以四舰组成的菱形编队为例，在实际航渡过程中，若A舰在某个时间段在某扇区遭受敌方反舰导弹饱和攻击时，可请求编队中具有空闲火力通道的舰艇进行火力支援，对抗来袭的饱和攻击目标。

2)提升舰艇对抗电磁干扰能力

式中，D 为雷达与目标视距(m)；H 为舰载雷达天线架高(m)；h 为目标的飞行高度(m)。

现代海战环境下，敌方发起攻击时通常会对舰艇编队实施一定的电磁干扰，比较典型方式为在连续来袭的反舰导弹中夹杂一枚携带弹载有源干扰的反舰导弹，掩护前后的同伴，造成局部扇区“致盲”如图2所示。

图2 雷达画面掩护式干扰扇区

本文以半主动制导武器为例，验证A舰探测，B舰发射，B舰制导的可行性，主要验证以下两方面的内容：一是协同探测数据链路传输的时延误差和精度误差；二是半主动制导武器制导回路对目标的跟踪稳定性^[5-6]。

由于随队式弹载干扰具有一定的方向性，使得其无法覆盖舰艇编队所有舰艇，因而利用编队协同探测信息，未受干扰的B舰将目标数据通过数据链传递给A舰，A舰可对干扰方向进行防空拦截。

3)弥补单舰防空探测盲区，拓宽防空拦截纵深，增加拦截次数

3) 协同防空总体技术^[4]

(1)

观察两组患者手术治疗的手术时间、愈合时间、住院时间及美国足与踝关节协会踝-后足功能评分（AOFAS）等指标。

图3 视距受地球曲率影响示意图

如图3所示，假定目标飞行高度为15 m，雷达天线架高25 m。通过公式计算，舰载雷达与目标的理论视距约为36.55 km，实际条件下，受海杂波等环境因素影响，对15～30 m高反舰导弹雷达发现距离约要近一些。即使舰空导弹能够在更远的距离对来袭低空目标拦截，但仍然会受雷达的视距影响不能发挥最大作战效能，甚至出现由于发射距离过近，丧失二次拦截补射的机会，严重压缩了单舰防御纵深。

为此，笔者结合当前水稻高速插秧机的工作特点，开发了基于插秧机插植部倾角检测的可横向仿形的秧苗插深自适应调节系统，并在虚拟仿真实验平台上开展了该系统静态和动态实验研究，力图解决插秧盘随水田表面横向起伏引起的秧苗插植深度不一致现象，确保机插质量稳定，实现浅栽、稳定、高产。

在舰艇编队协同方位过程中，一是可以利用布阵优势，前出哨舰为后方舰艇编队弥补低空探测盲区，拓宽防御范围，提高对高威胁目标的拦截次数；二是后方舰艇利用哨舰协同探测信息或空中支援信息为前方哨舰提供火力支援，提高哨舰的多目标拦截能力；三是为后方编队进行战术指挥、调整、实施赢得时间。

本文选择2010—2015年深沪A 股上市公司作为研究样本，删除金融类、ST 类企业，删除股东权益小于零的公司，并选取证券行业分类为制造业(C)、信息传输、软件和信息技术服务业(I)及科学研究和技术服务业(M)的企业，最终样本得到10 174个观测值。专利数据、企业财务数据、R&D研发项目投入和政府补贴等数据均来源于国泰安数据库。为消除极端值的影响，本文对数据在1%水平上进行了Winsorize处理。

2 协同防空关键技术

舰艇编队协同防空是一项复杂的系统工程，涉及到目标探测、信息传递、数据处理、导弹制导控制、编队指挥流程等多个方面。

依据当地的气候环境条件以及小麦种植制度，选择抗病能力良好的品种，避免过早播种、控制播种量，科学施肥。小麦返青后及时灌溉返青水，禁止漫灌，做好田间杂草防治工作。并于每年二月下旬至三月期间，在上午有露水时每亩使用烯唑醇可湿性粉剂50g，对水40千克喷雾，病情平生田块间隔10天后重复用药一次。

