一种基于目标指示的现在时刻推算方位导引法论文

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摘 要：针对目标指示不连续时传统现在方位导引法的不足，提出了一种基于目标指示的现在时刻推算方位导引法。建立了基于目标指示的线导 + 声自导鱼雷现在时刻推算方位导引模型，并对传统现在方位导引法和现在时刻推算方位导引法进行了 仿真计算与比较。仿真结果表明，当使用目标指示导引线导鱼雷时，现在时刻推算方位导引法可提高鱼雷捕获目标概率，为目 标指示保障下线导鱼雷远距攻击战法研究和作战使用提供了一定借鉴。

关键词：  目标指示；现在方位；现在时刻推算方位；线导；鱼雷
         【Abstract】： In view of the deficiency of the traditional current azimuth guidance method when the target indication is discontinuous, a current moment calculated azimuth guidance method based on target indication is proposed. The mathematical model of current moment calculated azimuth guidance of wire-guided + acoustic homing torpedo is established, the traditional current azimuth guidance method and the current moment calculated azimuth guidance method are simulated and compared. The simulation results show that when the target indication is used to guide the torpedo, the current moment calculated azimuth guidance method can improve the probability of torpedo capturing the target, which provides a certain reference for the research and operational use of the long-range attack tactics of wire-guided torpedo under the support of target indication.
          【Key words】： target indication;current azimuth;current moment calculated azimuth;wire-guided;torpedo

0 引言

            相较于自导鱼雷，线导鱼雷具有不依赖准确目标运 动要素、远距离快攻和对抗机动目标的优点，在战场上获 得了广泛的应用。传统的潜射线导鱼雷攻击模式，是基于 鱼雷发射平台，在潜艇声纳有效探测距离和鱼雷有效航程 内，根据声纳探测的目标信息，解算目标运动要素，通过 一定的导引方法对鱼雷进行导引控制并将鱼雷逐渐导引至 目标附近，直至自导鱼雷捕获目标并完成攻击的过程 [1]。随着鱼雷航程的增加，  发射平台的性能限制了对目标 的侦察探测能力，无法充分发挥鱼雷的作战效果。侦察兵 力可获取目标信息并通过数据链向潜艇传递目标指示，  但 是在复杂电磁环境下，外部目标指示有时是不连续的，当目标指示传输时间间隔较长时，采用传统的现在方位 导引法会导致鱼雷远离目标。因此，当采用目标指示导 引线导鱼雷时，需要对传统的现在方位导引法进行改进。

1 传统现在方位导引法原理及导引时间间隔较长时存在 的问题

1.1 传统现在方位导引法原理

          现在方位导引法是将线导鱼雷导向目标当前方位并 与目标逐渐接近的一种导引方法，当导引时间间隔 Δt较小时，就可以将鱼雷导引到始终接近当前目标方位线 上 [2]。如图 1 所示，在 ti  时刻，鱼雷位于 ti 点，探测平 台位于 Oi 点，方位线为 Bi ，此时要求解鱼雷下一时刻 的导引航向 Ct1。

          已知条件为鱼雷位置 ti (xt,yt)、探测平台位置 Oi (x0,y0)和目标方位 Bi。假设探测平台等间隔采样，每一采样间隔鱼雷航程为 St ，鱼雷导引点与雷头距离为 Rc、Ct1 与Bi 夹角为 α、ti 到方位线 Bi  的距离为 Di。


1.2 导引时间间隔较长时传统现在方位导引法存在的问题

          以线导 + 声自导鱼雷攻击为例，在目标运动要素无 误差的情况下，分别以 100s 和 300s 的导引间隔进行线 导鱼雷攻击过程仿真，仿真结果如图 2 所示。1.2 导引时间间隔较长时传统现在方位导引法存在的问题
以线导 + 声自导鱼雷攻击为例，在目标运动要素无 误差的情况下，分别以 100s 和 300s 的导引间隔进行线 导鱼雷攻击过程仿真，仿真结果如图 2 所示。

           由图 2 知，   当导引间隔为 100s 时，  鱼雷可以捕获目标，但是当导引间隔为 300s 时，鱼雷越过目标航向线后逐渐远离目标。针对目标指示不连续的特点，当潜 艇根据目标指示提供的信息对线导鱼雷进行导引时，需 要对传统的现在方位导引法进行改进。

2 基于目标指示的线导鱼雷现在时刻推算方位导引法相 关数学模型

          目标指示传输模型中主要包括目标信息延迟时间tdel  和t'del  、传输信息间隔时间tspa  、信息批次 Ipc  、目标信息类型Isty 等 4 个参数 [4]。其中，   tspa 是目标指示系统 传输目标信息的时间间隔； Ipc 是传输目标指示信息的批 次数； Isty 是目标信息类型。引导兵力通报情况下，目标 指示往往提供某时刻的目标位置和圆概率误差、目标速 度和速度误差、目标航向和航向误差。目标运动要素越 准确，鱼雷攻击效果越好。

