CN115080920A - 一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法 - Google Patents

一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法，属于反舰导弹突防辅助决策技术领域。具体步骤为：1)确定反舰导弹的目标要素；2)确定水面舰艇电子战系统、舰空导弹武器系统、舰载火炮武器系统的技战术指标；3)建立以时间为横轴、反舰导弹与水面舰艇距离为纵轴的坐标系，画出初始攻防态势图；4)依次画出舰空导弹武器系统和舰载火炮武器系统对反舰导弹硬抗击的防御轨迹图；5)确定舰空导弹武器系统和舰载火炮武器系统对反舰导弹硬抗击次数，计算反舰导弹的突防期望。本发明将图形分析法扩展至反舰导弹突防辅助决策领域，为反舰导弹突防决策提供简洁、直观的突防期望计算结果，辅助指挥员临机决策。

Description

一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法
技术领域
本发明属于反舰导弹突防辅助决策技术领域，尤其涉及一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法。
背景技术
反舰导弹的射击指挥，需要指挥员综合评估动态变化的战场态势以及目标舰艇的防御能力等多方面因素，决策导弹的射击诸元参数，以完成导弹的射击。
反舰导弹能否在攻击末端突破目标舰艇的防御体系，是直接影响作战任务完成的关键，这就需要指挥员具备较强的射击指挥能力，通过科学、合理的决策实现对反舰导弹的射击指挥，避免由于复杂的作战环境和临机经验式的指挥决策导致达不到理想的射击结果。
文献《基于图形分析的舰空导弹射击效能评估方法》提出了一种通过图形分析确定舰空导弹武器系统对群目标射击次数的方法。图形分析法是利用空中群目标的运动特征和舰空导弹武器系统相关要素，确定舰空导弹武器系统对群目标的射击次数以及对单个目标的杀伤概率。具体步骤包括：(1)确定目标要素和舰空导弹武器系统要素；(2)建立距离-时间坐标系，横轴表示时间，纵轴表示目标和舰空导弹的距离；(3)画出舰空导弹杀伤区；(4)画出群目标运动轨迹；(5)画出舰空导弹运动轨迹；(6)确定舰空导弹射击次数以及对单个目标的杀伤概率。该文献主要用于确定舰空导弹武器系统对群目标射击次数，对反舰导弹突防水面舰艇而言，反舰导弹面临的不仅是舰空导弹武器系统，还有电子战系统和舰载火炮武器系统，利用该参考文献中所述的图形分析法，无法直接获取反舰导弹攻击水面舰艇时的实际突防期望。
发明内容
针对反舰导弹突击水面舰艇面临的现实作战难题，本发明提出了一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法，主要技术方案为：
一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法，包括以下步骤：
步骤S1：确定反舰导弹的目标要素。
步骤S2：分析水面舰艇电子战系统、舰空导弹武器系统、舰载火炮武器系统中影响防御效能的主要因素，确定水面舰艇各防御系统的主要技战术指标。
步骤S3：建立以时间为横轴、反舰导弹与水面舰艇距离为纵轴的坐标系，画出初始攻防态势图。
步骤S4：根据水面舰艇舰空导弹武器系统、舰载火炮武器系统的主要技战术指标，依次画出舰空导弹武器系统和舰载火炮武器系统对反舰导弹硬抗击的防御轨迹图。
步骤S5：根据步骤S4所画图形分析确定舰空导弹武器系统和舰载火炮武器系统对反舰导弹硬抗击次数，结合舰空导弹、舰载火炮的杀伤概率和电子战系统对反舰导弹干扰概率计算反舰导弹的突防期望。
进一步的，步骤S1中，所述目标要素包括反舰导弹目标数量、反舰导弹中相邻两个单目标的间隔时间和反舰导弹的速度矢量。
