CN110514396B - 一种助飞式水声对抗器材落点测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量助飞式水声对抗器材落点的方法。针对助飞式水声对抗器材实际落点测量中存在的困难，提出一种利用无人机，并在试验前判断无人机能否参试、位何处待命进行落点测量的方法。为类似鱼雷噪声模拟器等的定位的试验或任务提供了新的方法和思路。

Description

一种助飞式水声对抗器材落点测量方法

技术领域

本发明属于助飞式水声对抗器材落点测量领域。本发明提出一种利用无人机测量助飞式水声对抗器材落点的方法，解决助飞式水声对抗器材落点准确度试验中器材实际入水点难以测量的问题，使得在落点准确度试验前即可选判合适无人机型并给出其测试待命点。

背景技术

助飞式水声对抗器材是海军舰艇在执行作战任务时，对来袭鱼雷进行对抗的重要武器装备，准确把握装备性能及特点是使用装备的前提条件。而落点准确度是衡量其性能指标的关键参数之一。在落点准确度试验实际组织实施过程中，由于发射参数是预先设定好的，因此只需获取其实际落点位置数据，即可计算出其落点误差半径。但目前在测量其实际入水点位置时存在测量精度不高、测量不及时、测量方式不便捷等问题。助飞式水声对抗器材的基本工作流程一般是：预设发射参数，助飞器材点火出管，到达预定时间(或距离)后分离，火箭部惯性落水，声学分机打开降落伞，减速入水后发声工作。因此，在落点准确度试验中，试验成功的关键就在于能否及时、准确地获取对抗器材的实际入水点。而目前实际入水点这一数据的采集方式主要有水声定位法、遥测定位法和快艇定位法。水声定位法由于需要提前布放水听器阵，无疑会增加组织实施的复杂度和操作风险，同时也提高了试验要求：必须合理布放水听器阵，否则一旦器材落到定位区域外，则很有可能导致数据无法获取，甚至试验失败。而遥测定位法由于在被试品上附加了额外的遥测定位设备，不可避免地改变了被试品的状态和配重，而基于此亦将影响器材的飞行特性和实际落点，但目前又无有效及合理地评估此操作对试验具体影响的方法，故其在使用上存在局限。快艇定位法由于需要人工近距离介入，首先在操作实施方面有安全风险，存在器材击中快艇的可能；其次，其对海洋环境要求较高，当试验区域海况较差、风速或流速较大时，高度机动的快艇将面对更多未知与困难；最后，由于器材在海上目标过小，搜寻难度较大，从器材实际入水至快艇赶到，这段时间可能其位置改变较多，且存在快艇无法及时找到器材，导致数据无法获取的情况。

发明内容

综上，针对助飞式水声对抗器材落点准确度试验中器材实际入水点难以测量的问题，提出一种利用无人机，并在试验前判断无人机能否参试、位何处待命进行落点测量的方法。

本发明主要解决的是助飞式水声对抗器材落点准确度在试验中实际入水点难以测量的问题，提出了一种利用无人机测量对抗器材实际落点的方法。

本发明的技术方案

(1)无人机最大抗风性能

获取试验环境数据，若试验海区阵风风速不大于无人机设计最大抗风风速，则可以使用该无人机参与测量，反之则不建议使用无人机参与试验；

(2)判断是否配置无人机辅助船，并选择合适待命点

试验过程中若无可供无人机起降的辅助船只，则无人机只能在器材发射船待命，若有辅助船只，则建议无人机选择安全区待命点或试验区待命点；

(3)计算三种待命点下的无人机滞空时间预留系数，并淘汰滞空时间预留系数小于1的待命点

(4)计算并比较三种待命点下无人机的最低接近速度和最低控制距离

1)最低接近速度；

2)最低控制距离。

本发明针对助飞式水声对抗器材实际落点测量中存在的困难，提出一种利用无人机测量对抗器材实际落点的方法，并规划了根据实际海况及不同待命点选择符合要求的无人机的流程方法，并将其功能软件化。为类似鱼雷噪声模拟器等的定位的试验或任务提供了新的方法和思路。

