虚拟岛岸靶区总体方案研究*

向杨蕊 慈 旋

(92493部队98分队 葫芦岛 125000)

虚拟岛岸靶区总体方案研究*

向杨蕊 慈 旋

(92493部队98分队 葫芦岛 125000)

为了开展导弹对岛岸目标攻击试验,构建了将指定的浅海海区模拟为一座岛屿的虚拟岛岸靶区的建设方案,设计了由虚拟岛岸靶区、仿真系统、实际武器系统合成的试验回路,研究了仿真系统和靶区单元构成和功能,并明确了虚拟岛岸靶区的应用模式。

虚拟岛岸; 靶区; 试验回路

Class Number TP393

1 引言

随着各国海洋领土意识的增强,我国与周边国家岛屿争端将会越来越激烈,未来岛屿争夺战将要求战术导弹具有能够打击港内/近岸的军事目标能力[1～3],由于缺乏符合试验条件的岛岸靶区,组织此类试验非常困难。

因此考虑采用模拟的方式,利用等效模拟技术和目标特性控制技术,以较低的成本近似地模拟岛岸环境,通过布设脱靶量测量系统获取导弹的落点信息。由于导弹武器系统的目标指示方式和导引头工作模式不同,对岛岸目标特性的模拟和设置方法也不同。在试验过程中,通过运行内场仿真模型,模拟被试武器和岛岸并与外场实装数据交互,在三维态势显示系统中显示导弹对岛岸目标的攻击态势。

2 总体设计

虚拟岛岸靶区是将指定的浅海海区模拟为一座岛屿,作为导弹对岛攻击或近岸攻击的目标,同时布设测量系统,获取导弹的落点信息,进而能够考核武器系统命中精度和毁伤效果等战术技术指标。

战术导弹对虚拟岛岸目标射击试验是由虚拟岛岸靶区、仿真系统、实际武器系统合成的试验,实际武器系统对虚拟靶区对应的位置射击实弹,仿真系统对导弹对岛岸目标射击过程进行仿真并在计算机内虚拟产生岛岸目标,靶区测量系统测量实弹落点位置,并将其映射到仿真系统对虚拟目标的着靶位置,从而进行试验态势显示以及结果评估。

3 仿真系统

在导弹对虚拟岛岸目标试验回路中,仿真系统

订购实际武器系统发射装订参数等信息和靶区脱靶量测量系统获取的落点信息,并对导弹对岛岸目标射击过程进行仿真并在计算机中虚拟产生岛岸目标,从而显示岛岸目标攻击试验情况,并对试验结果进行评估。

在仿真系统中试验人员在任务规划节点进行试验任务规划[4]；调度管理节点根据任务规划文档控制内场仿真过程使之与外场试验过程协调一致；武器控制平台网关[5]节点订购真实武器系统的发射装订参数并发布给导弹/舰炮动力学仿真节点；导弹/舰炮动力学仿真节点按照发射参数进行武器系统的数学模型解算,得到导弹的弹道数据；二维显示[6]节点显示弹道数据图表等,三维显示[7]节点对虚拟岛岸靶区所模拟的岛屿进行三维建模,并与实际试验航路和靶区地理坐标形成对应关系,同时对被试武器系统进行三维建模并订购导弹/舰炮动力学仿真节点的弹道数据并通过网关节点订购脱靶量测量系统的落点信息,显示对岛岸目标攻击或近岸攻击试验过程；试验后将记录的试验数据提交给试验结果分析节点,对命中精度[8]或毁伤效果[9]进行评估；试验结束后试验数据存入数据库节点。

仿真系统组成结构如图1所示。

4 靶区单元

虚拟岛岸靶区单元是虚拟岛岸靶区的主要组成部分,以载体为靶区单元的主体支撑结构,上面布设目标模拟系统模拟岛岸目标的红外辐射特性和雷达反射特性,通过靶区状态控制系统,控制靶区的状态,并且安装脱靶量测量系统获取导弹的落点信息送至试验态势显示系统。虚拟岛岸靶区单元组成结构如图2所示。

1) 载体

我国用于生物质成型燃料的原料大部分是农作物秸秆、农产品加工剩余物、林业生物质资源等。其中，秸秆是固体成型燃料原料的主要来源。我国农作物秸秆数量大、种类多、分布广，为达到生物质成型燃料成为普遍使用的优质燃料的目标，我国将加大力度开发，并高效、合理地利用生物质能。

载体作为虚拟岛岸靶区单元的主体支撑结构,能够模拟岛屿外形,安装摄录设备、脱靶量测量设备、雷达辐射源、红外辐射单元和供电系统等靶载设备,并且具备拖航、停泊的能力。为了降低建设成本,和布防撤收难度,载体采用充气式结构,主体结构为近椭圆形充气桁架,该桁架平铺在水面上,通过锚来定位。核心结构是两个6m×4m×3m的靶载设备船,由刚性浮筒和刚性载体组成,用来装载充气桁架和靶载设备。布靶时靶载设备船拖送到预定位置后,对充气式结构进行展开、使充气式桁架连接靶载设备船、模拟建筑及角反射器等；充气桁架上多点支撑伪装网,各点支撑高度的不同使载体具有高低起伏的岛屿外形。

2) 目标特性模拟系统

目标特性模拟系统分为两部分,一部分是岛岸红外特性模拟,一部分是岛岸目标的雷达反射特性模拟；具体试验时,根据被试装装备的目标探测系统和导引头工作方式设置不同的目标模拟特性。