进一步的，步骤S2中，所述水面舰艇电子战系统的技战术指标包括：在反舰导弹所在飞行高度下电子战系统干扰近界、干扰远界，预警探测系统可靠发现目标的水平距离，以及电子战系统对同一波次目标中各目标的干扰成功率。
进一步的，步骤S2中，所述舰空导弹武器系统的技战术指标包括：在反舰导弹所在飞行高度下的杀伤区近界、杀伤区远界，舰空导弹飞行速度矢量，舰空导弹武器系统对空中来袭目标的可用目标通道数量，舰空导弹武器系统的作战反应时间，舰空导弹武器系统的转火射击时间，舰空导弹武器系统相邻两个通道组织两次射击的间隔时间，舰空导弹武器系统每次发射导弹数量，以及舰空导弹单发命中概率。
进一步的，步骤S2中，所述舰载火炮武器系统的技战术指标包括：在反舰导弹所在飞行高度下的杀伤区近界、杀伤区远界，舰载火炮弹药飞行速度矢量，舰载火炮武器系统的作战反应时间，舰载火炮武器系统两次射击的间隔时间，以及舰载火炮武器系统单次抗击命中概率。
进一步的，步骤S3的具体步骤为：
S31：画出探测预警系统可靠发现目标距离。
S32：画出反舰导弹所在飞行高度下电子战系统的干扰近界、干扰远界。
S33：画出反舰导弹所在飞行高度下舰空导弹武器系统的杀伤区近界、杀伤区远界。
S34：画出反舰导弹所在飞行高度下舰载火炮武器系统的杀伤区近界、杀伤区远界。
S35：根据反舰导弹数量、间隔和速度矢量，计算各反舰导弹运动轨迹，并画出反舰导弹飞行轨迹图。
进一步的，步骤S4中舰空导弹武器系统应对反舰导弹的防御轨迹图的具体画法为：
S41：根据舰空导弹武器系统可用目标通道数量依次对各反舰导弹进行目标通道分配(分配规则：①同一波次反舰导弹中，未被舰空导弹抗击过的优先；②以上相同的，反舰导弹与水面舰艇距离近的优先)，计算第j个目标通道首次射击时舰空导弹运动轨迹，j＝1,2,…,Km，结合舰空导弹武器系统相邻两个通道组织两次射击的间隔时间，画出舰空导弹的飞行轨迹图。
S42：根据舰空导弹武器系统的转火射击时间，画出第j个目标通道下次射击时舰空导弹飞行轨迹图。
S43：重复步骤S42，直至舰空导弹运动轨迹不能与反舰导弹在杀伤区相交。
进一步的，步骤S4中舰载火炮武器武器系统应对反舰导弹的防御轨迹图的具体画法为：
S44：根据舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt和舰载火炮弹药飞行速度 Vp(t)，确定舰载火炮抗击情况(分配规则：①同一波次反舰导弹中，未被舰载火炮抗击过的优先；②以上相同的，反舰导弹与水面舰艇距离近的优先)，画出舰载火炮弹药飞行轨迹图(若零时刻至反舰导弹到达舰载火炮武器系统杀伤区远界时间大于舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt与舰载火炮弹药飞行时间之和，则舰载火炮弹药在杀伤区远界与反舰导弹遭遇)。
S45：根据舰载火炮两次射击的间隔时间、舰载火炮弹药飞行速度和反舰导弹速度，判断下次抗击的舰载火炮弹药是否在杀伤区内与反舰导弹相交，若相交，则画出下次抗击时舰载火炮弹药飞行轨迹图。
S46：重复步骤S45，直至舰载火炮弹药运动轨迹不能与反舰导弹在杀伤区相交。
进一步的，步骤S5中的具体步骤为：
S51：根据电子战系统技战术指标，计算各反舰导弹突防概率；
S52：根据舰空导弹武器系统技战术指标和实际抗击情况，计算各反舰导弹突防概率；
S53：根据舰载火炮武器系统技战术指标和实际抗击情况，计算各反舰导弹突防概率；
S54：计算反舰导弹流的突防期望。
本发明的有益效果为：本发明将传统图形分析法的应用场景，由舰空导弹武器系统的设计效能评估拓展为反舰导弹对水面舰艇突防的概率计算，为反舰导弹突防决策提供简洁、直观的突防方案，辅助指挥员临机决策。
附图说明
图1为基本流程图。
图2为初始时刻攻防态势图。
图3为舰空导弹第1次射击攻防态势图。