附图说明

图1是无人机安全区待命点图；

图2是无人机试验区待命点图；

图3是无人机发射船待命点图；

图4是无人机选型判断流程图。

具体实施方式

本发明助飞式水声对抗器材落点测量方法提出了一种利用无人机测量对抗器材实际落点的方法，具体实施方法可按照本发明的技术方案中的待命点、无人机参试条件选择，以及无人机的选型和判断流程等相关内容实施。

(1)无人机最大抗风性能

获取试验环境数据，若试验海区阵风风速不大于无人机设计最大抗风风速，则可以使用该无人机参试测量，反之则不建议使用无人机参与试验。

(2)判断是否配置无人机辅助船，并选择合适待命点

试验过程中若无可供无人机起降的辅助船只，则无人机只能在器材发射船待命，若有辅助船只，则建议无人机选择安全区待命点或试验区待命点。

由于无人机最大飞行时间等因素的限制，无法使其一直处于飞行待命状态，需选择合适的待命点，方便其起飞和回收。根据试验实际情况，提出三种无人机待命点的选择。

以器材发射船航向线和在其发射舷同侧相距器材发射极限距离的平行线为两条安全线，两条安全线之间区域为试验区，安全线以外的区域为安全区，见图1。则三种待命点分别为：

1)安全区待命点：从器材理论入水点向安全线做垂线，得到较近距离的A点或N点，是为无人机的安全区待命点。

2)试验区待命点：假设对抗器材的极限高度为H，将器材理论入水点正上方H处的B点作为无人机试验区待命点，并可根据发射情况小范围向更高位置机动。

3)发射船待命点：由于试验中并不一定有充足船只和人员作为无人机起降平台保障，且受无人机飞行持续时间、整个试验持续时间等条件限制，器材发射船在条件允许的情况下亦可作为无人机待命点。

(3)计算三种待命点下的无人机滞空时间预留系数，并淘汰滞空时间预留系数小于1的待命点

在确定选择参试的无人机的平飞速度大于最低接近速度后，还需衡量其续航时间是否满足要求。以发射船待命点为例，引入无人机滞空时间预留系数m，其中：

m＝T₂/T₃

式中：

T₂——无人机最大飞行时间；

T₃——无人机从待命点接近入水点及返航时间；

m数值越大，表示无人机除去接近器材入水点和返回所需的飞行时间外，拥有更多试验准备和悬停预备的时间，也意味着其拥有更能完成试验的能力；需要注意的是，若m小于1，则意味着无人机的续航时间连接近器材和自身回收的基本任务都无法完成，故此时不建议该无人机参试测量。

以安全区待命点为例，其无人机滞空时间预留系数为：

式中：

S——助飞器材极限射距；

V——无人机水平方向飞行速度；

T₂——无人机最大飞行时间；

S₂——试验允许对抗器材落点偏差；

S₁——助飞器材设定射距；

同理易得，假设试验区待命点的无人机在待命点平均等待时间为T₄，则试验区待命点的滞空时间预留系数为：

发射船待命点处的滞空时间预留系数为：

m₃＝VT₂/2(S₁+S₂)

(4)计算并比较三种待命点下无人机的最低接近速度和最低控制距离

1)最低接近速度

以安全区待命点为例，假定无人机从对抗器材分离时刻开始接近入水点，考虑试验允许的最大落点偏差，则无人机从待命点飞行至入水点的时间须小于器材分离后的入水时间，即无人机的平飞速度须大于最低接近速度，得到安全区待命点无人机最低接近速度为：

式中：

T₁——器材空中分离后至实际入水时间；

S——器材极限射距；

S₁——器材设定射距；

a——器材发射方向与舰船前进方向夹角；

S₂——试验允许对抗器材落点偏差。

同理易得，试验区待命点的无人机最低接近速度为：

V₂＝S₂/T₁

发射船待命点的无人机最低接近速度为：

V₃＝(S₁+S₂)/T₁

2)最低控制距离

为保证试验过程中无人机不飞出遥控距离，导致失控坠海等意外，引入最低控制距离：无人机操控平台与待命点距离的最大值。以发射船待命点为例，其无人机控制端在发射船位置，则其最低控制距离为：

