CN112149277A - 防空武器目标威胁建模方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种防空武器目标威胁建模方法和装置，其中，方法包括：通过获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，以根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。由此，实现了根据防空武器目标威胁模型对防空武器的威胁进行量化处理。

Description

防空武器目标威胁建模方法和装置

技术领域

本申请涉及武器威胁建模技术领域，尤其涉及一种防空武器目标威胁建模方法和装置。

背景技术

在信息化战争中，空袭与反空袭已经成为战争的一种主要作战方式。空袭目标的类型呈现多样化趋势，同时，空袭目标呈现多批次、多方位、连续饱和攻击的特点，此外，空中还存在很多非攻击目标。准确快速的筛选出对我方造成破坏最大的目标成为有效防御的重要前提。因此，防空武器系统对空中目标进行准确、实时的威胁判断是实现有效防御和有效攻击的关键技术。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请提出一种防空武器目标威胁建模方法，以实现根据防空武器目标威胁模型实现对防空武器的威胁的量化过程。

本申请一方面实施例提出了一种防空武器目标威胁建模方法，包括：

获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；其中，所述地空导弹杀伤模型已经学习到了巡航导弹的飞行速度与地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区之间的映射关系；所述高炮杀伤模型已经学习到了高炮的有效射程和高炮的有效射高与高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围之间的映射关系；

根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；

根据所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，所述高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对所述防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成所述防空武器目标威胁模型，以根据所述防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

可选地，所述获取地空导弹杀伤模型，包括：

对每一型号地空导弹杀伤区，获取所述地空导弹的垂直杀伤区参数和水平杀伤区参数；其中，所述垂直杀伤区参数包括杀伤区最大高度、杀伤区最小高度、杀伤区远界斜距、杀伤区近界斜距、杀伤区最大高低角以及交界高度；所述水平杀伤区参数包括杀伤区远界水平距离、杀伤区近界水平距离、杀伤区最大航路捷径、目标最大航路角以及交界航路捷径；

获取所述地空导弹垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标；

根据所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标、所述地空导弹的垂直杀伤区参数和水平杀伤区参数，生成所述地空导弹杀伤模型。

可选地，根据下列公式确定所述地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距：

其中，D_sy为所述地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距；R_max为制导雷达对所述巡航导弹的作用距离；V_t为目标速度；V_mp为所述地空导弹的平均速度；t_r为所述地空导弹武器反应时间。

可选地，所述方法还包括：

对水平杀伤区法线方向进行调整，直至所述水平杀伤区法线方向与巡航导弹航路水平投影平行；

根据巡航导弹的飞行高度，在所述垂直杀伤区得到所述巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界；

根据所述巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界，确定水平杀伤区边界；

判断所述巡航导弹是否在所述水平杀伤区内；

根据所述巡航导弹的飞行高度，确定巡航导弹航路与所述水平杀伤区的交点，以得到所述巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点；

根据所述巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点，以及巡航导弹的飞行速度，确定所述巡航导弹的杀伤区飞入时间和飞出时间。

可选地，所述方法还包括：

根据所述巡航导弹的飞行高度和地空导弹水平杀伤区数据，确定所述地空导弹的杀伤区纵深。

可选地，所述根据所述巡航导弹的飞行高度和地空导弹水平杀伤区数据，确定所述地空导弹的杀伤区纵深，包括：

当所述巡航导弹的航路捷径大于或等于交界航路捷径，且小于或等于最大航路捷径时，所述地空导弹的杀伤区纵深为：

其中，h为所述地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；P为所述巡航导弹的航路捷径；q_max为目标最大航路角；

