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2017 , Vol. 39 >Issue 5: 9 - 11

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1673-3819.2017.05.002

Time Efficacy of Satellite Reconnaissance Information for Long-distance Accurate Strike by Anti-surface Missile

  • HONG Jun 1 ,
  • ZHANG Hui-wu 2 ,
  • SHEN Zhen-hua 2
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  • 1. Dalian Naval Academy, Dalian 116018
  • 2. Unit 91526 of PLA, Zhanjiang 524064, China

Received date: 2017-04-21

  Revised date: 2017-07-27

  Online published: 2022-04-29

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Abstract

The impact of satellite reconnaissance information time efficacy on long-distance accurate strike is investigated, which is significant for improving the operational efficiency of anti-surface missiles. According to the operational process of satellite reconnaissance information supporting on long-distance accurate strike by the sea, both the calculating model of satellite reconnaissance information time efficacy and missile catching probability are established. The calculating and analyzed results prove that in the acceptable range, the time efficacy of satellite reconnaissance information can meet the demand for long-distance accurate strike.

Key words： long-distance accurate strike; satellite reconnaissance information; catching probability; time efficacy

Cite this article

HONG Jun , ZHANG Hui-wu , SHEN Zhen-hua . Time Efficacy of Satellite Reconnaissance Information for Long-distance Accurate Strike by Anti-surface Missile[J]. Command Control and Simulation, 2017 , 39(5) : 9 -11 . DOI: 10.3969/j.issn.1673-3819.2017.05.002

目前,反舰导弹超视距攻击是实现海上远程精确打击的主要手段之一,通常采用预警机、预警直升机、无人侦察机和微波超视距雷达等作为目标指示途径,存在探测距离有限、留空时间短、信息要素不全等缺点,在远海作战中不能为导弹提供持续稳定的远程目标指示信息。目前航天侦察系统发展进入了新阶段,侦察卫星已成为探测、跟踪、监视海洋机动目标的重要手段[1]。其中成像侦察卫星单幅覆盖范围可达300km,电子侦察卫星的星下点覆盖半径在2000km以上,且多星组网侦察对目标重访周期短、探测距离远、定位精度高,可长时间、大范围地连续获取目标信息。如何将侦察卫星的信息优势与反舰导弹的远程目标指示需求结合起来,对发挥新型反舰导弹作战能力至关重要。

1 侦察卫星信息时效研究的必要性

现在已有学者对侦察卫星信息支援海上远程攻击领域进行了研究:王建江等建立了基于卫星侦察信息精度的导弹命中概率计算模型,分析了卫星侦察信息精度对导弹命中概率的影响[2]。汪新刚等通过分析导弹末制导雷达搜索区域,分析了导弹自控终点误差对导弹命中概率的影响[3]。李建等分析了目标指示信息延迟对反舰导弹末制导雷达作战使用的影响[4]。海上远程精确打击作战中,由于目标距离远、机动不可控,导弹飞行时间长,对信息情报依赖度高。侦察卫星支援海上远程精确打击作战时,由于受卫星工作模式、传输能力、指挥决策效率等影响,其信息滞后性直接影响作战效能,本文基于此研究卫星信息时效需求及对导弹捕捉概率的影响。

2 侦察卫星信息时效和导弹捕捉概率模型

2.1 问题描述和约束条件

反舰导弹通常采用“自控+自导”制导体制,卫星侦察支援海上远程精确打击一般过程为:卫星侦察获取目标信息,连续跟踪监视、解算处理传输,发射平台获得卫星信息作为远程目标指示;为导弹装订目标指示信息,导弹发射按照预定弹道飞行,到达自控终点;末制导雷达开机后搜索截获目标,进入自导跟踪,实施末端机动直到命中。如图1所示[5]。
图1 侦察卫星支援海上远程精确打击作战示意图
侦察卫星的信息时效定义为:从卫星对目标侦察定位瞬间,到信息发送至海上作战平台形成远程目标指示、导弹发射为止的时间间隔。因此信息时效性差,增大了目标机动散布区,导弹末制导雷达搜索区覆盖目标散布范围减小,捕捉概率降低。本文设立约束条件如下:1)导弹末制导雷达搜索区覆盖目标位置即可视为雷达截获捕捉到目标;2)卫星初始定位精度误差包含在目标机动散布区内;3)不考虑导弹自控终点散布、单舰定位精度及末制导雷达搜索扇面边界对捕获概率的影响。

2.2 卫星侦察信息时效计算模型

从侦察卫星对目标侦察定位,至导弹按照航路规划飞至末制导雷达预定开机点,目标舰艇已脱离初始位置,形成了以最大机动距离为半径的散布圆。设目标航向、航速不定,以目标机动引起的位置变化最不利于导弹末制导雷达开机搜索区覆盖目标散布区,即目标航向垂直于导弹攻击方位进行分析,目标散布区与末制导雷达搜索扇面的关系如图2所示[6-7]。
图2 导弹末制导雷达搜索范围与目标散布区示意图
图2中,α为末制导雷达搜索半扇面,单位为°;d为导弹末制导雷达开机搜索带半宽,单位km;Vd为导弹巡航飞行速度,单位m/s;Rgj为导弹射程,单位km;Rzk为导弹自控飞行距离,单位km;Rkj为导弹末制导雷达预定开机搜索距离,单位km;Rjd为目标散布区半径,单位km;Vtarget为目标航速,单位kn(1kn=1n mile/h≈0.5m/s)。
导弹自控飞行时间Tzk:
Tzk= R z k V d= R g j - R k j V d
目标机动时间Tjd:
Tjd=Tsx+Tzk
目标位置散布圆是以机动距离Rjd为半径的圆形区域,如下:
Rjd=VtargetTjd
末制导雷达开机搜索带半宽d可表示为:
d=Rkj×tanα
则舰艇运动脱离末制导搜索区的时间Tjd为:
Tjd= T F 1 V t a r g e t
据式(1)-(5)可得卫星信息时效需求为:
Tsx=Tjd-Tzk= R k j × t a n α V t a r g e t- R g j - R k j V d

