CN114326796B

CN114326796B - 一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法

Info

Publication number: CN114326796B
Application number: CN202111535905.5A
Authority: CN
Inventors: 陈拓; 张雷; 殷文勇; 陈剑波; 曾庆荣; 冯晓宇
Original assignee: AVIC Chengdu Aircraft Design and Research Institute
Current assignee: AVIC Chengdu Aircraft Design and Research Institute
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-07-21
Anticipated expiration: 2041-12-15
Also published as: CN114326796A

Abstract

本发明属于航空反潜领域，一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法。进而在保证巡逻海区方便划分的同时，提高搜潜发现概率，降低指定海区封锁的兵力和能力需求。可用于单机矩形搜索航线或多机矩形搜索的协同方式。与平行搜索相比，矩形搜索的发现概率受载机飞行速度的影响较大，受载荷探测能力的影响较小，而一方面与探潜载荷能力提升相比，载机速度更容易控制与设计，因此矩形搜索时探潜能力提升更方便；另一方面，在实际战场环境中，载荷探测能力会受到气象、潜艇深度等因素的影响而偏离理想值，因此矩形搜索时探潜能力更稳定。

Description

一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法

技术领域

本发明属于航空反潜领域，一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法。

背景技术

反潜作战，通常采取巡逻反潜、应召反潜、检查反潜和游猎反潜战斗活动方法。其中巡逻反潜常用语保障海军基地、港口、编队等目标免遭敌潜艇的攻击，或为及时发现通过特定海区或在海区内活动的敌潜艇。

巡逻反潜时反潜巡逻机对开阔海域的目标位置和运动情况不清楚，但又需要较高的潜艇发现概率，目前常采用的搜索航线是平行航线搜索，当海区范围较大或防卫兵力不足时常采用平行往返机动。

但由于潜艇的运动方向和位置未知，平行航线搜索时仅在往复方向上扫掠速度高，在垂直于往复运动方向的扫掠速度则较低，因此潜艇位置远离巡逻机且运动方向垂直于反潜机巡逻往复运动方向时被发现概率较小。

发明内容

本发明的目的：提出一种适用于巡逻反潜的矩形航线，进而在保证巡逻海区方便划分的同时，提高搜潜发现概率，降低指定海区封锁的兵力和能力需求。可用于单机矩形搜索航线或多机矩形搜索的协同方式。

本发明的技术方案：

一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，包括如下步骤：

假定待搜索区域的x轴方向长度为a，y轴方向长度为b，其中a≥b，搜索过程中边长递减(递增)步长为r：

步骤1)从矩形搜索区域的一个角点A出发，沿x轴正方向飞行a-r至角点B；

步骤2)第1次顺时针旋转90°，沿着y轴负方向飞行b-2r至点C；第2次顺时针旋转90°，沿x轴负方向飞行a-3r至点D；第3次顺时针旋转90°,沿y轴正方向b-4r到达点E

步骤3)依次类推，第2i次顺时针旋转90°后飞行距离为a-(2*i+1)*r，第2i+1次顺时针旋转90°后飞行距离为b-2*(i+1)*r，经过n＝(b/r)mod(1)-2次转弯后，飞行(b*(n mod2)+a*(1-(n mod 2)))-(n+1)*r至点G。

步骤4)第n+1次顺时针旋转90°，飞行(a*(n mod 2)+b*(1-(n mod 2)))-n*r后逆时针旋转90°，飞行2*r

步骤5)第2次逆时针旋转90°，飞行(a*(n mod 2)+b*(1-(n mod 2)))-(n-2)*r,飞行轨迹与第n-3次顺时针旋转后的飞行轨迹重合，方向相反；第3次逆时针旋转90°，飞行(b*(n mod 2)+a*(1-(n mod 2)))-(n-3)*r，飞行轨迹与第n-4次顺时针旋转后的飞行轨迹重合，方向相反；第4次逆时针旋转90°，飞行(a*(n mod 2)+b*(1-(n mod 2)))-(n-4)*r，飞行轨迹与第n-5次顺时针旋转后的飞行轨迹重合，方向相反。

步骤6)依此类推，第n-1次逆时针旋转90°后飞行a-r回到角点A，此时飞行方向与步骤1)中相反。

进一步的，还包括步骤7)，逆时针旋转90°后执行旋转方向反向的步骤1)-步骤6)。步骤7)与步骤1)-步骤6)组成一个从原点A到原点A的完整循环，同时步骤7)的搜索路径与步骤1)-步骤6)不完全一致。