当所述巡航导弹的航路捷径大于或等于零，且小于或等于所述交界航路捷径时，所述地空导弹的杀伤区纵深h是根据h'的取值确定的，其中，h'为所述地空导弹的杀伤区纵深估计值：

h’＝d_sy-d_sj

其中，h为所述地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；d_sj为杀伤区近界水平距离。

可选地，所述方法还包括：

根据高炮的有效射程和高炮的有效射高，确定高炮有效垂直火力区最大高度和高炮水平有效火力区的半径；其中，所述高炮有效垂直火力区最大高度的计算公式为：

其中，H_imax为所述高炮有效垂直火力区最大高度；H_max为所述高炮的有效射高；D_f为所述高炮的有效射程；P_i所述巡航导弹的航路捷径；

高炮水平有效火力区的半径计算公式为：

其中，D_fi为所述高炮水平有效火力区的半径；H_i为所述巡航导弹飞行高度；D_f为所述高炮的有效射程；H_max为所述高炮的有效射高。

可选地，所述方法还包括：

根据所述高炮水平有效火力区半径和所述巡航导弹对高炮部署点的航路捷径，确定高炮有效火力区对所述巡航导弹的有效火力纵深。

可选地，所述高炮有效火力区对所述巡航导弹的有效火力纵深的计算公式如下：

其中，D_fi为所述高炮有效水平火力区半径；P为所述巡航导弹航路对高炮部署点的航路捷径。

本申请实施例的防空武器目标威胁建模方法，通过获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，以根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。由此，实现了根据防空武器目标威胁模型对防空武器的威胁进行量化处理。

本申请另一方面实施例提出了一种防空武器目标威胁建模装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；其中，所述地空导弹杀伤模型已经学习到了巡航导弹的飞行速度与地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区之间的映射关系；所述高炮杀伤模型已经学习到了高炮的有效射程和高炮的有效射高与高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围之间的映射关系；

查询模块，用于根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；

生成模块，用于根据所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，所述高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对所述防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成所述防空武器目标威胁模型，以根据所述防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

本申请实施例的防空武器威胁建模装置，通过获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器威胁模型的参数进行校正，生成防空武器威胁模型，以根据防空武器威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。由此，实现了根据防空武器威胁模型对防空武器的威胁进行量化处理。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种防空武器目标威胁建模方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种地空导弹杀伤区示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种防空武器目标威胁建模方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种地空导弹的垂直杀伤区的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种地空导弹的水平杀伤区的示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种地空导弹的垂直杀伤区的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种地空导弹的数值化水平杀伤区示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种防空武器目标威胁建模方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的一种地空导弹的拦截覆盖区的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种地空导弹的水平杀伤区纵深的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种防空武器目标威胁建模装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的防空武器目标威胁建模方法和装置。

图1为本申请实施例提供的一种防空武器目标威胁建模方法的流程示意图。

如图1所示，该防空武器目标威胁建模方法包括以下步骤：

步骤101，获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型。

其中，地空导弹杀伤模型已经学习到了巡航导弹的飞行速度与地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区之间的映射关系。

高炮杀伤模型已经学习到了高炮的有效射程和高炮的有效射高与高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围之间的映射关系。

需要说明的是，地空导弹的杀伤区，是地空导弹最重要的特性，在很大程度上反映了其作战能力的强弱。地空导弹的杀伤区是一个空间区域，在这个区域内导弹与目标遭遇时，其杀伤概率不小于给定值。通常地空导弹杀伤区与巡航导弹的飞行速度直接相关。

作为一种示例，如图2所示，图2为本申请实施例提供的一种地空导弹杀伤区示意图。由图2可知，abfe为杀伤区高界面，是水平面的一部分；cdmn为杀伤区低界面，也是水平面的一部分；abcd为杀伤区远界面，是曲面的一部分；eflk为杀伤区高近界面，是锥面的一部分，锥面顶点在O点；lkmn为杀伤区低近界面，是球面的4部分，球心在O点；admke 和bcnlf均为杀伤区侧近界面，位于两个通过O点的铅垂面内，它们分别与航路捷径为零的铅垂面夹角相等。

步骤102，根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息。

其中，地空导弹的技术参数可以包括地空导弹制导雷达最大探测距离、地空导弹武器反应时间。高炮对应的技术参数可以为该型号的高炮对应的技术参数。部署位置信息，是指地空导弹和高炮的部署位置。

本申请实施例中，根据地空导弹和高炮的型号，可以从武器参数数据库中查询得到地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息。

步骤103，根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，以根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

本申请实施例中，可以将地空导弹杀伤模型输出的地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮杀伤模型输出的高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及查询得到的地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，代入防空武器目标威胁模型的模板中，通过对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，进而根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

本申请实施例的防空武器目标威胁建模方法，通过获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，以根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。由此，实现了根据防空武器目标威胁模型对防空武器的威胁进行量化处理。