图4为舰空导弹第2次射击攻防态势图。
图5为舰空导弹第4次射击攻防态势图。
图6为舰载火炮武器系统第1次抗击时攻防态势图。
具体实施方式
下面结合附图以及技术方案对本发明实例做进一步的详细说明。需要说明的是，示例实施方式能够以多种形式实施，不应被理解为仅限于此阐述的实施方式；示例实施方式能够更全面的将本发明的构思传达给本领域的工程技术人员。
参照图1-图6，本发明提出一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法，利用该方法计算反舰导弹突防水面舰艇的实际突防期望过程如下：
步骤1：确定反舰导弹的目标要素和水面舰艇电子战系统、舰空导弹武器系统、舰载火炮武器系统的技战术指标，具体为：
(1)确定反舰导弹的目标要素：反舰导弹目标数量Mt＝9；反舰导弹中相邻两个单目标的间隔时间Tt＝2s；反舰导弹的速度Vt(t)＝280m/s，速度方向正对水面舰艇。
(2)确定水面舰艇电子战系统的技战术指标：在反舰导弹所在飞行高度下电子战系统干扰近界Dmin＝0km、干扰远界Dmax＝23km；预警探测系统可靠发现目标的水平距离Df＝25km；电子战系统对同一波次目标中第i个目标的干扰成功率 Dpi＝max(0.8-0.2i，0)。
(3)舰空导弹武器系统的技战术指标：在反舰导弹所在飞行高度下舰空导弹武器系统的杀伤区近界Kmin＝3.5km、杀伤区远界Kmax＝20km；舰空导弹飞行速度 VK(t)＝750m/s，速度方向正对来袭反舰导弹；舰空导弹武器系统对空中来袭目标的可用目标通道数量Km＝2；舰空导弹武器系统的作战反应时间Kt＝16s；舰空导弹武器系统的转火射击时间Kz＝21s；舰空导弹武器系统相邻两个通道组织两次射击的间隔时间Kτ＝2s；舰空导弹武器系统每次发射导弹数量Kn＝2；舰空导弹单发命中概率Kp＝0.5。
(4)舰载火炮武器系统的技战术指标：在反舰导弹所在飞行高度下舰载火炮武器系统的杀伤区近界Pmin＝0km、杀伤区远界Pmax＝1.5km；舰载火炮弹药飞行速度Vp(t)＝600m/s；舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt＝3s；舰载火炮武器系统两次射击的间隔时间Pz＝8s；舰载火炮武器系统单次抗击命中概率Pp＝0.5。
步骤2：建立距离-时间坐标系，横轴表示时间，纵轴表示目标和水面舰艇的距离，其中横轴零时刻为预警探测系统可靠发现目标所对应时刻。
步骤3：画出探测预警系统可靠发现目标的水平距离Df。
步骤4：画出反舰导弹所在飞行高度下电子战系统的干扰近界Dmin、干扰远界Dmax。
步骤5：画出反舰导弹所在飞行高度下舰空导弹武器系统的杀伤区近界Kmin、杀伤区远界Kmax。
步骤6：画出反舰导弹所在飞行高度下舰载火炮武器系统的杀伤区近界Pmin、杀伤区远界Pmax。
步骤7：根据反舰导弹数量Mt、间隔Tt和速度矢量Vt(t)，计算各反舰导弹运动轨迹
Figure BDA0003717434770000071
并画出反舰导弹飞行轨迹图；若Vt(t) 大小、方向不变，此时初始时刻攻防态势图如图2所示。
步骤8：根据舰空导弹武器系统可用目标通道数量Km依次对各反舰导弹进行目标通道分配，计算第j个目标通道首次射击时舰空导弹运动轨迹
Figure BDA0003717434770000072
并画出舰空导弹的飞行轨迹图；本示例中Vk(t) 大小、方向不变，舰空导弹第1次射击时攻防态势如图3所示。
步骤9：画出第j个目标通道下次射击时舰空导弹飞行轨迹图，舰空导弹第 2次射击时攻防态势如图4所示。
步骤10：重复步骤9，直至舰空导弹运动轨迹不能与反舰导弹在杀伤区相交；本示例中舰空导弹两个射击通道均能射击四次，此时攻防态势图如图5所示。