进一步的，所述搜索过程中边长递减步长r为载荷探测半径。

进一步的，所述搜索区域的长a和宽b一致。矩形搜索区域长宽可为任意比例。

进一步的，所述矩形搜索方法还适用于同域多机协同搜索或异域多机协同搜索的协同方式。同域多机协同搜索包含同域多机平行协同搜索和同域多机独立协同搜索。

进一步的，同域多机平行协同搜索指多机在搜索时组成平行编队按大小不同的矩形搜索航线扫海搜索，搜索时各飞机的轨迹保持相互平行，间距保持为探测半径的2倍，同一方向飞行时相邻飞机的飞行距离之差为探测半径的4倍。

进一步的，同域多机独立协同搜索指对指定海域巡逻搜索时，飞机从待搜索海域的不同位置出发，多机相互独立地按照矩形搜索方法完成对同一片海域的搜索，搜索时各飞机的起始搜索点可布置在矩形四个边上的任意点，初始旋转方向可相同或不同。

进一步的，异域多机协同搜索指对指定海域巡逻搜索时，将待搜索海域划分为多个较小的搜索区，多机独立地在划分出来的小区域中按矩形搜索方法进行搜索。

本发明的有益效果：

本发明的优点主要为可提高搜索发现概率，降低兵力、能力需求。

与平行搜索相比，矩形搜索的发现概率受载机飞行速度的影响较大，受载荷探测能力的影响较小，而一方面与探潜载荷能力提升相比，载机速度更容易控制与设计，因此矩形搜索时探潜能力提升更方便；另一方面，在实际战场环境中，载荷探测能力会受到气象、潜艇深度等因素的影响而偏离理想值，因此矩形搜索时探潜能力更稳定。

在相同条件下，与平行搜索相比，巡逻机按矩形搜索方式巡逻时实现相同搜潜发现概率所需的飞机数量更少。

矩形搜索便于巡逻海域的排布、组合与分割，可适应任意形状的海域。

适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法亦可适用于地面目标搜索、海上搜救等高速平台对指定区域内特定中低速移动目标开展的持续侦查、搜索、定位活动。

附图说明

图1为矩形搜索路径示意图；

其中：一个完整的矩形搜索路径为A–B–C–D–E–F–G–H–C–B–A–I–J–K–L–M–N–O–K–J–I–A；

图2为同域多机平行协同矩形搜索示意图；

图3为同域多机独立协同矩形搜索示意图；

图4为异域多机协同矩形搜索示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，包括如下步骤：

假定待搜索区域的x轴方向长度为a，y轴方向长度为b，其中a≥b，搜索过程中边长递减(递增)步长为r,则如图1所示：

进一步的，还包括步骤7)，逆时针旋转90°后执行旋转方向反向的步骤1)-步骤6)。步骤7)与步骤1)-步骤6)组成一个从原点A到原点A的完整循环，使得飞机可以对一片任意指定的海域进行反复搜索，同时步骤7)的搜索路径与步骤1)-步骤6)不完全一致，搜索路径的变化有利于增大搜索概率。

进一步的，所述搜索过程中边长递减步长r可以为载荷探测半径。搜索过程通过边长递减(递增)实现矩形搜索边长的收缩和扩张，完成从搜索区域外围-中心-外围……的循环遍历，当递减步长为载荷探测半径时可实现一次收缩/扩张行程中搜索区域不重叠，进而在保证探测面积的前提下缩短搜索时间。

进一步的，所述搜索区域的长a和宽b可以一致。矩形搜索区域长宽可以为任意比例，但搜索面积相同时，在正方形搜索区域内执行矩形搜索时的潜艇发现概率较高。

进一步的，同域多机平行协同搜索指多机在搜索时组成平行编队按大小不同的矩形搜索航线扫海搜索，搜索时各飞机的轨迹保持相互平行，间距保持为探测半径的2倍，飞行时速度应注意互相配合，同一方向飞行时相邻飞机的飞行距离之差为探测半径的4倍(如图2所示)。

进一步的，同域多机独立协同搜索指对指定海域巡逻搜索时，飞机从待搜索海域的不同位置出发，多机相互独立地按照矩形搜索方法完成对同一片海域的搜索，搜索时各飞机的起始搜索点可布置在矩形四个边上的任意点，初始旋转方向可相同或不同(如图3所示)。

进一步的，异域多机协同搜索指对指定海域巡逻搜索时，将待搜索海域划分为多个较小的搜索区，多机独立地在划分出来的小区域中按矩形搜索方法进行搜索(如图4所示)。较小的搜索区可有效提升发现概率，多区域协同搜索可大大降低遗漏目标的可能。

