一种针对大目标误差带的协同拦截策略

一种针对大目标误差带的协同拦截策略

李贵栋 , ,范继兆

江南机电设计研究所  贵州贵阳  550009

摘 要：空袭兵器直接威胁到人民以及国家领土安全，开展防空拦截技术研究具有十分重要的意义。基于现有探测系统难以获取某些空袭目标的精确信息，导致防御拦截成功率越来越低，考虑多弹拦截优势，研究一种针对大目标误差带的协同拦截策略，以期为防空拦截大误差带目标提供一定参考。

关键字：防空拦截技术；多弹拦截；大目标误差带；协同拦截策略

0  引言

随着空袭兵器的快速发展，在某些作战场景下现有探测系统难以获取某些空袭目标的精确信息，即探测系统获得的空袭目标位置呈现为大目标误差带；在此作战情况下，采用传统拦截方式[1]无法实现对大目标误差带的全面搜索，从而难以保证实现对该场景下目标的有效拦截。

考虑对大目标误差带的搜索覆盖问题，目前已有一些学者利用多探测器优势，研究协同搜索探测技术[2]，然而，由现有的研究成果可知，目前协同搜索探测技术的研究主要针对静态及无人机等低速目标，仅考虑简单环境下的搜索任务，难以应用于防空防御拦截中[3]。

因此，本文基于防空拦截中出现大目标误差带的场景，考虑导弹探测视场限制，利用多弹优势，研究一种针对大目标误差带的协同拦截策略。

1  针对大目标误差带的协同拦截策略

针对呈现为大误差带的目标拦截任务，单发导弹或传统多弹共同拦截难以实现对目标误差带的有效拦截，提出“并飞”分域协同制导拦截，考虑将目标误差带进行划分，通过协同制导使多枚导弹的剩余飞行时间基本一致，并通过规划弹道使多枚导弹导引头探测范围（或导弹可达区域）覆盖目标可能出现的大空域去进行拦截的协同制导拦截方式。

以2发拦截弹为例，以导弹“并飞”分域协同制导拦截示意图如下图所示。

图1  “并飞”分域协同制导拦截示意图

根据目标误差带的估计结果，结合导引头探测能力，按照使多枚导弹导引头探测范围覆盖目标误差带的思想，将目标误差带均等划分给各发导弹分别负责搜索，规划多枚导弹分别以其负责搜索区域的中心为制导目标点接近目标误差带，即以覆盖目标误差带为目的分别规划导弹导引头需要探测覆盖的区域。在导引头开机前，各发导弹根据规划需要其导引头探测范围覆盖的区域中心为目标点进行制导，从而实现分域搜索拦截，保证多枚导弹导引头共同探测范围能覆盖整个目标误差带。

该协同策略下，只需将弹目距离、弹目接近速度等作为弹间的协调变量，通过弹间通信链实现协调变量交互；然后将协调变量引入制导回路中，通过协同制导律，保证多弹的“并飞”。

为便于实现该协同制导策略，鉴于“并飞”协同制导拦截的主要目的是实现同时对较大目标误差进行探测搜索覆盖，多弹“并飞”拦截时，其中任意相邻弹道两发弹“并飞”协同制导拦截所允许出现前后偏差的情况为：保证两发弹导引头探测范围能覆盖所需要探测及拦截范围的前提下，两发弹的探测视场有交集。

以2发导弹拦截为例（如图3所示），假设单个导弹导引头探测的最大宽度为，目标误差带长，其中满足：，导引头搜索探测时的最大偏转角为，导引头最大探测距离为。为实现对目标误差带的搜索，每发导弹需要搜索的区域宽度为。

图2  两发导弹协同搜索探测长为的目标误差带示意图

在保证两发弹导引头视场能共同完成对目标误差带全面搜索探测覆盖的情况下，考虑两发弹出现前后交错且导引头视场刚好有交集的极限情况：

当出现前后偏差最大的极限“并飞”协同情况时，记为出现前后交错且导引头视场刚好有交集时两发弹距离目标带的距离之差，两发弹到目标误差带的距离之差为：

              ……(1.)

通过协同制导律，保证两发导弹到目标误差带的距离之差在内，即可实现“并飞”协同制导拦截，实现对大空域目标的协同探测和有效拦截。

同理，三发弹或更多发导弹采用“并飞”分域协同制导拦截策略进行拦截时，相邻两发弹之间协同根据两发导弹协同方法，保证相邻导弹到目标误差带的距离之差在期望的区间范围，便可实现期望的多弹协同制导，完成对大目标误差带的协同搜索探测和拦截。

2  协同拦截策略特点分析

本文研究的“并飞”分域协同制导拦截是针对大目标误差带下的拦截需求提出的拦截策略，其特点可归纳为以下两个方面：

2.1  优点：

（1）能较好地保证有效的协同搜索

本文提出的协同制导律，充分考虑了导弹的探测能力，通过“并飞”分域规划，从而能较好地保证对大目标误差带的有效搜索，实现多弹搜索无“重复做功”且无遗漏的搜索探测。从而保证。

（2）便于协同制导控制的实现

基于该协同策略，根据导弹的探测能力进行协同规划，只需保证两发导弹到目标误差带的距离之差在便可达到协同效果，这给协同制导控制留取了较大余量。

（3）能保证对大目标误差带下的拦截概率

“并飞”分域协同制导拦截策略能确保多发导弹同时完成对较大目标误差带的全面搜索探测，从而能保证至少1发导弹导引头捕捉到目标或者能确保目标至少在1发导弹的可达域内，从而理论上保证至少有一枚弹能对目标进行拦截。

2.2  缺点

（1）严格“并飞”协同实现较难

当导弹速度较快时，若导弹轴向速度不可控，会导致通过制导实现“并飞”分域协同制导拦截较难，此外，还需要考虑避碰等问题，实现较困难。

（2）“并飞”协同可能导致其他导弹没有足够时间调整弹道

采用“并飞”协同制导拦截，当一发导弹探测到目标后，若导弹速度较快时，其他导弹可能没有足够时间调整弹道对目标进行拦截，从而可能只有一发导弹对目标进行拦截，若一发导弹未能对目标造成致命毁伤，则就标志着拦截任务失败。因此，从多次毁伤能增大毁伤效果的角度来说，这种协同策略没有充分发挥多弹拦截优势。

3  结论

本文基于大目标误差带下的拦截需求，研究了一种协同拦截策略。基于导弹探测视场限制，实现该协同拦截策略下拦截大误差带下目标的协同规划；然后通过分析，研究了该协同拦截策略的特点，通过分析可知，当导弹速度较快时，可能会导致实现效果不理想，但针对大目标误差带的拦截任务，该协同拦截策略是一种保证较好实现大区域搜索探测、较容易实现协同制导以及一定拦截概率的有效拦截策略。

参 考 文 献

[1]王森, 杨建军. 战术弹道导弹助推段拦截方法研究[J].飞航导弹, 2009(5): 54-57.

[2]解梅. 高机动目标组网协同探测技术[D]. 电子科技大学, 2017.

[3]向庭立, 王红军, 史英春. 区域覆盖的多机协同探测任务分配策略[J]. 空军工程大学学报（自然科学版）, 2019, 20(6): 33-38.