2.3 基于信息时效的导弹捕捉概率模型

反舰导弹捕捉概率是指末制导雷达开机后,目标落入雷达搜索区域并被捕捉到的概率。假设目标位于末制导雷达搜索区域就能够被捕捉到,那么反舰导弹的捕捉概率就是末制导雷达搜索区域覆盖目标位置散布区的概率[8]。如果末制导雷达搜索扇面完全覆盖目标区域,则捕捉概率为1。由图2所示,末制导雷达搜索扇面覆盖目标区域的面积为直线AB、CD和弧线BC、AD围成的区域面积设为SABCD,则
SABCD=SATD+STCB+2SΔABT=π R j d 2× 2 π - 4 β 2 π+ A B -× T E -= R j d 2× π - 2 β+2 R j d 2sinβcosβ
因为,β=cos-1 R k j s i n α R j d
则导弹捕捉概率Pbz为
Pbz= S A B C D S C I R C L E=1- 2 β π+ 2 - s i n α ) 2 × R k j s i n α π R j d 2

3 计算分析

3.1 设置参数

为便于比对分析,设置导弹末制导雷达采用两种型号,Ⅰ型搜索扇面为±20°,首次开机距离25km,Ⅱ型搜索扇面为±40°、首次开机距离为50km,导弹飞行速度取高0.85、Ma=2.5。计算结果如表1所示。
表1 侦察卫星目标指示信息时效需求对照表(单位:min)
导弹参数 目标机动航速/kn
15 20 25 34
300 20 25 0.85 22.9 13.3 7.5 1.4
300 20 25 2.5 33.2 23.6 17.8 11.7
300 40 50 0.85 39.5 29.9 19.7 17.9
300 40 50 2.5 69.4 50.8 39.6 27.8
400 20 25 0.85 17.1 7.5 1.7 -4.4
400 20 25 2.5 31.2 21.6 15.8 9.7
400 40 50 0.85 33.8 27.1 18.0 12.1
400 40 50 2.5 67.5 48.8 37.7 25.8
500 20 25 0.85 5.6 -4.0 -9.8 -10.1
500 20 25 2.5 27.3 17.7 11.9 7.8
500 40 50 0.85 28.5 15.6 7.4 6.4
500 40 50 2.5 63.6 44.9 33.7 23.9

注:导弹参数依次为射程(km)、搜索扇面角(°)、末制导雷达预定开机距离(km)、飞行速度Ma。

3.2 目指信息时效计算结果分析

1)亚音速导弹采用Ⅰ、Ⅱ型末制导雷达时,攻击不同距离、不同航速目标的目标指示信息时效指标分别为1.4~22.9、1.7~17.1、0~5.6min和17.9~39.5、12.1~33.8、6.4~28.5min。
2)射程超过400km,目标航速25kn以上时,亚声速导弹末制导雷达搜索区将无法覆盖目标位置散布区,目标指示时效不能满足作战要求;超声速导弹采用Ⅰ型末制导雷达时,攻击不同距离、不同航速目标的目标指示信息时效指标分别为11.7~33.2、9.7~31.2、7.8-27.3min。
3)超声速导弹采用Ⅱ型末制导雷达时,对侦察卫星信息时效需求降低,最高指标为7.8min,最低指标为69.4min,实际上超过一定时限的低指标值已不具备远程目标指示能力,只能作为远程侦察引导。

3.3 导弹捕捉概率分析

根据前述结果,选择某型导弹采用Ⅱ型末制导雷达、超声速飞行时,打击不同航速目标时的捕捉概率计算如图3~图5所示。
图3 目标距离300km时导弹捕捉概率
1)目标距离300km,Pbz≥0.95时,对不同航速目标的目标指示信息时效分别为7.4min、4.5min、2min,Pbz≥0.85时对不同航速目标的目指信息时效分别为13min、9.5min、6.5min。
2)目标距离400km,Pbz≥0.95时对不同航速目标的目标指示信息时效分别为3.8min、0.5min、0min,Pbz≥0.85时对不同航速目标的目指信息时效分别为12.5min、6.8min、2min。
图4 目标距离400km时导弹捕捉概率
3)目标距离500km,目指信息时效为0分钟时Pbz为0.85,即打击远距离目标对侦察卫星情报时效要求极高;在目指信息时效5min时,导弹对不同航速目标的捕捉概率分别为0.84、0.83、0.8。在侦察卫星保障导弹远程精确打击作战中,要根据目标机动特性、导弹捕捉概率综合决策如何选择导弹实施打击,在先敌打击和精确打击之间取得合理平衡点,力争获得较大的战果。
图5 目标距离500km时导弹捕捉概率

4 结束语

通过研究卫星信息支援远程精确打击作战应用下的时效指标和导弹捕捉概率表明,卫星信息时效在可接受区间内,能够满足对海上时间敏感目标的远程精确打击需求。
事实上,海上远程精确打击作战中,侦察卫星的重访周期、初始定位精度、射击方式、导弹自控终点散布等因素对远程精确打击作战均存在影响。因此在实际运用中必须予以全面考虑,在现有能力基础上通过体系升级和实射验证,以提升侦察卫星信息系统支援海军远程打击作战的实用性和实战能力。

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