在一种可能的情况下，在上述步骤101中获取到的地空导弹杀伤模型，可以采用如图 3所示的步骤生成，具体包括以下步骤：

步骤201，对每一型号地空导弹杀伤区，获取地空导弹的垂直杀伤区参数和水平杀伤区参数。

其中，垂直杀伤区参数包括杀伤区最大高度、杀伤区最小高度、杀伤区远界斜距、杀伤区近界斜距、杀伤区最大高低角以及交界高度；水平杀伤区参数包括杀伤区远界水平距离、杀伤区近界水平距离、杀伤区最大航路捷径、目标最大航路角以及交界航路捷径。

本申请中，地空导弹的杀伤区可以用垂直杀伤区和水平杀伤区表征，对于每一型号地空导弹杀伤区，可以获取到地空导弹的垂直杀伤区参数和水平杀伤区参数。

作为一种示例，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种地空导弹的垂直杀伤区的示意图。地空导弹的垂直杀伤区，是用平行目标航向的垂直平面切割空间杀伤区得到的截面，当用航路捷径不同的垂直平面切割地空导弹杀伤区时，可得不同参数的垂直杀伤区。图4为航路捷径P＝0的垂直杀伤区。参见图4可知，用于表征垂直杀伤区的参数有：杀伤区最大高度H_max，对应垂直杀伤区的高界，直线段AB；杀伤区最小高度H_min，对应垂直杀伤区的低界，直线段DC；杀伤区远界斜距D_sy，对应垂直杀伤区的远边界斜距，即曲线段 BC不同高度点与O点的距离；杀伤区近界斜距D_sj，对应垂直杀伤区的近边界斜距，即圆弧ED、高近界、直线段EA与O点的距离；杀伤区最大高低角ε_max，高近界EA的延长线过O点，EA与OS轴的夹角；交界高度H_J，低近界与高近界交点的高度。

地空导弹的水平杀伤区，是用平行于地面的水平面切割空间杀伤区得到的截面，当用高度不同的水平面切割地空导弹杀伤区时，可得到不同参数的水平杀伤区。例如，图5为本申请实施例提供的一种地空导弹的水平杀伤区的示意图。图5为高度为H的水平杀伤区，表征水平杀伤区的参数有：杀伤区远界水平距离d_sy，对应水平杀伤区远界线圆弧ab与圆心O(H点在OS轴投影点)的距离；杀伤区近界水平距离d_sj，对应水平杀伤区近界线圆弧dc与圆心O的距离(半径)；杀伤区最大航路捷径P_max；目标最大航路角q_max，对应水平杀伤区近界da(或bc)延长线过O点，直线段da与OS轴的夹角；交界航路捷径P_J，对应水平杀伤区近界da与近界dc交点的航路捷径。

需要说明的是，在实际射击中，由于可能遇到目标机动、低空飞行的目标被遮蔽和射击隐身目标等情况，当上述参数的影响超出设计的约定时，地空导弹的杀伤区会比设计给定的范围要小。

步骤202，获取地空导弹垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标。

由于地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区均为多边形，多边形多由直线段、圆弧或其他已知或未知的曲线等围成。当表达杀伤区边界线用较复杂的曲线时，计算巡航导弹某时刻飞至杀伤区远界的时间和其在杀伤区逗留时间等参数时，必然消耗较多的运算时间和占用较大的数据存储空间，这严重影响威胁分析的实时性要求。因此，通常采用折线表达杀伤区的边界，以减小量化参数的计算量。

作为一种示例，如图6所示，图6为用六边形逼近的地空导弹数值化垂直杀伤区，A、B、C、D、E、F为6个顶点。对每一型号的地空导弹的垂直杀伤区的数值化，可采用下列步骤进行：

根据下列公式确定地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距：

其中，D_sy为地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距；R_max为制导雷达对巡航导弹的作用距离；V_t为目标速度；V_mp为地空导弹的平均速度；t_r为地空导弹武器反应时间。

