CN108917481B - 一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法 - Google Patents

Abstract

一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，根据弹药发射最远距离，综合分析目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差、数据处理方位误差、火控处理方位误差、发射装置调舷方位误差和弹药落点密集度，计算各误差允许范围内鱼雷目标在弹药发射远界处垂直于目标航行方向上的水平距离分布范围，将拦截弹弹阵覆盖探测方位误差、数据处理方位误差和火控处理方位误差、发射装置调舷方位误差和拦截弹散布误差对应的布阵宽度相加，得到拦截弹布阵有效宽度。本发明从理论上覆盖目标探测、数据处理、武器发射等各环节的方位误差，提高拦截弹布阵宽度需求和用弹数量的准确度，提高来袭鱼雷的过阵概率，为拦截弹的作战使用设计及作战效能评估奠定基础。

Description

一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法

技术领域

本发明属于水面舰艇作战系统水下鱼雷防御作战领域，具体涉及一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，适用于悬浮式拦截弹的作战使用研究和水下鱼雷防御作战效能评估。

背景技术

悬浮式拦截弹作为被动拦截鱼雷的防御性武器，其拦截效果受到诸多因素的影响。从前端鱼雷目标探测到目标数据处理，再到火控数据的解算、武器发射控制、弹药落点计算等诸多因素中，悬浮式拦截弹布阵有效宽度的计算需要考虑上述各环节不同因素的影响，严重影响着鱼雷的过阵概率和悬浮式拦截弹对来袭鱼雷的拦截效果。

目前计算悬浮式拦截弹布阵有效宽度仅考虑了目标探测方位误差和经验裕量，即在覆盖目标探测方位误差的有效宽度基础上增加少许经验裕量，确定悬浮式拦截弹的布阵宽度需求。此计算方法理论支撑度不高，过于简化，准确度低，极大影响了武器的使用和作战效果。

因此，悬浮式拦截弹布阵宽度计算需要分别考虑目标探测方位误差、方位数据处理误差、火控解算方位误差、发射装置调舷方位误差、弹药落点误差等各环节的误差因素，针对各种误差因素的特点分析其分布特性，计算覆盖各种误差所需的拦截弹弹阵宽度，形成涵盖各环节误差因素的综合有效布阵宽度需求，指导确定水下防御鱼雷作战过程中拦截弹的布阵宽度，从理论上覆盖鱼雷目标航行方向上的过阵区域，提高目标过阵概率，同时支撑悬浮式拦截弹毁伤半径的需求确定、系统作战使用研究和系统作战效能的分析评估。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有悬浮式拦截弹布阵有效宽度计算存在的上述不足，提供一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，从理论上覆盖目标探测、数据处理、武器发射等各环节的方位误差，提高拦截弹布阵宽度需求和用弹数量的准确度，提高来袭鱼雷的过阵概率，为拦截弹的作战使用设计及作战效能评估奠定基础。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，根据弹药发射最远距离，综合分析目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差、数据处理方位误差、火控处理方位误差、发射装置调舷方位误差和弹药落点密集度，计算各误差允许范围内鱼雷目标在弹药发射远界处垂直于目标航行方向上的水平距离分布范围，由此确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度，具体包括如下步骤：

(1)根据弹药发射最远距离、目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差确定覆盖探测方位误差的布阵宽度D1；

(2)根据弹药发射最远距离、目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差以及数据处理方位误差、火控处理方位误差确定覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差的布阵宽度D2；

(3)根据弹药发射最远距离、目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差以及发射装置调舷方位误差确定覆盖发射装置调舷方位误差的布阵宽度D3；

(4)根据弹药发射最远距离以及弹药落点密集度确定覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度D4；

(5)计算总布阵宽度即拦截弹布阵有效宽度D：将拦截弹弹阵覆盖探测方位误差、数据处理方位误差和火控处理方位误差、发射装置调舷方位误差和拦截弹散布误差对应的布阵宽度相加，得到拦截弹布阵有效宽度D，即D＝D1+D2+D3+D4。

按上述方案，所述步骤(1)中覆盖探测方位误差的布阵宽度D1具体求解如下：

设弹药发射最远距离为L，目标探测方位随机误差σ(测量值与大量测量值的平均值之差)分布服从正态分布，分布区间确定为(-3σ，3σ)(根据正态分布的“3σ原则”，落在(-3σ，3σ)外的概率小于千分之三，实际问题中常认为相应事件不会发生)，对应拦截弹弹阵宽度为：

D1｀＝2×L×Sin(3σ) (1｀)