协同防空总体技术涉及舰艇之间协同探测跟踪、数据共享、发射控制、导弹制导等多个方面，需要综合目标态势，对编队进行协同防卫。通常情况下，只有具备远射程、大捷径、特定制导模式的导弹才能实现协同防空，在编队应用中一般采用以下几种模式：①A舰探测、B舰发射、B舰制导；②A舰探测、B舰发射、A舰制导；③A舰探测、B舰发射、B舰制导、A舰接力制导。

舰艇编队协同制导防空需要对多平台，多传感器，多指挥、制导系统的数据信息进行融合，涉及多传感器的大批量目标信息的综合处理，主要包括：①多传感器之间的时空修正技术，即对不同位置传感器发来的目标信息转换到统一的坐标系下，并补偿数据传递的时延；②目标同一性识别技术，即对不同传感器探测的目标信息进行一致性识别，剔除重复目标，建立目标唯一的航迹信息；③目标数据的压缩与差值，滤波和融合，生成编队统一的目标态势图。

2) 多雷达组网技术

1)验证项目一

在学生阅读理解的过程中，恰当地运用“以写促读”策略，可以反馈前面学习的效果，有利于教师有的放矢地教学，还可以激发学生的主观能动性，从而实现更深层次的理解，真正在阅读教学中实现以学生为基点。

水面舰艇编队中，一般配置不同频段、不同体制的多型雷达协同工作，用于提高对低小慢目标、隐身目标、高速大机动目标探测和跟踪能力，以及舰艇编队的抗干扰、抗摧毁能力。多雷达组网研究的关键技术包括多雷达点迹融合技术，多雷达组网动态组合及控制技术，多雷达协同探测、目标识别、辅助制导技术，多雷达协同干扰源交叉定位技术等。

典型反舰导弹在进攻过程中一般采用超低空突防模式，掠海飞行，借助地球曲率规避舰艇雷达探测，同时，对低空目标的发现距离还受至于雷达在舰上的架高，根据式(1)计算

1) 信息融合技术

3 协同防空制导回路海上校飞验证

从图2可知，弹载随队掩护式干扰在目标雷达舰艇上形成干扰扇区，造成目标舰艇丧失在来袭方向上的探测能力，进而丧失拦截能力。

实际海上校飞验证试验态势如图4所示。试验过程中，A舰和B舰纵距约10 km，靶机(加装真值测量设备)飞行高度约200 m，A舰为探测舰，负责对目标的探测跟踪，并将目标位置通过数据链传输给B舰，B舰为发射制导舰，利用A舰发送过来的目标数据进行解算，并模拟发射导弹，对跟飞电子舱进行制导控制，检验对目标的跟踪情况。

图4 海上校飞验证态势图

1.2.1 对照组 给予孕期常规健康教育宣教包括饮食、运动量、用药及产前检查等，每次孕期检查结果在《孕产妇保健手册》详细记录，对症治疗，并告知下次复诊时间。产后母乳喂养指导、产妇康复运动以及42 d门诊复查。

实施条件：靶机从距离B舰30 km外进入，从B舰右前方约50°方向进入，航捷约6 km，航速约8 kn，A、B舰等速直行。

在该试验条件下，A舰雷达目标跟踪数据经过舰艇间数据传输链路发送给B舰，B舰对接收的数据经过坐标系变换、时间修正(时延补偿)以及数据处理后发送给半主动武器武控系统解算。上述数据处理过程中，以靶机加装设备测量为真值，以B舰收到的目标数据完成数据处理后为测量值，处理结果如图5、6所示。

(3)把上面删除的支路涉及到的开关其对应的r或S从集合{r}和{S}中删除；方便接着搜索下一个概率最小的开关；

图5 距离对比图

图6 方位对比图

上两幅图中，绿色线为目标真值，紫色线为测量值。

从距离图上可以看出，经过数据处理后的目标跟踪距离与真值一致性较好，初始阶段距离误差略大，测量值在真值上方，两者有较明显误差，随着靶机进入航路稳定，数据积累一段时间后，经过时延和数据处理的测量值与真值近乎贴合。

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从方位图上看，在初始阶段测量值方位误差较大，但与距离对比图基本保持一致，整体看方位误差始终处在收敛的趋势范围内^[7]。