需要说明的是，上述目标速度可以取值为200m/s，可以通过查询地空导弹数据库得到制导雷达对巡航导弹的作用距离、地空导弹的平均速度以及地空导弹武器反应时间。

如图6所示，粗虚线为数值化的垂直杀伤区，可以确定A、B、C、D、E、F六点的坐标。其中，C、D、E、F坐标可由给出的垂直杀伤区直接决定，其余两个顶点A、B的坐标必须进行估计。A点的坐标由数值化的垂直杀伤区参数决定，小于B点高度的垂直杀伤区部分，其远界斜距在逐渐减小，是因为制导雷达低空探测距离逐渐减小引起的。由于一般 B点的远界斜距恰与最大远界斜距相等，因此，只要确定B点的高度H_B，便可确定B点。对正好高度为H_B的巡航导弹，制导雷达对其探测距离R_max必须恰使其巡航导弹到B点与拦截弹遭遇，因此，有

其中，h为高度层；H_B为垂直杀伤区顶点B的高度；D_sy为垂直杀伤区最大远界斜距；V_t为目标速度；t_r为地空导弹武器反应时间；V_mp为地空导弹平均速度。由武器总体性能数据查得；P_i为制导雷达天线中心高度。

因此，图6所示的垂直杀伤区各顶点的坐标如下：

A点的坐标(S_A,H_A)，

其中，D_sy为垂直杀伤区最大远界斜距，H_A为杀伤区最大高度H_max。

B点的坐标(S_B,H_B)，S_B约等于垂直杀伤区最大远界斜距D_sy；

其中，h为高度层；H_B为垂直杀伤区顶点B的高度；D_sy为垂直杀伤区最大远界斜距；V_t为目标速度；t_r为地空导弹武器反应时间；V_mp为地空导弹平均速度。

C点的坐标(S_C,H_C)，其中，S_C约等于垂直杀伤区最大远界斜距D_sy；H_C为杀伤区最小高度H_min。

D点的坐标(S_D,H_D)，S_D为杀伤区近界斜距D_sj，H_D为杀伤区最小高度H_min。

E点的坐标(S_E,H_E)，S_E＝D_sjcosε_max；H_E＝D_sjsinε_max；

其中，D_sj为杀伤区近界斜距，ε_max为杀伤区最大高低角。

F点的坐标(S_F,H_F)，

H_F＝H_max；

其中，H_max为杀伤区最大高度；ε_max为杀伤区最大高低角。

本申请中，可以用圆弧和直线段组成的扇形一部分，用以逼近地空导弹的数值化水平杀伤区，如图7为一种地空导弹的数值化水平杀伤区，其侧边界为直线段或折线段，由最大航路角q_max和最大航路捷径P_max决定，远、近边界为圆弧，其半径称为水平杀伤区远、近界距离d_sy、d_sj。而d_sy、d_sj可由数值化的垂直杀伤区求得，q_max、P_max由地空导弹总体参数数据查得。

数值化水平杀伤区各顶点坐标分别为：

a点的坐标(S_a,P_a)，

P_a＝P_max；

其中，d_sy为水平杀伤区远近距离；P_max为最大航路捷径。

b点的坐标(S_b,P_b)，

P_b＝P_max；

其中，d_sy为水平杀伤区远近距离；P_max为最大航路捷径。

c点的坐标(S_c,P_c)，S_c＝P_max/tanq_max；P_C＝P_max

其中，P_max为最大航路捷径；q_max为最大航路角。

d点的坐标(S_d,P_d)，S_d＝d_sjcosq_max；P_d＝d_sjsinq_max；

其中，d_sj为水平杀伤区近界距离；q_max为最大航路角。

e点的坐标(S_e,P_e)，S_e＝d_sjcosq_max；P_e＝d_sjsinq_max

其中，d_sj为水平杀伤区近界距离；q_max为最大航路角。

f点的坐标(S_f,P_f)，它和c点对称，即

P_f＝P_max；

其中，P_max为最大航路捷径；q_max为最大航路角。

步骤203，根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标、垂直杀伤区参数以及水平杀伤区参数，生成地空导弹杀伤模型。

本申请中，确定地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标后，可以将垂直杀伤区和水平杀伤区顶点存储在数据库或数据文件中，通过修改这些数据，可以生成不同型号的地空导弹的杀伤区模型。

