定位定向误差对岸舰导弹自控终点的影响分析*

沈培志 殷 实 郭晏宗

（海军航空大学 烟台 264001）

机动岸导兵力作战时一般会使用预设阵地进行作战，但由于任务变化需要，可能会起用临时阵地，相比于预设阵地而言，临时阵地的定位定向的精度误差较大，因此研究定位定向误差对岸舰导弹会产生何种影响对未来作战就有很大的意义。岸舰导弹受到初始定位定向误差、惯导系统误差以及作战地域的横风和降雨等各类因素的影响，导致岸舰导弹在自控段将产生一定的飞行误差，使得导弹在末制导雷达开机点的实际位置与理论位置存在一定误差，即导弹自控终点散布。理论上自控终点散布越小，岸舰导弹越容易搜捕到预定的作战目标。

机动岸导兵力的临时发射阵地由于定位定向较为仓促，且勘察次数少，所以初始定位定向误差可能较大，为了弄清其对导弹自控终点散布的影响规律，需要展开深入研究。

2.1 定位定向误差产生的原因分析

机动岸导兵力在占领临时发射阵地后，就要进行定位和定向工作。一般的用大地坐标系（GCS）来表示其定位参数，包括大地经度B、大地纬度L和大地高度H三部分。用天文坐标系（CCS）中表示其定向参数，包括天文经度λ和天文纬度ϕ。无论是大地坐标系还是天文坐标系都需要对现行的定位定向装置进行调平和对准，另外在定位定向转码过程中也会产生相应的系统误差。

2.2 初始定位定向误差的确定

阵地的起始定位定向坐标大体遵循目指方向上的扇形随机本分布，假定机动岸导部队在标定初始发射位置时的定位精度 ≤500m，定向精度 ≤10密位（1密位=0.06°），所以以阵地为圆心O（0，0）定义一个半径R=500m的扇形，D=［-10，10］（D单位是密位），初始定位定向坐标为P0（x，y），即：

利用笛卡尔坐标系建立发射阵地的初始位置定位坐标如图1所示。

图1 岸舰导弹发射阵地定位定向散布图

O为发射阵地实际位置；
dr为P0到O点的距离；
D为O到P0点的角度；
S为0～2均匀分布并独立的随机数；
P0为通过标定确定的发射阵地初始定位定向坐标。

要研究初始定位定向误差对岸舰导弹自控终点散布的影响，首先要研究自控终点散补对导弹攻击的具体影响有哪些。

3.1 自控终点散布对导弹攻击的影响

在打击海上目标时，导弹自控终点散布会对导弹末制导雷达搜捕目标产生不利影响，同时不同末制导选择模式也会产生不同效果。

一是影响岸舰导弹末制导雷达能否成功将目标搜索到，即末制导雷达开机时目标是否在雷达搜捕范围内。比如打击岛礁区或集群目标时，如图2所示，由于众多岛礁或其他船只等非打击对象的存在，因此末制导雷达搜索角度在选择模式时应尽量缩小，以排除其他类目标因素的干扰，如果导弹自控终点散布较大，则有可能偏离预定的自控终点位置较远，比如当自控终点在A点时，则会导致末制导雷达有可能无法照射到需要打击的目标，最终导致导弹搜捕失败。

图2 自控终点散布对末制导雷达搜索区域影响图

二是目标分布态势的改变，会导致末制导雷达目标搜捕发生错误，即目标当前位置是否满足末制导雷达捕获模式［3］。机动岸舰导弹在发射前，操作号手会根据上级情报或获取目标当前的分布态势装订末制导雷达对目标捕获模式，一旦装订完毕，导弹发射后将无法进行更改。如果导弹自控终点散布较大，末制导雷达开机搜索时，假定目标处于静止状态，如图3所示，将很难搜捕到预定目标。即如果没有自控终点散布，依据目指信息，岸舰导弹发射前对目标的方位特征装订捕获模式选“最左”［3］，在末制导雷达开机时可以搜捕到正确的目标。由于导弹自控终点散布的原因，比如导弹到达A点时，如果还要打击预定目标，则目标方位特征的雷达捕获模式要变为“最近”［3］，但导弹发射后无法做出更改，此时导弹的末制导雷达搜捕模式仍为“最左”［3］，所以导弹将无法正确选择目标。

