引导兵力确定目标位置方法及精度研究*

谭飞勇 曹之新 郑晓晖

(92016部队1) 广州 510431)(海军兵种指挥学院2) 广州 510430)

1 引言

水面舰艇携带的飞航式反舰导弹的有效航程大大超过载舰上的观察设备对目标的观测距离。在这种情况下,导弹发射是根据引导兵力向发射舰艇提供的目标指示来进行的。引导兵力可以是卫星、舰艇、飞机、直升机、岸上观通站、上级指挥所等。导弹发射舰艇利用引导兵力提供的目标指示,计算目标相对于攻击舰的方位和距离,并传送到导弹指挥仪,导弹指挥仪计算导弹射击诸元,保障导弹发射[1]。因此,引导兵力的引导保障问题是水面舰艇实施超视距导弹攻击的关键问题[2]。探讨引导兵力的引导保障方法,分析影响目标指示精度的因素,建立目标指示精度的数学模型,提出改进目标指示精度的措施,为组织引导兵力保障水面舰艇实施超视距导弹攻击提供理论依据。

2 延伸平台观测法及其目标指示精度

延伸平台观测法,即在同一时刻攻击舰使用观察器材测得引导兵力的方位和距离,引导兵力使用观察器材测得目标方位和距离的条件下,计算目标相对于攻击舰的方位与距离(见图1)。

图1 延伸平台观测法确定目标位置原理图

影响攻击舰获得目标相对位置的精度的误差有:

ΔBGR、ΔdGT:引导兵力测得本身至目标的方位(BGT)和距离(dGT)的随机误差;

ΔBLG、ΔdLG:攻击舰测得本身至引导兵力的方位(BLG)和距离(dLG)的随机误差。

上述误差之间的关系如图2所示。由于上述误差服从正态分布且相互独立,因此攻击舰至目标的方位误差(Δ y)和距离误差(Δ x)可运用随机误差向量合成法则得出[3]:

图2 延伸平台观测法综合误差计算方法

用中间偏差代替上述两式中的随机误差,经整理得:

3 反向延伸平台观测法及其目标指示精度

反向延伸平台观测法,即在同一时刻引导兵力使用观察器材分别测得攻击舰和目标的方位、距离的条件下,计算目标相对于攻击舰的方位与距离(见图3)。

影响攻击舰获得目标相对位置的精度的误差有:

图4 反向延伸平台观测法综合误差计算方法

用中间偏差代替上述两式中的随机误差,经整理得:

4 导航定位方位距离观测法及其目标指示精度

导航定位方位距离观测法,即在同一时刻攻击舰与引导兵力利用各自的导航系统测定本身的地理位置(经、纬度)、引导兵力使用观察器材测得目标方位、距离的条件下,计算目标相对于攻击舰的方位与距离(见图5)。

计算方法:在地理坐标系中,根据引导兵力的地理位置参数(经、纬度)和引导兵力测得的目标方位和距离,计算出目标的地理位置参数(经、纬度),然后根据攻击舰和目标的地理位置参数(经、纬度)计算出目标相对于攻击舰的方位和距离[4]。

为了计算攻击舰至目标的方位和距离的精度,我们建立直角坐标系 XOY,方法是以目标的位置为原点,横轴与攻击舰至目标的方位重合(见图6)。影响获得目标相对位置精度的随机误差有:ΔBGT、ΔdGT:引导兵力使用观察器材测量本身至目标的方位(BGT)和距离(dGT)的随机误差;

ΔG:引导兵力利用导航系统测定本身位置点(G)的随机误差;

ΔL:攻击舰利用导航系统测定本身位置点(L)的随机误差。

图6中,由于各种随机误差服从正态分布且相互独立,因此攻击舰至目标的方位随机误差(Δy)和距离随机误差(Δx)可按下式计算:

5 导航定位两方位协同观测法及其目标指示精度

导航定位两方位协同观测法,即在同一时刻攻击舰与引导兵力利用各自的导航系统测定本身的地理位置(经、纬度)、使用各自的观察器材测得目标方位的条件下,计算目标相对于攻击舰的方位与距离(见图7)。