地空导弹杀伤区模型的主要任务是完成空间目标与杀伤目标区域位置关系的计算，计算内容可以包括水平杀伤区法线方向调整、判断巡航导弹是否在地空导弹杀伤区内、巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点、巡航导弹飞入飞出水平杀伤区的时间，以及地空导弹的杀伤区纵深等。具体的实现过程参见图8，如图8所示，该地空导弹杀伤区模型的计算过程包括以下步骤：

步骤301，对水平杀伤区法线方向进行调整，直至水平杀伤区法线方向与巡航导弹航路水平投影平行。

本申请中，对水平杀伤区法线方向调整是由杀伤区的含义和性质决定的，调整的目的是使水平杀伤区法线方向与巡航导弹航路水平投影平行，目标航向与法线方向相反或相同。

假设巡航导弹在直角坐标系下的坐标和速度分别为x，y，z和(v_x，v_y，v_z)，对水平杀伤区法线方向调整后，巡航导弹在旋转后得到的新坐标系下的坐标和速度分别为(x′， y′，z′)和(v_x′，v_y′，v_z′)。经过该调整后，y′即为目标航路捷径。

步骤302，根据巡航导弹的飞行高度，在垂直杀伤区得到巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界。

步骤303，根据巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界，确定水平杀伤区边界。

本申请中，对水平杀伤区法线方向调整后，可以根据巡航导弹的飞行高度，在垂直杀伤区得到该高度的杀伤区远界和杀伤区近界，从而根据杀伤区远界和杀伤区近界确定水平杀伤区边界。

步骤304，判断巡航导弹是否在水平杀伤区内。

本申请中，很多在平坦地域部署的地空导弹武器，有拦截从任何方向来袭空中目标的能力，可用拦截覆盖区描述。如图9所示，拦截覆盖区，是以OH为轴，将P＝0的垂直杀伤区沿方位360°旋转扫过的空域。拦截覆盖区是地空导弹阵地周围的一个空域，杀伤区仅是拦截覆盖区的一部分，它在拦截覆盖区的位置，根据拦截目标运动方向而定。因此，很多地空导弹武器著作和手册，划出水平拦截覆盖区，以表示该地空导弹武器拦截巡航导弹的可能区域。

当巡航导弹临近时，判断巡航导弹是否将进入地空导弹的水平杀伤区，首先找出与巡航导弹高度、速度对应的水平杀伤区，然后以发射点为圆心转动水平杀伤区，使OS轴与巡航导弹航向水平投影线平行且反向，如巡航导弹航向延长线与水平杀伤区相交，则目标进入杀伤区，否则不进入。

步骤305，根据巡航导弹的飞行高度，确定巡航导弹航路与水平杀伤区的交点，以得到巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点。

步骤306，根据巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点，以及巡航导弹的飞行速度，确定巡航导弹的杀伤区飞入时间和飞出时间。

本申请中，对于高度不变的巡航导弹，可计算目标航路与水平杀伤区的交点，从而得到巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点，进而根据巡航导弹的飞行速度确定飞入时间和飞出时间。若巡航导弹和水平杀伤区没有交点，则表明巡航导弹不能进入杀伤区。

以计算巡航导弹的杀伤区远界进入点为例。假设经水平杀伤区法线方向调整后，巡航导弹的位置与速度参数为(x′，y′，z′，v_x′，v_y′，v_z′)，在高度z′所对应的水平杀伤区边界中，远界的某段可表示为R″＝g(R′,α)，方位角范围为[α₁,α₂]。若有α₁≤arctan(y′x′)≤α₂，且目标能在该段进入水平杀伤区，则必存在一个方位角α′，即α′为巡航导弹在水平杀伤区进入点处对应的方位角。

g(R′,α′)sin(α′)＝y′

由以上分析可知，通过求解上述公式，即可得到巡航导弹的杀伤区进入点。若无解，则表明巡航导弹不能在该段进入杀伤区。

需要说明的是，对于巡航导弹水平杀伤区近界飞出点及尾追巡航导弹近界飞入点和远界飞出点的求解方法与此相似，在此不再赘述。

对于高度变化的巡航导弹，设其参数经水平杀伤区法线方向调整后为(x′，y′，z′，v_x′，v_y′，v_z′)。首先可使用复合的二分搜索法，在满足巡航导弹飞入(或飞出)某高度水平杀伤区时间与巡航导弹到达该高度时间相同这一约束下，分段搜索巡航导弹飞入(或飞出)杀伤区的高度，如下公式所示，从而得到巡航导弹的杀伤区飞入点(或飞出点)，进而根据巡航导弹速度计算得到巡航导弹飞入时间(或飞出时间)。若搜索无解，则表明巡航导弹不能进入杀伤区。