红外目标特性模拟用于检验导弹或装填信息化弹药的舰炮的导引头对岛岸目标的判定性能,主要模拟岛屿的红外成像(辐射温度分布)特性；能够根据红外辐射源配置方案,拼装、组合和调整红外辐射单元的位置、尺寸和温度等；红外辐射源配置方案通过分析岛岸目标的红外特性(岛屿和海面的红外辐射温差)产生；在试验过程中能够手动/遥控完成辐射源的开关机及温度、工作状态等技术参数检测、显示、记录和传输。红外辐射单元中电加热材料选择碳纳米管布,通电情况下可以模拟目标热红外分布。

雷达目标反射特性模拟用于检验导弹的导引头在岛岸背景下对军舰目标的识别能力,主要模拟岛屿的雷达目标反射特性；由于虚拟岛岸靶区表面覆盖的碳纳米管布本身可以反射雷达波,且其雷达反射率与布的电导率相关,可以通过调整布的电导率调整其雷达反射率。因此,构成的岛岸目标的主体(载体和外形)已经形成了自己特有的雷达散射特性。在模拟岛屿主体的雷达特性基础上,通过雷达强反射体(金属网、角反射器等)及雷达吸波材料(暗室用吸收体、伪装网、伪装装饰布)来调整岛屿的雷达反射特性,使其能够对近岸攻击的导弹提供与真实岛屿相似的雷达环境背景的干扰。

3) 脱靶量测量系统

4) 靶区状态控制系统

靶区状态控制系统控制靶区的工作状态。靶试状态时,所有对靶区的控制均通过岸上的遥测计算机完成。依照任务要求情况在遥控软件上依次开始启动发电机,在进行岛岸目标红外特性模拟时实施温度控制。此时靶区上的试验数据将通过无线电台在岸上计算机上显示。控制人员应根据显示情况发布是否准备好的信息,发布是否进入战斗状态命令。靶区设计时将中心控制机室放在吃水线以下位置,将尽量减少被弹击中的概率,电气控制设计自动分离装置。在被弹体击中后可自动切断电源,并不影响其他部分的工作。在试验结束后可在远端遥控关闭发电机组,完成本次试验任务。

5 试验应用模式

5.1 虚拟岛岸靶区构成模式

由于武器系统目标指示的方式和导引头工作模式不同,在构建虚拟岛岸靶区时对靶区单元进行适当的裁剪或组合以满足不同试验的需求。虚拟岛岸靶区构成模式分为“模拟”、“虚拟”或者“模拟+虚拟”三种方式。

“模拟”的方式是指利用等效模拟技术和目标特性控制技术,以较低的成本逼真地模拟岛岸环境,同时由于“模拟”的方式能够提供测量设备的安装平台,测量的手段也更为多样。如图3所示。对于安装复合导引头的导弹[12],需要靶区为其提供岛岸目标特性,因此采用单个靶区单元模拟的方式。

“虚拟”的方式是指在海区内不布设任何载体,也不对岛岸目标特性进行模拟,通过在水下布设水听器或者在空中采用无人机航拍等方式获取脱靶量等落点信息。如图4所示。对于按照地理坐标位置进行射击的导弹,在对岸攻击试验中,只需要在靶区内设置瞄准点,不需要提供岛岸的目标特性,因此采用“虚拟”方式的虚拟岛岸靶区。

“模拟+虚拟”是指只对靶区内模拟岛岸目标的某部分目标特性进行模拟,其余的部分不布设载体,也不模拟目标特性,并且由于岛岸靶区的面积比较大,因此靶区内可能布设多个靶区单元,如图5所示。对于近岸攻击的导弹需要靶区为军舰目标提供岛岸背景,因此采用一个或多个靶区单元模拟+虚拟的方式。

5.2 试验实施流程

基本试验流程如下：

1) 按照虚拟岛岸靶区的布靶流程布设靶区载体、目标模拟系统和脱靶量测量系统。

2) 试验舰到达试验点,导弹武器系统完成试验前准备工作。

3) 通过靶区状态控制系统控制靶区的工作状态,使其目标模拟系统的目标特性与试验所需的目标特性一致。

4) 仿真系统启动,试验人员在任务规划节点完成仿真任务规划,将规划文件发送至调度管理节点。

5) 调度管理节点,根据任务规划文件调度管理各仿真节点运行。

6) 导弹武器系统进入协同动作程序,武控系统试验数据发布到武器控制平台网关节点。

7) 试验人员按下武控系统的发射按钮,导弹发射,同时发射命令通过武器控制平台网关发送到导弹/舰炮动力学仿真节点,导弹/舰炮动力学仿真节点按照发射参数进行武器系统的数学模型解算。

8) 三维建模并订购导弹/舰炮动力学仿真节点的弹道数据并通过网关节点订购脱靶量测量系统的落点信息,显示对岛岸目标攻击或近岸攻击试验过程。

9) 试验后将记录的试验数据提交给试验结果分析节点,对命中精度或毁伤效果进行评估；最后试验数据存入数据库节点。

6 结语

虚拟岛岸靶区建设为开展导弹对岛岸目标或近岸目标射击试验提供了解决方案和技术途径,目前通过构建演示验证系统,验证了虚拟岛岸靶区建设的可行性和合理性,同时,载体设计、测量系统和目标特性模拟等关键技术也得到了创新性和可行性也得到了论证。

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Overall Scheme Virtual Island Test Range

XIANG Yangrui CI Xuan

(Unit 98, No. 92493 Troops of PLA, Huludao 125000)

In order to develop the ship to island attack test of missile, virtual target area construction plan is proposed, in which the shallow water sea simulation is specified as an island, and the test loop is constituted by the target unit, simulation system. Then the structure and function of the unit simulation system and the target area are designed, and the application mode of virtual island target area is studied.

virtual island, test range, test loop

2016年10月9日,

2016年11月21日

向杨蕊,女,硕士,工程师,研究方向:试验总体。

TP393

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.04.018