计算方法:在地理坐标系中,根据攻击舰与引导兵力的地理位置参数(经、纬度)、引导兵力测得的目标方位和攻击舰测得的目标方位,计算出攻击舰至目标的距离。

为了计算攻击舰至目标的距离的精度,我们建立直角坐标系XOZ,方法是以目标的位置为原点,横轴与攻击舰至目标的方位重合(见图8)。

影响获得目标相对位置精度的随机误差有[5]:

ΔBGT:引导兵力使用观察器材测量本身至目标的方位的随机误差;

ΔBLT:攻击舰使用观察器材测量本身至目标的方位的随机误差;

ΔG:引导兵力利用导航系统测定本身位置点(G)的随机误差;

ΔL:攻击舰利用导航系统测定本身位置点(L)的随机误差。

图8中,由于上述随机误差服从正态分布且相互独立,因此攻击舰至目标的距离随机误差(Δ x)可按下式计算:

6 提高目标指示精度的措施

由引导兵力确定目标位置的原理和提供目标指示的精度的数学模型可知,目标指示精度不仅与各种误差有关,还与攻击舰、引导兵力、目标这三者之间的相互配置有关。提高精度的措施就是尽可能地减小各种误差和优化引导兵力的配置。

在延伸平台观测法和反向延伸平台观测法的目标指示精度的数学模型中,为使Ex、Ey取得最小值,可通过改变γ、β角的大小来实现(见图9)。

在导弹末制导雷达搜索宽度较小时,因为影响导弹捕捉概率的主要因素是侧向误差,所以应根据Ey的数学表达式,通过改变γ角的大小,使Ey取得最小值。

图 9 改变 γ,使 Ex、Ey取得最小值

在导航定位方位距离观测法和导航定位两方位协同观测法目标指示精度的数学模型中,减小引导兵力到目标的距离 dGT时,可使 Ex、Ey减小,但dG T应大于敌火力对引导兵力的杀伤范围;提高导航定位的精度同样可以提高目标指示精度,引导兵力如果是预警机或直升机,在没有全球定位系统时,应尽可能利用岛屿等固定目标或无线电导航台校对位置,以便减小EG,从而减小Ex、Ey。

导航定位方位距离观测法和导航定位两方位协同观测法的特点是隐蔽性好但精度差,延伸平台观测法和反向延伸平台观测法的特点是隐蔽性差但精度高[6]。根据上述特点,可在水面作战编队接敌、展开阶段,为保持行动隐蔽,采用导航定位两方位协同观测法或导航定位方位距离观测法进行警戒,而在攻击阶段,为提高目标指示精度,采用延伸平台观测法和反向延伸平台观测法保障导弹攻击。

7 结语

在构建各种引导保障方法确定目标指示精度的数学模型基础上,揭示目标指示精度与各种误差的关系,以及与攻击舰、引导兵力、目标这三者之间相互配置的关系,从而为提高目标指示精度应采取的技术战术措施提供理论依据。在实际应用时,应根据各种引导保障方法的隐蔽性、精确度、协同难易程度,结合当时实际情况,实时地、灵活地选用引导保障方法。

[1]阚亚斌.目标定位精度较低情况下的导弹射击方法[J].火力与指挥控制,1997(2)

[2]旷志高,颜仲新,刘鼎臣.超视距反舰导弹的射击方式探讨[J].飞航导弹,2003(7)

[3]盛骤,谢式千,潘承毅.概率论与数理统计[M].北京:高等教育出版社,2001

[4]吕俊军,李洪武.舰载直升机引导导弹攻击战术运用的几个问题[J].海军兵种学术,2004(3)

[5]汪晓勇.舰载雷达引导超视距攻击方法探讨[J].海军装备,2005(3)

[6]张永生.前出观察哨保障水面舰艇超视距导弹攻击时确定目标位置的方法与精度研究[J].射击学报,2007(2)