其中，H为巡航导弹的飞行高度；[H₁,H₂]表示对高度进行分段搜索时的高度段；[α₁,α₂]表示能用g(R′,α′)拟合的水平杀伤区方位角范围。

步骤307，根据巡航导弹的飞行高度和地空导弹水平杀伤区数据，确定地空导弹的杀伤区纵深。

其中，地空导弹的杀伤区纵深是指巡航导弹的航路处于地空导弹杀伤区内的长度。这里假定巡航导弹按等高直线飞行，由巡航导弹的飞行高度，取给定型号地空导弹水平杀伤区数据，得到杀伤区纵深。

作为一种示例，如图10所示，当巡航导弹的航路捷径大于或等于交界航路捷径，且小于或等于最大航路捷径时，地空导弹的杀伤区纵深为：

其中，h为地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；P为巡航导弹的航路捷径；q_max为目标最大航路角。

当巡航导弹的航路捷径大于或等于零，且小于或等于交界航路捷径时，地空导弹的杀伤区纵深h是根据h'的取值确定的，其中，h'为地空导弹的杀伤区纵深估计值：

h’＝d_sy-d_sj

其中，h为地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；d_sj为杀伤区近界水平距离。

高炮有效火力区由高炮的有效射程和有效射高决定，其包络为半个椭球面。和地空导弹杀伤区相似，高炮的有效火力区可分为垂直有效火力区和水平有效火力区。

航路捷径P＝0时高炮垂直有效火力区包线为椭圆的上半部分，该椭圆的长半轴a＝D_f，是高炮的有效射程；短半轴b＝H_max，是高炮的有效射高。随航路捷径P的增加，高炮垂直有效火力区包线仍为椭圆的上半部，但其长半轴a和短半轴b随之减小；当P＝D_f时， a＝b＝0；高度H＝0的有效水平火力区边界线为以高炮有效射程D_f为半径的圆，随高度H的增加，高炮有效水平火力区边界线仍为圆，但其半径随之减小；当H＝H_max时，半径为零。

本申请中，可以根据高炮的有效射程和高炮的有效射高，确定高炮有效垂直火力区最大高度和高炮水平有效火力区的半径。

其中，当给出航路捷径P_i时，高炮有效垂直火力区最大高度的计算公式为：

其中，H_imax为高炮有效垂直火力区最大高度；H_max为高炮的有效射高；D_f为高炮的有效射程；P_i为巡航导弹的航路捷径。

高炮水平有效火力区的半径计算公式为：

其中，D_fi为高炮水平有效火力区的半径；H_i为巡航导弹飞行高度；D_f为高炮的有效射程；H_max为高炮的有效射高。

本申请中，对于给定的巡航导弹航路，可以根据高炮水平有效火力区半径和巡航导弹对高炮部署点的航路捷径，确定高炮有效火力区对巡航导弹的有效火力纵深。

其中，高炮有效火力区对巡航导弹的有效火力纵深的计算公式如下：

其中，D_fi为高炮有效水平火力区半径；P为巡航导弹航路对高炮部署点的航路捷径。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出一种防空武器目标威胁建模装置。

图11为本申请实施例提供的一种防空武器目标威胁建模装置的结构示意图。

如图11所示，该防空武器目标威胁建模装置100，可以包括：获取模块110、查询模块120以及生成模块130。

其中，获取模块110，用于获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；其中，地空导弹杀伤模型已经学习到了巡航导弹的飞行速度与地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区之间的映射关系；高炮杀伤模型已经学习到了高炮的有效射程和高炮的有效射高与高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围之间的映射关系。

查询模块120，用于根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息。

生成模块130，用于根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，以根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