步骤11：根据舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt和舰载火炮弹药飞行速度Vp(t)，确定舰载火炮抗击情况，画出舰载火炮弹药飞行轨迹图；本示例中Vp(t) 大小、方向不变，则舰载火炮弹药飞行轨迹图如图6所示(若零时刻至反舰导弹到达舰载火炮武器系统杀伤区远界时间大于舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt与舰载火炮弹药飞行时间之和，则舰载火炮弹药在杀伤区远界与反舰导弹遭遇)。
步骤12：根据舰载火炮两次射击的间隔时间Pz、舰载火炮弹药飞行速度Vp(t) 和反舰导弹速度Vt(t)，判断下次抗击的舰载火炮弹药是否在杀伤区内与反舰导弹相交，若相交，则画出下次抗击时舰载火炮弹药飞行轨迹图；本示例中舰载火炮仅能抗击一次。
步骤13：重复步骤12，直至舰载火炮弹药运动轨迹不能与反舰导弹在杀伤区相交。
步骤14：根据电子战系统对同一波次目标中第i个目标的干扰成功率Dpi、舰空导弹单发命中概率Kp、舰载火炮武器系统单次抗击命中概率Pp，计算各反舰导弹的突防概率以及反舰导弹流的突防期望，具体为：
(1)根据电子战系统技战术指标，本示例中电子战系统可以对前3枚反舰导弹实施干扰，此时各反舰导弹突防概率Pi dzz＝1-Dpi＝1-max(0.8-0.2i，0)，分别为： 0.4、0.6、0.8、1、1、1、1、1、1。
(2)根据舰空导弹武器系统技战术指标和实际抗击情况，本示例中舰空导弹双发齐射抗击后反舰导弹突防概率Pjk＝1-(1-Kp 2)＝1-(1-0.52)＝0.25，前8枚反舰导弹均受到舰空导弹双发齐射抗击，此时各反舰导弹突防概率
Figure BDA0003717434770000081
分别为：0.1、0.15、0.2、0.25、0.25、0.25、0.25、0.25、 1。
(3)根据舰载火炮武器系统技战术指标和实际抗击情况，本示例中舰载火炮对第9枚反舰导弹实施1次抗击，此时各反舰导弹突防概率
Figure BDA0003717434770000082
分别为：0.1、0.15、0.2、0.25、0.25、0.25、0.25、0.25、0.5。
(4)计算反舰导弹流的突防期望
Figure BDA0003717434770000091
。

Claims (10)

1.一种基于改进图形分析法的反舰导弹突防期望计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：确定反舰导弹的目标要素；
步骤S2：分析水面舰艇电子战系统、舰空导弹武器系统、舰载火炮武器系统中影响防御效能的因素，确定水面舰艇各防御系统的技战术指标；
步骤S3：建立以时间为横轴、反舰导弹与水面舰艇距离为纵轴的坐标系，画出初始攻防态势图；
步骤S4：根据水面舰艇舰空导弹武器系统、舰载火炮武器系统的技战术指标，依次画出舰空导弹武器系统和舰载火炮武器系统对反舰导弹硬抗击的防御轨迹图；
步骤S5：根据步骤S4所画图形分析确定舰空导弹武器系统和舰载火炮武器系统对反舰导弹硬抗击次数，结合舰空导弹、舰载火炮的杀伤概率和电子战系统对反舰导弹干扰概率计算反舰导弹的突防期望。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述目标要素包括反舰导弹目标数量、反舰导弹中相邻两个单目标的间隔时间和反舰导弹的速度矢量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述水面舰艇电子战系统的技战术指标包括：在反舰导弹所在飞行高度下电子战系统干扰近界、干扰远界，预警探测系统可靠发现目标的水平距离，以及电子战系统对同一波次目标中各目标的干扰成功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