由于目标探测存在目标探测方位系统误差θ，其分布范围在1σ以内，拦截弹将整体偏移1σ范围，考虑弹阵宽度需要尽可能覆盖探测方位误差，因此，在公式(1｀)的基础上增加覆盖目标探测方位系统误差θ对应的弹阵宽度，即覆盖探测方位误差的布阵宽度D1为

D1＝2×L×Sin(3σ+θ) (1)

按上述方案，所述步骤(2)中覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差的布阵宽度D2具体求解如下：

数据处理方位误差σ1和火控处理方位误差σ2主要是由数据处理的精度损失误差和数据传递误差组成，该误差为处理结果值与处理输入值间的差值，分布范围在1σ以内，对应覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差的布阵宽度D2为：

D2＝L×[Sin(3σ+θ+σ1)-Sin(3σ+θ)]+L×[Sin(3σ+θ+σ2)-Sin(3σ+θ)] (2)

按上述方案，所述步骤(3)中覆盖发射装置调舷方位误差的布阵宽度D3具体求解如下：

发射装置调舷方位误差σ3为调舷后的实际值与诸元数据间的差值，分布范围在1σ以内，由于后续架位调整的理论值均以前一枚弹药诸元为基准，发射装置调舷方位误差仅考虑首枚弹药的调舷方位误差，由此得覆盖发射装置调舷方位误差的布阵宽度D3为：

D3＝L×[Sin(3σ+θ+σ3)-Sin(3σ+θ)] (3)

按上述方案，所述步骤(4)中覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度D4具体求解如下：

拦截弹散布误差为弹药落点密集度σ4，即在弹药散布面上，包含70％弹着点，对称且平行于散布轴的两条平行线间的区域宽度与弹药发射距离的比值，区域宽度约为全散布宽度的三分之一，因此，覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度为3倍的区域宽度，由于悬浮式拦截弹后续弹药均以前一枚弹药落点为基准位置计算落点，因此，弹药散布误差仅考虑首枚弹药的落点散布，由此得覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度D4为：

D4＝3Lσ (4)

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明从理论上覆盖目标探测、数据处理、武器发射等各环节的方位误差，提高拦截弹布阵宽度需求和用弹数量的准确度，提高来袭鱼雷的过阵概率；

2、支持悬浮式拦截弹布阵宽度、鱼雷目标探测方位误差、武器发射调舷误差等参数间的需求关系计算，适用于悬浮式拦截弹作战使用和作战效能分析研究，支撑水下鱼雷防御作战效能的分析与计算，以及悬浮式拦截弹的拦截成功概率评估，为水面舰艇反鱼雷作战武器系统设计和能力评估提供支撑。

附图说明

图1为本发明覆盖目标探测方位误差的布阵宽度示意图；

图2为本发明覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差及发射装置调舷方位误差的布阵宽度示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出了一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，典型作战态势条件下，本舰鱼雷报警时，来袭鱼雷正对准本舰所处位置航行，在来袭鱼雷正前方，选择弹药发射基准与鱼雷报警声纳探测基准近似一致条件下发射悬浮式拦截弹进行布阵，覆盖鱼雷目标探测、数据处理、武器发射等各环节误差范围，通过对目标探测误差、数据处理误差、武器发射误差、弹药落点误差等各环节误差因素的综合分析，结合各项误差在装备使用过程中的分布特性，从理论上计算上述各误差允许范围内鱼雷目标在弹药发射远界处垂直于目标航行方向上的水平距离分布范围，由此确定悬浮式拦截弹布阵的有效宽度。

本发明实施例以小口径悬浮式拦截弹布阵有效宽度计算为例，描述具体实施方式：

(1)参数设定

声纳被动方位随机误差即目标探测方位随机误差σ：≤3°；

目标探测方位系统误差θ≤5°；

数据处理方位误差σ1：0.1°；

火控处理方位误差σ2：0.5°；

发射装置调舷方位误差σ3：≤0.5°；

小口径悬浮式拦截弹横向散布密集度即弹药落点密集度σ4：1/110；

小口径悬浮式拦截弹发射最远距离即弹药发射最远距离L：1200m。

(2)计算全流程各环节误差对应的布阵宽度

由式(1)、式(2)、式(3)、式(4)分别计算探测方位误差、数据处理与火控处理方位误差、武器发射方位误差、弹药落点误差等因素对应的布阵宽度：

D1＝580m；D2＝12.8m；D3＝10.5m；D4＝32.7m；

其中，覆盖探测方位误差的布阵宽度D1如图1所示，覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差及发射装置调舷方位误差的布阵宽度如图2所示。