2.1 目标指示传输时间延迟模型

         在鱼雷发射前，  tdel 是从引导兵力获得目标信息到潜 艇发射线导鱼雷所消耗时间的总和，  t'del 是鱼雷发射后 信息延时。图 3 所示为目标指示传输时间轴，设引导兵 力采集到目标信息的时刻为t0 ' 时刻，鱼雷发射时刻为t0 时刻，则有：


2.2 目标运动假设及其模型

         以t0 ' 时刻我艇所在位置为原点，  x 轴为横轴，  y 轴 为纵轴，建立平面直角坐标系。

2.2.1 t0 ' 时刻目标位置坐标

          t0 '  时刻的目标位置由引导兵力探测所得，用 (Xm (t0 ' ), Ym (t0 ' ))表示。

2.2.2 目标运动模型 [4]

          假设目标做匀速直线运动，则目标任意时刻的坐标 可由式（6）进行推算：


2.3 线导 + 声自导鱼雷现在时刻推算方位导引法

          目标指示保障线导鱼雷攻击时，潜艇收到的目标位置 信息并不是目标当前时刻的位置，  要想将鱼雷导引到目标的现在方位上，  必须根据提供的目标信息推算目标现在时 刻的位置，并将鱼雷导引到现在时刻目标方位上，这种导 引方法称为现在时刻推算方位导引法。如图 4 所示。


          现在时刻推算方位导引法直接根据目标指示提供的 目标位置、航速、航向、探测时间等信息进行计算。由 图 4 知，t0  时刻发射线导鱼雷，设 n 为潜艇接收的信 息 次 数。  当 n=1（即 t=t0）时，指挥系统可直接利用 提供的目标运动要素进行射击诸元解算，根据 Ym (t0 ' )、 Xm (t0 ' )、  Cm (t0' )和Vm (t0 ' )，可求得：



3 目标指示保障下线导鱼雷捕获目标概率仿真分析

          当仅考虑目标运动要素误差时，假设潜艇速度 8kn，航向 090；想定目标指示提供的水面目标速度为18kn， 极限误差 ±2kn，航向为 100，极限误差为 ±5º，圆概 率误差为 1000m。由于目标指示延迟时间随战场态势、装备性能等因素的不同而变化，想定鱼雷发射前目标指 示延迟时间tdel  =1200s，鱼雷发射后目标指示延迟时间 t'del  =900s，   t0 ' 时刻目标初始距离为 15 n mile，初始敌 舷角为 50°。

3.1 线导鱼雷捕获目标概率

          分别计算使用传统现在方位导引法和现在时刻推算 方位导引法随目标指示传输时间间隔变化的捕获目标概 率，结果如表 1 所示。



         绘制传统现在方位导引法和现在时刻推算方位导引 法随目标指示传输时间间隔变化的捕获目标概率曲线 图，如图 5 所示。

3.2 结果分析

根据仿真数据可得以下结论：

（1）当采用传统现在方位导引法时，线导 + 声自导 鱼雷捕获目标概率随着目标指示传输时间间隔的增大显 著降低。这是因为传统的现在方位导引法是利用潜艇探 测的目标方位信息对鱼雷进行导引的，这种方法适用于 声纳可实时探测目标方位的情况，但是当获取的目标信息时间间隔较长时，鱼雷会越过目标航向线而逐渐远离 目标。

（2）当借助目标指示对线导鱼雷进行导引时，使用 现在时刻推算方位导引法可明显提高鱼雷捕获目标的
概 率，且随着目标指示传输时间间隔的增大，线导鱼雷捕 获目标的概率总体上呈下降趋势。

（3）在现在时刻推算方位导引法中，当目标指示传输时间间隔较长时，捕获目标概率均会出现断崖式下 跌，因此应尽量缩短目标指示传输间隔时间。

4 结语

           随着鱼雷航程的进一步增加和远程目标指示系统的 不断完善，潜艇在目标指示引导下使用线导鱼雷攻击远 距目标的战法研究越来越重要。当目标指示不连续且传 输时间间隔较大时，采用现在时刻推算方位导引法较传 统的现在方位导引法可充分发挥鱼雷航程远的优势，提高鱼雷作战效能。
 
参考文献

[1] 于雪泳,李本昌.潜艇“点对点”和“点对域”鱼雷攻击分 析[J].火力与指挥控制,2014,39(5):111-113.
[2] 李斌,张靖康,李刚.基于模糊控制的线导鱼雷方位导引法[J]. 兵工自动化,2014,33(5):11-14.
[3] 徐继华,袁富宇.基于折线简化的方位导引方法的可用性研 究[J].指挥控制与仿真,2017,39(2):31-35.
[4] 杜辉,于雪泳,朱清浩.潜射鱼雷在引导兵力通报下的远距攻 击[J].火力与指挥控制,2016,41(3):136-139.

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