述舰空导弹武器系统的技战术指标包括：在反舰导弹所在飞行高度下的杀伤区近界、杀伤区远界，舰空导弹飞行速度矢量，舰空导弹武器系统对空中来袭目标的可用目标通道数量，舰空导弹武器系统的作战反应时间，舰空导弹武器系统的转火射击时间，舰空导弹武器系统相邻两个通道组织两次射击的间隔时间，舰空导弹武器系统每次发射导弹数量，以及舰空导弹单发命中概率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述舰载火炮武器系统的技战术指标包括：在反舰导弹所在飞行高度下的杀伤区近界、杀伤区远界，舰载火炮弹药飞行速度矢量，舰载火炮武器系统的作战反应时间，舰载火炮武器系统两次射击的间隔时间，以及舰载火炮武器系统单次抗击命中概率。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，步骤S3的具体步骤为：
S31：画出探测预警系统可靠发现目标距离；
S32：画出反舰导弹所在飞行高度下电子战系统的干扰近界、干扰远界；
S33：画出反舰导弹所在飞行高度下舰空导弹武器系统的杀伤区近界、杀伤区远界；
S34：画出反舰导弹所在飞行高度下舰载火炮武器系统的杀伤区近界、杀伤区远界；
S35：根据反舰导弹数量、间隔和速度矢量，计算各反舰导弹运动轨迹，并画出反舰导弹飞行轨迹图。
7.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，步骤S4中舰空导弹武器系统应对反舰导弹的防御轨迹图的具体画法为：
S41：根据舰空导弹武器系统可用目标通道数量依次对各反舰导弹进行目标通道分配，计算第j个目标通道首次射击时舰空导弹运动轨迹，j＝1,2,…,Km，结合舰空导弹武器系统相邻两个通道组织两次射击的间隔时间，画出舰空导弹的飞行轨迹图；
S42：根据舰空导弹武器系统的转火射击时间，画出第j个目标通道下次射击时舰空导弹飞行轨迹图；
S43：重复步骤S42，直至舰空导弹运动轨迹不能与反舰导弹在杀伤区相交。
8.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，步骤S4中舰载火炮武器武器系统应对反舰导弹的防御轨迹图的具体画法为：
S44：根据舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt和舰载火炮弹药飞行速度Vp(t)，确定舰载火炮抗击情况，画出舰载火炮弹药飞行轨迹图；若零时刻至反舰导弹到达舰载火炮武器系统杀伤区远界时间大于舰载火炮武器系统的作战反应时间Pt与舰载火炮弹药飞行时间之和，则舰载火炮弹药在杀伤区远界与反舰导弹遭遇；
S45：根据舰载火炮两次射击的间隔时间、舰载火炮弹药飞行速度和反舰导弹速度，判断下次抗击的舰载火炮弹药是否在杀伤区内与反舰导弹相交，若相交，则画出下次抗击时舰载火炮弹药飞行轨迹图；
S46：重复步骤S45，直至舰载火炮弹药运动轨迹不能与反舰导弹在杀伤区相交。
9.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，步骤S5的具体步骤为：
S51：根据电子战系统技战术指标，计算各反舰导弹突防概率；
S52：根据舰空导弹武器系统技战术指标和实际抗击情况，计算各反舰导弹突防概率；
S53：根据舰载火炮武器系统技战术指标和实际抗击情况，计算各反舰导弹突防概率；
S54：计算反舰导弹流的突防期望。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S41中，目标通道分配规则为：①同一波次反舰导弹中，未被舰空导弹抗击过的优先；②以上相同的，反舰导弹与水面舰艇距离近的优先。
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