H为对抗器材的极限高度，

同理易得，在有辅助船只保障的情况下，试验区待命点和安全区待命点的无人机最低控制距离相同，皆为：

最终根据所得结果，若无人机实际控制距离小于对应待命点的最低控制距离，或无人机实际平飞速度小于对应待命点的最低接近速度，则淘汰该待命点。若无人机满足两种以上待命点的约束要求，则按照试验区待命点、安全区待命点、发射船待命点的顺序进行选择。

Claims (2)

1.一种助飞式水声对抗器材落点测量方法，利用无人机，并在试验前判断无人机能否参试、位何处待命进行落点测量，其特征在于，包括以下步骤：

(1)无人机最大抗风性能

获取试验环境数据，若试验海区阵风风速不大于无人机设计最大抗风风速，则使用该无人机参试测量，反之则不使用无人机参与试验；

(2)判断是否配置无人机辅助船，并选择合适待命点

试验过程中若无可供无人机起降的辅助船只，则无人机只能在器材发射船待命，若有辅助船只，则无人机选择安全区待命点或试验区待命点；

根据试验实际情况，提出无人机三种待命点的选择；

以器材发射船航向线和在其发射舷同侧相距器材发射极限距离的平行线为两条安全线，两条安全线之间区域为试验区，安全线以外的区域为安全区，三种待命点分别为：

1)安全区待命点：从器材理论入水点向安全线做垂线，得到近距离的A点或N点，为无人机的安全区待命点；

2)试验区待命点：假设对抗器材的极限高度为H，将器材入水点正上方H处的B点作为无人机试验区待命点，并根据发射情况小范围向更高位置机动；

3)发射船待命点：由于试验中并不一定有充足船只和人员作为无人机起降平台保障，且受无人机飞行持续时间、整个试验持续时间限制，器材发射船作为无人机待命点；

(3)计算三种待命点下的无人机滞空时间预留系数，并淘汰滞空时间预留系数小于1的待命点；

(4)计算并比较三种待命点下无人机的最低接近速度和最低控制距离

1)最低接近速度

以安全区待命点为例，假定无人机从对抗器材分离时刻开始接近入水点，考虑试验允许的最大落点偏差，则无人机从待命点飞行至入水点的时间须小于器材分离后的入水时间，即无人机的平飞速度须大于最低接近速度，得到安全区待命点无人机最低接近速度为：

式中：

T₁——器材空中分离后至实际入水时间；

S——器材极限射距；

S₁——器材设定射距；

a——器材发射方向与舰船前进方向夹角；

S₂——试验允许对抗器材落点偏差；

同理得，试验区待命点的无人机最低接近速度为：

V₂＝S₂/T₁

发射船待命点的无人机最低接近速度为：

V₃＝(S₁+S₂)/T₁

2)最低控制距离

最低控制距离为：无人机操控平台与待命点距离，

以发射船待命点为例，其无人机控制端在发射船位置，则其最低控制距离为：

H为对抗器材的极限高度，

在有辅助船只保障的情况下，试验区待命点和安全区待命点的无人机最低控制距离相同，皆为：

最终根据所得结果，若无人机实际控制距离小于对应待命点的最低控制距离，或无人机实际平飞速度小于对应待命点的最低接近速度，则淘汰该待命点，若无人机满足两种以上待命点的约束要求，则按照试验区待命点、安全区待命点、发射船待命点的顺序进行选择。

2.根据权利要求1所述的一种助飞式水声对抗器材落点测量方法，其特征在于，

所述滞空时间预留系数m，

m＝T₂/T₃

式中：

T₂——无人机最大飞行时间；

T₃——无人机从待命点接近入水点及返航时间；

m数值越大，表示无人机除去接近器材入水点和返回所需的飞行时间外，拥有更多试验准备和悬停预备的时间，若m小于1，该无人机参与测量；

以安全区待命点为例，其无人机滞空时间预留系数为：

式中：

S——助飞器材极限射距；

V——无人机水平方向飞行速度；

T₂——无人机最大飞行时间；

S₂——试验允许对抗器材落点偏差；

S₁——助飞器材设定射距；

试验区待命点的无人机在待命点平均等待时间为T₄，则试验区待命点的滞空时间预留系数为：

发射船待命点处的滞空时间预留系数为：

m₃＝VT₂/2(S₁+S₂)。

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