2)验证项目二

人文关怀是顺应护理发展而一种较新的临床护理模式，充分体现人道主义，以患者为中心开展护理工作。随着近几年我国人口老龄化的加剧，加之经济的高速发展，人们对护理分要求和质量也逐渐有较高的需求。离退休老干部作为社会的特殊群体，由于环境因素、社会因素等多种影响，对其心理状态有一定的影响，

实施条件：模拟真实导弹的电子舱设备架设在B舰舰艏，舱体为固定状态，为避免目标进入过程中回波接收天线限位卡死，电子舱朝向右舷约45°方向，通过喇叭接收制导照射直波信号。

B舰收到A舰发送的数据处理完成后发送给武控系统，武控解算后向跟飞电子舱装订目标数据，并引导制导雷达对准目标，模拟发射后电子舱接收机开机，搜索回波信号，制导雷达对目标进行照射，跟飞电子舱截获目标信号后对目标进行连续跟踪，检验制导回路跟踪的稳定性，结果如图8-10所示。

图7 电子舱目标截获信号允许目标截获信号

从跟飞结果可以看出，在回波失锁(允许截获)信号出现后，AGC信号跌落，电子舱开始跟踪目标；在全程跟飞过程中，电子舱跟踪目标的方位角和高低角度数据与系统向电子舱装订的数据基本一致，并随着跟踪逐渐稳定，两者之间的角度误差趋于0。表明：利用协同探测数据，半主动制导武器能够引导制导雷达对准照射目标，跟飞电子舱能够正确搜索截获目标信号，并稳定跟踪，制导回路可以消除协同探测新增时空修正误差的影响。

图8 位标器俯仰和偏航误差

图9 方位和高低跟踪角度

图10 电子舱跟踪角度误差

4 结束语

本文基于半主动制导武器在A舰探测、B舰发射、B舰制导的方式下，验证了编队协同防空的可行性。同理，可对A舰探测、B舰发射、A舰制导； A舰探测、B舰发射、B舰制导、A舰接力制导；以及主动制导、指令制导等不同体制的武器设计海上校飞试验，进行制导回路验证，验证武器协同防空能力。

参考文献:

[1] 赵永涛, 胡云安, 李静.舰空导弹作战接力切换式制导交接方案设计[J]. 飞行力学，2011，29(1)：17-21．

[2] 裴云, 陈贵春.连续波半主动雷达制导空空导弹截获跟踪距离计算[J]. 电光与控制，2003(2):9-13.

[3] 隋江波, 孙学峰, 朱良明.海军要地防空多武器协同作战[J]. 指挥控制与仿真，2015(6):7-11.

[4] 秦剑冬, 邢昌风, 吴玲.编队舰空导弹协同制导防空作战研究[J]. 舰船科学技术，2010,32(5):19.

[5] 成顺利, 王悦.舰艇编队协同制导防空关键技术研究[J]. 舰船电子工程，2001(3):23-27.

[6] 陈善松, 唐明南, 韩林频, 等.海军舰艇编队防空导弹协同作战技术研究[J]. 现代防御技术，2013,41(3):31-35.

[7] 陈嫣， 何佳洲.多平台协同防空作战系统数据融合技术研究[J]. 舰船电子工程，2013(3):18-23.

A Method Based on Semi-active Weapon for Verification of Cooperative Control Air-defense

LIU Li-long， LIU Zhao， SUI Da-peng， CHEN Shi-hao， CAO Jie, GAO Wang-sheng

(Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute， Shanghai 201109, China)

Abstract :The paper describes the advantage and key technology in cooperative control air-defense， and takes semi-active guidance weapon using in cooperative air-defense combattle for example， studies the possibility of testing and verifying for warship group cooperative control air-defense by the flight check test on the sea. The result shows that the method is effective.

Key words :semi-active weapon; cooperative control air-defense; fleet formation

文章编号： 1673-3819(2019)04-0126-04

中图分类号: TJ762

文献标志码: A

DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2019.04.024

收稿日期： 2018-12-30

修回日期： 2019-01-17

作者简介：

刘丽龙(1982—)，男，河北新乐人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为武器系统总体。

刘 钊(1986—)，男，硕士研究生，工程师。

(责任编辑:胡志强)

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