图3 自控终点散布对末制导雷达目标选择影响图

3.2 岸舰导弹自控终点模型建立

为了可以定性定量的研究分析岸舰导弹初始定位定向精度对导弹自控终点的散布误差影响，我们利用笛卡尔坐标系进行建模。首先建立笛卡尔直角坐标系：以岸舰导弹发射点为坐标原点O，导弹飞行方向和纵向距离为X轴，横向距离为Y轴过O点并垂直于X轴，建立平面直角坐标系OXY，如图4所示。

图4 岸舰导弹自控终点散布图

岸舰导弹自控飞行段采用的是多采用惯导制导系统，采用该种制导方式的导弹，自控飞行段可以不考虑横风、降雨等环境因素带来的导航误差，因此导弹自控飞行段的误差主要由导弹武器系统自身性能决定，包括惯导系统精度和初始定位定向精度。根据文献［1］高精度惯导系统可通过采取四阶龙格-库塔算法联立求解可得导弹北向陀螺漂移和方位陀螺漂移将引起精度的累计误差，所以飞行距离和惯导误差关系为

上式中δλc为经度的积累误差；
εN，εU分别为北向和防卫陀螺漂移，因此通过计算可知机动岸舰导弹的自控飞行过程中惯导误差。导弹飞行距离与惯导误差的如表1所示。

表1 不同飞行距离反舰导弹惯导误差数据表

为便于计算可以采用多项式拟合的算法，对上述数据进行简单拟合，从而得出导弹在自控飞行阶段不同的飞行距离与惯导综合误差的简单通用计算公式。

令：

式中：X为惯导综合误差（m）；
Dzk为导弹自控飞行距离（km）。

通过将表1中的数据带入公式进行拟合，可得如表2所示的结果。

表2 自控飞行段惯导综合误差多项式拟合系数

所以岸舰导弹的自控飞行段惯导综合误差的均方差为

因此在不考虑海况和横风作用时，对于导弹的自控终点的散布影响的主要因素为初始定位定向精度，假定导弹此时实际坐标Z（dx，dy），则：

式中：Dxll为末制导雷达开始时，导弹X轴理论坐标；
dyll为末制导雷达开始时，导弹Y轴理论坐标；
X为导弹自控飞行阶段的惯导均方差；
Px，Py为是发射阵地初始定位定向的横纵坐标。

利用Matlab软件对上述模型进行仿真和模拟，从而找到初始定位定向误差和导弹自控终点散布的关系。

4.1 仿真计算

经过Matlab编程，根据公式仿真计算出初始定位定向误差散布，如图5所示。

图5 导弹发射阵地初始定位定向误差散布图

而后通过软件分别模拟导弹自控飞行距离在80km、120km和150km的自控终点分布。模拟仿真后，可得到图6、图7和图8。

图6 导弹飞行80km时自控终点散布图

图7 导弹飞行150km时自控终点散布图

图8 导弹飞行200km时自控终点散布图

通过以上几幅图分析可知初始定位误差对导弹自控终点散布的影响是初始定位定向误差越大，导弹自控飞行越远，导弹自控终点分布越大。

4.2 结论

经过Matlab建模和仿真计算可知，机动岸舰导弹兵力在打击海上目标时，初始的定位定向误差造成的岸舰导弹自控终点散布，从而对导弹末制导雷达对目标的搜捕产生不利影响。该模型较为简单易懂，能够较好地量化初始定位定向误差对导弹自控终点散布的影响，可以在导弹发射前通过解算射击诸元，尽量消除初始误差带来的不良影响，减少导弹自控终点散布，从而提高导弹末制导雷达捕捉目标的概率。

实战中，岸舰导弹的自控终点散布还应考虑作战目标区域的横风及当时的海况的影响，并且有些型号的导弹还拥有不同的飞行速度和不同高度的弹道及航路规划功能，也需要考虑在内。在使用临时阵地作战时，机动岸导兵力需要通过提高定位定向设备的精度的方法，提高初始定位定向精度，减少误差进而减少导弹自控终点散布，提高岸舰导弹的捕获目标概率，从而进一步提升遂行作战任务的能力。