可选地，获取模块110，还可以用于：

对每一型号地空导弹杀伤区，获取地空导弹的垂直杀伤区参数和水平杀伤区参数；其中，垂直杀伤区参数包括杀伤区最大高度、杀伤区最小高度、杀伤区远界斜距、杀伤区近界斜距、杀伤区最大高低角以及交界高度；水平杀伤区参数包括杀伤区远界水平距离、杀伤区近界水平距离、杀伤区最大航路捷径、目标最大航路角以及交界航路捷径；

获取地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标；

根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标、垂直杀伤区参数以及水平杀伤区参数，生成地空导弹杀伤模型。

可选地，根据下列公式确定地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距：

其中，D_sy为地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距；R_max为制导雷达对巡航导弹的作用距离；V_t为目标速度；V_mp为地空导弹的平均速度；t_r为地空导弹武器反应时间。

可选地，该防空武器目标威胁建模装置100，还可以包括：

调整模块，用于对水平杀伤区法线方向进行调整，直至水平杀伤区法线方向与巡航导弹航路水平投影平行。

第一确定模块，用于根据巡航导弹的飞行高度，在垂直杀伤区得到巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界。

第二确定模块，用于根据巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界，确定水平杀伤区边界。

判断模块，用于判断巡航导弹是否在水平杀伤区内。

第三确定模块，用于根据巡航导弹的飞行高度，确定巡航导弹航路与水平杀伤区的交点，以得到巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点。

第四确定模块，用于根据巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点，以及巡航导弹的飞行速度，确定巡航导弹的杀伤区飞入时间和飞出时间。

可选地，该防空武器目标威胁建模装置100，还可以包括：

第五确定模块，用于根据巡航导弹的飞行高度和地空导弹水平杀伤区数据，确定地空导弹的杀伤区纵深。

可选地，第五确定模块，还可以用于：

当巡航导弹的航路捷径大于或等于交界航路捷径，且小于或等于最大航路捷径时，地空导弹的杀伤区纵深为：

其中，h为地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；P为巡航导弹的航路捷径；q_max为目标最大航路角。

当巡航导弹的航路捷径大于或等于零，且小于或等于交界航路捷径时，地空导弹的杀伤区纵深h是根据h'的取值确定的，其中，h'为地空导弹的杀伤区纵深估计值：

h’＝d_sy-d_sj

其中，h为地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；d_sj为杀伤区近界水平距离。

可选地，该防空武器目标威胁建模装置100，还可以包括：

第六确定模块，用于根据高炮的有效射程和高炮的有效射高，确定高炮有效垂直火力区最大高度和高炮水平有效火力区的半径；其中，高炮有效垂直火力区最大高度的计算公式为：

其中，H_imax为高炮有效垂直火力区最大高度；H_max为高炮的有效射高；D_f为高炮的有效射程；P_i为巡航导弹的航路捷径；

高炮水平有效火力区的半径计算公式为：

其中，D_fi为高炮水平有效火力区的半径；H_i为巡航导弹飞行高度；D_f为高炮的有效射程；H_max为高炮的有效射高。

可选地，该防空武器目标威胁建模装置100，还可以包括：

第七确定模块，用于根据高炮水平有效火力区半径和巡航导弹对高炮部署点的航路捷径，确定高炮有效火力区对巡航导弹的有效火力纵深。

可选地，高炮有效火力区对巡航导弹的有效火力纵深的计算公式如下：

其中，D_fi为高炮有效水平火力区半径；P为巡航导弹航路对高炮部署点的航路捷径。

本申请实施例的防空武器目标威胁建模装置，通过获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；根据地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成防空武器目标威胁模型，以根据防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。由此，可以根据防空武器目标威胁模型实现对防空武器的威胁的量化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种防空武器目标威胁建模方法，其特征在于，所述方法包括：

获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；其中，所述地空导弹杀伤模型已经学习到了巡航导弹的飞行速度与地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区之间的映射关系；所述高炮杀伤模型已经学习到了高炮的有效射程和高炮的有效射高与高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围之间的映射关系；

根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；

根据所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，所述高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对所述防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成所述防空武器目标威胁模型，以根据所述防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取地空导弹杀伤模型，包括：

