一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法.pdf
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1、()指挥控制与仿真 引用格式:史彦山一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法指挥控制与仿真,():,():一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法史彦山(江苏自动化研究所,江苏 连云港)摘 要:针对自导鱼雷发射前预知鱼雷发现概率随发射态势变化趋势的需求,提出了一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法。根据现时刻攻击态势构建鱼雷发射态势预测模型,生成后续鱼雷发射态势序列;基于正态分布原理进行目标散布处理,并分别提出面积比值法和长度比值法计算声自导和尾流自导鱼雷单个发射点发现概率计算方法;综合以上处理方法,计算自导鱼雷未来一段时间内连续发射态势点的发现概率,生成变化趋势。最后,采用典型的发射态势对自导鱼雷发现
2、概率变化趋势预测结果进行了测试验证。关键词:自导鱼雷;态势预测;发现概率中图分类号:;文献标志码:(,):,:;收稿日期:修回日期:作者简介:史彦山(),男,高级工程师,研究方向为潜艇指控系统。现代鱼雷是一种战术技术性能日趋先进、结构精密复杂、耗资很大的精确制导武器。目前,鱼雷主要的自导方式有声自导和尾流自导,使用方式包括线导和自导。发射艇在进行自导鱼雷攻击时,典型的攻击方式是使用声呐方位进行目标运动要素解算,然后根据要素解算结果计算射击诸元并设定鱼雷自导攻击弹道。但是,由于多种误差的存在,鱼雷到达预计相遇点时,目标可能未同时到达对应位置点。声自导鱼雷能否发现目标取决于鱼雷与目标相遇过程中,自
3、导扇面能否覆盖目标误差散布;尾流自导鱼雷能否进入尾流取决于鱼雷与目标航迹相遇时,能否检测出目标尾流。发现目标概率是预估鱼雷攻击效果的重要指标,在目标运动要素解算误差和鱼雷性能一定的情况下,鱼雷发射态势是影响自导鱼雷发现概率的主要因素。在鱼雷攻击过程中,如何实现在发现概率较高时发射鱼雷是指挥人员重点关注的问题。本文主要研究目标和发射艇都在匀速直线运动的情况下,自导鱼雷发射前如何预知鱼雷发现概率随发射态势的变化趋势。发射态势预测假定发射艇和目标都进行匀速直线运动,以发射艇当前位置点为基础,周期推算固定时间间隔后的发射艇位置以及目标位置。具体步骤如下:首先,根据发射艇当前位置点及导航信息,计算一定时
4、间间隔后发射艇位置点序列信息;()()()其次,根据目标当前位置点及目标运动要素信息,计算一定时间间隔后,目标位置点序列信息;()()()最后,根据相应的发射艇及目标位置点序列信息,计算发射态势序列信息。,()()()()()史彦山:一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法第 卷 ()()其中,取值为 ,为正整数;为鱼雷发射时发射艇航向;为鱼雷发射时发射艇航速;为时间间隔;、为发射艇当前点位置坐标;、为目标当前点位置坐标;、为发射艇位置点坐标序 列;、为 目 标 位 置 点 坐 标 序 列;为目标相对发射艇方位序列;为目标与发射艇间距离序列;为目标相对发射艇舷角序列;为目标舷角序列。计算单个发射点
5、发现概率 目标散布处理由于目标运动要素解算结果存在误差,系统计算、输出鱼雷射击诸元并控制鱼雷发射后,鱼雷按系统计算的控制弹道参数航行至预定命中点时,目标将不能同时到达对应位置点。在一定射击条件下,由于目标运动要素误差的存在,以致在预定命中时刻目标实际位置点偏离预定命中点的现象称为目标散布。要素解算求得的目标运动要素误差导致的目标位置散布可以近似看作服从正态分布,散布区域近似为椭圆(目标位置散布椭圆的长轴与鱼雷发射时的目标方位线方向相同),根据标准差倍数(倍、倍、倍)把目标散布椭圆分成 个部分,在符合不同分布大样本仿真统计结果的基础上,为了降低后续计算复杂度,把每个部分内看作均匀分布且概率密度已
6、知,如图 所示。图 目标位置散布椭圆 图中从里到外分别为椭圆、,面积分别为、,长轴长度分别为、,短轴长度分别为、。根据正态分布,目标散布在椭圆 内的概率为 ,在椭圆 内的概率为 ,在椭圆 内的概率为 。由参考文献可得目标状态 的误差协方差矩阵(由目标运动要素解算结果提供)如下:()由参考文献 可得目标散布椭圆信息如下:()()()()()()其中,(,)为时刻目标位置坐标,为目标速度在 轴方向的分量,为目标速度在 轴方向的分量,为椭圆长半轴长度,为椭圆短半轴长度,为椭圆长半轴与 轴的夹角。计算声自导鱼雷发现概率 声自导鱼雷搜索扇面声自导鱼雷探测范围可以看作一个扇面,扇面开角为,半径为自导作用距
7、离,如图 所示。图 声自导鱼雷探测扇面 面积比值法计算发现概率声自导鱼雷射击时,采用声自导探测扇面形心与目标位置点相遇的方式计算鱼雷射击诸元。可以采用面积比计算声自导鱼雷发现概率,鱼雷自导扇面与目标散布重叠分为以下 种情况:)目标散布范围小,全部包围在声自导鱼雷探测扇面内,声自导鱼雷发现概率;)目标散布范围大,部分与鱼雷探测扇面重叠,声自导鱼雷发现概率计算公式如下:()()()()第 期指挥控制与仿真 ()()()()()()其中,为鱼雷探测扇面与椭圆 重叠面积,为鱼雷探测扇面与椭圆 重叠部分减去与椭圆 重叠部分后的面积,为鱼雷探测扇面与椭圆 重叠部分减去与椭圆 重叠部分后的面积,为椭圆 面积
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