鱼叉兵棋中的代级研究
作者:博望定远学派
1 雷达代级设计思路
当雷达探测敌方导弹、飞机、船舶之类的目标时,雷达接收机接收的回波信号既有所需目标的反射回波,还有大量从地、海、气象、人工箔条干扰等一系列障碍物散射或反射所产生的各类回波信号(即杂波信号)。且通常情况下这一系列的杂波信号强度会比所需的目标反射回波强的多,并严重影响对探测目标的跟踪、定位能力。雷达代级的设计思路体现了不同雷达本身杂波抑制能力的差异。
动目标显示即根据雷达回波信号的相关特性的不同,采用各种不同的雷达杂波抑制滤波器进行雷达杂波抑制。雷达杂波对消器是最普遍的一类滤波器,通常依据对消次数的不同,将雷达杂波对消器分为一次、二次以及多次雷达杂波对消器。k次雷达杂波对消器输出可用公式表示为
其中,xn(m)表示雷达第n个发射周期的第m个距离门雷达回波信号。由此可知,雷达杂波对消器是一类线性相位信号滤波器,滤波后回波信号相位关系不会非线性变化。在抗雷达杂波自动抑制的应用环境下,理想滤波器能够在杂波分布的频率点处,使杂波得到最大限度的抑制。
假设兵棋规则模型中先进雷达可以使用更多次对消器,且抗雷达杂波自动抑制最多使用6次雷达杂波对消器输出,输出次数k与最大杂波抑制值c之间存在线性经验关系
并称k为雷达代级。
2 电子支援系统代级设计思路
雷达电磁波在大气中的折射现象,是由于电磁波在大气中的传播速度随高度变化而变化所致。考虑大气折射,典型的定量分析方法是用等效地球半径ka来代替真实地球半径a,用均匀的大气(雷达电磁波在此大气中以直线传播而不是以曲线传播)来代替真实大气。
根据Snell定律,为了把射线路径描绘成直线,引入因子
其中dn/dh为折射指数n随高度h的变化率,即折射指数的垂直梯度,通常为负值。假设该梯度随高度变化为常数,其值为3.9×10-6/m,则k=4/3。这时,雷达水平视距可近似
其中,雷达高度hr用米来表示,目标高度ht用米来表示。但雷达水平视距取海里时,相当于公式(2)需要除以比例1.852,得到
这就是鱼叉雷达视距近似计算公式。
当dn/dh的变化为-0.787×10-7/m~-1.57×10-7/m,即k=2~∞时,会造成雷达电磁波的非正常传播,发生所谓“超折射”现象,雷达的最大作用距离增加,能探测到水平视距后的目标。
假设兵棋规则模型中取k=2.4~3.6,则对鱼叉雷达视距计算公式系数2.22可以放大1.1~1.6倍。于是,令m表示电子支援系统代级,且m=10(k/2.22-1)。为提高精度,根据经验可取系数2.2278。
3 红外传感器代级设计思路
一般情况下,对于某特定红外搜索跟踪系统(IRST),除大气透过率τ(与探测距离R相关)、目标辐射强度J为变量外,其他参数A为固定数值,可以定义为常数,故有
而R又与τ存在一个近似于反比的关系,特定气象条件、距离确定情况下,红外特定波段τ的值为固定值,因此探测距离R正比于目标辐射强度J的平方根,则
假设兵棋规则模型中红外传感器的技术特征只与目标辐射强度J相关,目标辐射强度有3种分类(记作j):①隐身(j=1)、②小型和中型舰船/亚音速飞机或导弹(j=2)、③大型舰船或飞机/超音速飞机或导弹(j=3)。给定五个红外传感器经验公式
当j=1,2,3时,得到鱼叉红外探测距离表,并称五个红外传感器经验公式为5个红外传感器代级。