对每一型号地空导弹杀伤区，获取所述地空导弹的垂直杀伤区参数和水平杀伤区参数；其中，所述垂直杀伤区参数包括杀伤区最大高度、杀伤区最小高度、杀伤区远界斜距、杀伤区近界斜距、杀伤区最大高低角以及交界高度；所述水平杀伤区参数包括杀伤区远界水平距离、杀伤区近界水平距离、杀伤区最大航路捷径、目标最大航路角以及交界航路捷径；

获取所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标；

根据所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区的各顶点的坐标、所述垂直杀伤区参数以及所述水平杀伤区参数，生成所述地空导弹杀伤模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下列公式确定所述地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距：

其中，D_sy为所述地空导弹对巡航导弹的杀伤区远界斜距；R_max为制导雷达对所述巡航导弹的作用距离；V_t为目标速度；V_mp为所述地空导弹的平均速度；t_r为所述地空导弹武器反应时间。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对水平杀伤区法线方向进行调整，直至所述水平杀伤区法线方向与巡航导弹航路水平投影平行；

根据巡航导弹的飞行高度，在所述垂直杀伤区得到所述巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界；

根据所述巡航导弹的飞行高度的杀伤区远界和杀伤区近界，确定水平杀伤区边界；

判断所述巡航导弹是否在所述水平杀伤区内；

根据所述巡航导弹的飞行高度，确定巡航导弹航路与所述水平杀伤区的交点，以得到所述巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点；

根据所述巡航导弹对水平杀伤区的飞入点和飞出点，以及巡航导弹的飞行速度，确定所述巡航导弹的杀伤区飞入时间和飞出时间。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述巡航导弹的飞行高度和地空导弹水平杀伤区数据，确定所述地空导弹的杀伤区纵深。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述巡航导弹的飞行高度和地空导弹水平杀伤区数据，确定所述地空导弹的杀伤区纵深，包括：

当所述巡航导弹的航路捷径大于或等于交界航路捷径，且小于或等于最大航路捷径时，所述地空导弹的杀伤区纵深为：

其中，h为所述地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；P为所述巡航导弹的航路捷径；q_max为目标最大航路角；

当所述巡航导弹的航路捷径大于或等于零，且小于或等于所述交界航路捷径时，所述地空导弹的杀伤区纵深h是根据h'的取值确定的，其中，h'为所述地空导弹的杀伤区纵深估计值：

h’＝d_sy-d_sj

其中，h为所述地空导弹的杀伤区纵深；d_sy为杀伤区远界水平距离；d_sj为杀伤区近界水平距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据高炮的有效射程和高炮的有效射高，确定高炮有效垂直火力区最大高度和高炮水平有效火力区的半径；其中，所述高炮有效垂直火力区最大高度的计算公式为：

其中，H_imax为所述高炮有效垂直火力区最大高度；H_max为所述高炮的有效射高；D_f为所述高炮的有效射程；P_i为所述巡航导弹的航路捷径；

高炮水平有效火力区的半径计算公式为：

其中，D_fi为所述高炮水平有效火力区的半径；H_i为所述巡航导弹飞行高度；D_f为所述高炮的有效射程；H_max为所述高炮的有效射高。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述高炮水平有效火力区半径和所述巡航导弹对高炮部署点的航路捷径，确定高炮有效火力区对所述巡航导弹的有效火力纵深。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高炮有效火力区对所述巡航导弹的有效火力纵深的计算公式如下：

其中，D_fi为所述高炮有效水平火力区半径；P为所述巡航导弹航路对高炮部署点的航路捷径。

10.一种防空武器目标威胁建模装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取地空导弹杀伤模型和高炮杀伤模型；其中，所述地空导弹杀伤模型已经学习到了巡航导弹的飞行速度与地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区之间的映射关系；所述高炮杀伤模型已经学习到了高炮的有效射程和高炮的有效射高与高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围之间的映射关系；

查询模块，用于根据地空导弹和高炮的型号，从武器参数数据库中查询所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息；

生成模块，用于根据所述地空导弹的垂直杀伤区和水平杀伤区，所述高炮的垂直有效火力区和水平有效火力区的包络范围以及所述地空导弹和高炮对应的技术参数及部署位置信息，对所述防空武器目标威胁模型的参数进行校正，生成所述防空武器目标威胁模型，以根据所述防空武器目标威胁模型的输出确定防空武器对巡航导航的威胁概率。

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