(3)计算全流程误差分布综合布阵宽度即拦截弹布阵有效宽度

D＝D1+D2+D3+D4＝636m。

实际使用过程中，为了进一步确保目标的过阵概率，在综合布阵宽度基础上，也可适当增加一定余量，以应对海流速度变化等其它不可预测因素的影响。

以上所述仅是本发明的典型理论实施示例，并非对本发明作任何形式及应用条件上的限制，本领域技术人员利用上述技术内容做出误差分布概率取值变化等些许简单修改，等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，其特征在于，根据弹药发射最远距离，综合分析目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差、数据处理方位误差、火控处理方位误差、发射装置调舷方位误差和弹药落点密集度，计算各误差允许范围内鱼雷目标在弹药发射远界处垂直于目标航行方向上的水平距离分布范围，由此确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度，具体包括如下步骤：

(1)根据弹药发射最远距离、目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差确定覆盖探测方位误差的布阵宽度D1；

(2)根据弹药发射最远距离、目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差以及数据处理方位误差、火控处理方位误差确定覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差的布阵宽度D2；

(3)根据弹药发射最远距离、目标探测方位随机误差、目标探测方位系统误差以及发射装置调舷方位误差确定覆盖发射装置调舷方位误差的布阵宽度D3；

(4)根据弹药发射最远距离以及弹药落点密集度确定覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度D4；

(5)计算总布阵宽度即拦截弹布阵有效宽度D：将拦截弹弹阵覆盖探测方位误差、数据处理方位误差和火控处理方位误差、发射装置调舷方位误差和拦截弹散布误差对应的布阵宽度相加，得到拦截弹布阵有效宽度D，即D＝D1+D2+D3+D4。

2.根据权利要求1所述的一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，其特征在于，所述步骤(1)中覆盖探测方位误差的布阵宽度D1具体求解如下：

设弹药发射最远距离为L，目标探测方位随机误差σ分布服从正态分布，分布区间确定为(-3σ，3σ)，对应拦截弹弹阵宽度为：

D1｀＝2×L×Sin(3σ) (1｀)

由于目标探测存在目标探测方位系统误差θ，其分布范围在1σ以内，拦截弹将整体偏移1σ范围，考虑弹阵宽度需要尽可能覆盖探测方位误差，因此，在公式(1｀)的基础上增加覆盖目标探测方位系统误差θ对应的弹阵宽度，即覆盖探测方位误差的布阵宽度D1为：

D1＝2×L×Sin(3σ+θ) (1)。

3.根据权利要求2所述的一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，其特征在于，所述步骤(2)中覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差的布阵宽度D2具体求解如下：

数据处理方位误差σ1和火控处理方位误差σ2主要是由数据处理的精度损失误差和数据传递误差组成，该误差为处理结果值与处理输入值间的差值，分布范围在1σ以内，对应覆盖数据处理方位误差和火控处理方位误差的布阵宽度D2为：

D2＝L×[Sin(3σ+θ+σ1)-Sin(3σ+θ)]+L×[Sin(3σ+θ+σ2)-Sin(3σ+θ)] (2)。

4.根据权利要求2所述的一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，其特征在于，所述步骤(3)中覆盖发射装置调舷方位误差的布阵宽度D3具体求解如下：

发射装置调舷方位误差σ3为调舷后的实际值与诸元数据间的差值，分布范围在1σ以内，由于后续架位调整的理论值均以前一枚弹药诸元为基准，发射装置调舷方位误差仅考虑首枚弹药的调舷方位误差，由此得覆盖发射装置调舷方位误差的布阵宽度D3为：

D3＝L×[Sin(3σ+θ+σ3)-Sin(3σ+θ)] (3)。

5.根据权利要求2所述的一种确定悬浮式拦截弹布阵有效宽度的方法，其特征在于，所述步骤(4)中覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度D4具体求解如下：

拦截弹散布误差为弹药落点密集度σ4，即在弹药散布面上，包含70％弹着点，对称且平行于散布轴的两条平行线间的区域宽度与弹药发射距离的比值，区域宽度约为全散布宽度的三分之一，因此，覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度为3倍的区域宽度，由于悬浮式拦截弹后续弹药均以前一枚弹药落点为基准位置计算落点，因此，弹药散布误差仅考虑首枚弹药的落点散布，由此得覆盖拦截弹散布误差的布阵宽度D4为：

D4＝3Lσ (4)。