实施例，下面对本发明进一步说明。

假定待搜索区域的x轴方向长度为7km，y轴方向长度为7km，载荷探测半径为1km：

1)从矩形搜索区域的一个角点A出发，沿x轴正方向飞行6km至角点B；

2)第1次顺时针旋转90°，沿y轴负方向飞行5km至点C；

3)第2次顺时针旋转90°，沿x轴负方向飞行4km至点D；

4)第3次顺时针旋转90°，沿y轴正方向飞行3km至点E；

5)第4次顺时针旋转90°，沿x轴正方向飞行2km至点F；

6)第5次顺时针旋转90°，沿y轴负方向飞行1km至点G；

7)第6次顺时针旋转90°，沿x轴负方向飞行2km至点H；

8)第1次逆时针旋转90°，沿y轴负方向飞行2km至点D；

9)第2次逆时针旋转90°，沿x轴正方向飞行4km至点C；

10)第3次逆时针旋转90°，沿y轴正方向飞行5km至点B；

11)第4次逆时针旋转90°，沿x轴负方向飞行6km至点A；

12)第5次逆时针旋转90°，沿y轴负方向飞行6km至点I；

13)第6次逆时针旋转90°，沿x轴正方向飞行5km至点J；

14)第7次逆时针旋转90°，沿y轴正方向飞行4km至点K；

15)第8次逆时针旋转90°，沿x轴负方向飞行3km至点L；

16)第9次逆时针旋转90°，沿y轴负方向飞行2km至点M；

17)第10次逆时针旋转90°，沿x轴正方向飞行1km至点N；

18)第11次逆时针旋转90°，沿y轴正方向飞行2km至点O；

19)第7次顺时针旋转90°，沿x轴正方向飞行2km至点K；

20)第8次顺时针旋转90°，沿y轴负方向飞行4km至点J；

21)第9次顺时针旋转90°，沿x轴负方向飞行5km至点I；

22)第10次顺时针旋转90°，沿y轴正方向飞行6km至点A；

第11次顺时针旋转90°，飞行方向改为x轴正方向，1)-22)组成一个包含11次顺时针旋转和11次逆时针旋转的循环。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：

假定待搜索区域的x轴方向长度为a，y轴方向长度为b，其中a≥b，搜索过程中边长递减或递增步长为r：

步骤3)依次类推，第2i次顺时针旋转90°后飞行距离为a-(2*i+1)*r，第2i+1次顺时针旋转90°后飞行距离为b-2*(i+1)*r，经过n＝(b/r)mod(1)-2次转弯后，飞行(b*(n mod 2)+a*(1-(n mod 2)))-(n+1)*r至点G；

步骤5)第2次逆时针旋转90°，飞行(a*(n mod 2)+b*(1-(n mod 2)))-(n-2)*r,飞行轨迹与第n-3次顺时针旋转后的飞行轨迹重合，方向相反；第3次逆时针旋转90°，飞行(b*(nmod 2)+a*(1-(n mod 2)))-(n-3)*r，飞行轨迹与第n-4次顺时针旋转后的飞行轨迹重合，方向相反；第4次逆时针旋转90°，飞行(a*(n mod 2)+b*(1-(n mod 2)))-(n-4)*r，飞行轨迹与第n-5次顺时针旋转后的飞行轨迹重合，方向相反；

2.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，还包括步骤7)，逆时针旋转90°后执行旋转方向反向的步骤1)-步骤6)；步骤7)与步骤1)-步骤6)组成一个从原点A到原点A的完整循环，同时步骤7)的搜索路径与步骤1)-步骤6)不完全一致。

3.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，所述搜索过程中边长递减步长r为载荷探测半径。

4.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，所述搜索区域的长a和宽b一致；矩形搜索区域长宽可为任意比例。

5.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，所述矩形搜索方法还适用于同域多机协同搜索或异域多机协同搜索的协同方式；同域多机协同搜索包含同域多机平行协同搜索和同域多机独立协同搜索。

6.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，同域多机平行协同搜索指多机在搜索时组成平行编队按大小不同的矩形搜索航线扫海搜索，搜索时各飞机的轨迹保持相互平行，间距保持为探测半径的2倍，同一方向飞行时相邻飞机的飞行距离之差为探测半径的4倍。

7.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，同域多机独立协同搜索指对指定海域巡逻搜索时，飞机从待搜索海域的不同位置出发，多机相互独立地按照矩形搜索方法完成对同一片海域的搜索，搜索时各飞机的起始搜索点可布置在矩形四个边上的任意点，初始旋转方向可相同或不同。

8.根据权利要求1所述的一种适用于航空巡逻反潜的矩形搜索方法，其特征在于，异域多机协同搜索指对指定海域巡逻搜索时，将待搜索海域划分为多个较小的搜索区，多机独立地在划分出来的小区域中按矩形搜索方法进行搜索。