自导水雷迎头攻击首次捕获目标概率计算方法

黄 强，王 维，刘 成

(中国船舶重工集团公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003)

自导水雷迎头攻击首次捕获目标概率计算方法

黄 强，王 维，刘 成

(中国船舶重工集团公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003)

自导水雷迎头攻击是指目标刚进入攻击区域即进行迎面拦截的一种攻击决策方式。本文在分析自导水雷迎头攻击方式的基础上，推导出该方式水雷首次捕获目标的概率计算模型。通过对模型的仿真分析，完成自导水雷攻击决策的迎头攻击技术研究。

自导水雷;迎头攻击;首次捕获目标概率

0 引言

自导水雷具有封锁半径大及攻击精度高等特点，一直受到各海军大国的高度重视。自导水雷对应不同的作战目标和作战环境可以采取不同的攻击决策方式［1］，以提高水雷对攻击区域的控制能力。本文介绍自导水雷攻击决策方式之一——迎头攻击，并建立了该攻击方式下战斗载荷首次捕获目标的概率计算模型，通过仿真分析，对自导水雷迎头攻击首次捕获目标概率计算方法进行研究。

1 自导水雷攻击决策的迎头攻击

图1是目标A、水雷、攻击区域三者之间的关系图，其中O点是水雷在水下的布放点，阴影部分为水雷在目标所在深度攻击区域投影，其半径为R，目标与水雷深度差为h。

自导水雷迎头攻击方式是指当水雷被动探测系统发现目标A进入攻击区域，即以恒定速度和恒定角度释放战斗载荷向目标所在深度爬升。当战斗载荷爬升到达目标所在深度后，开启自导系统，按照预先设定的运动轨迹运动(荷扇形探测区域内)，如图2所示。战斗载荷探测到目标即认为是捕获目标，并对目标实施攻击，如图3所示。其中，O点是水雷布放点在目标所在深度的投影，实线圆表示水雷的攻击区域边界，虚线圆表示战斗部按与水平面成一定夹角爬升到水面时的位置所组成的集合，目标航迹如图中所示(方向不定)，其与攻击区域边界的交点分别为X1和X2。

根据迎头攻击的特点，拟定攻击决策内容如下:

1)释放战斗载荷的时刻观察到目标进入攻击区域。

2)战斗载荷爬升到水面的位置在虚线圆上距目标最近的点。

3)战斗载荷爬升到水面后的运动方向指向目标。

4)假设目标运动方向为目标点处法线指向中心点这边的任意方向。

2 战斗载荷首次捕获目标概率计算方法

2.1 参数定义

1)深度传感器测量深度h;误差e3，m;

2)大地坐标系下目标俯仰角α0计算误差e4，m;

3)大地坐标系下目标方位角β0计算误差e5，m;

4)攻击半径R，m;

5)战斗载荷爬升速度v1，m/s;爬升角度α1，rad;水面运动速度v2，m/s;

6)战斗载荷扇形探测区域半径R1，m;角度α2，rad;

7)目标速度v，m/s。

2.2 研究思路

以OX1的连线为X轴建立新的坐标系，则目标在水平面的坐标为(X0，Y0);

2.3 建立模型

对于给定的R，R1，h和扇面角度 α2(°)，以及目标速度v，发现目标后以角度α1发射战斗载荷到X3，所用时间为:

设目标观测时实际位置为M(x，y)，战斗载荷到达X3时探测区域的2条直线边为L1和L2。在此坐标系下，L1和L2的方程为:

其中，x－htan α1＞0，则可计算M到L1和L2的距离分别为d1和d2。先考虑M在第一象限。此时y＞0，d1＜d2。记a=tan α2，b= －htan α1tan α2，

图4 新坐标系下战斗载荷与目标位置关系图Fig.4 Relation of position between warhead and target in new frame

设目标在点M(x，y)被捕获的概率为p(x，y)，则所求的捕获概率为

2.4 仿真分析

对水雷战斗载荷首次捕获目标概率计算模型仿真。选择参数［4］如下:深度差 100，200，300m;目标速度4，7，10，12，15 m/s;爬升角度 45°;爬升速度12.5 m/s;水平面速度25 m/s;攻击半径1 500 m;搜索半径1 500 m，搜索张角40°，仿真计算获得概率计算结果如表1所示。

表1 数值仿真结果Tab.1 Numerical simulations

仿真结果表明，目标进入封锁区域，定位系统获取的目标参数信息完整，可以计算出较准确地目标位置，当目标速度不是太高，水雷与目标间的深度差不是太大(小于300 m)时，捕获概率较高，可采取本攻击方式。随着水雷与目标间深度差和目标速度的增加，战斗载荷攻击行程较大，被目标发现并作出规避反应的时间较长，捕获概率随之急剧降低，此时不适合采取本攻击方式。

3 结语

本文在介绍自导水雷迎头攻击方式的基础上，提出了迎头攻击方式下的攻击决策方法，推导出包含测量误差信息的水雷首次捕获目标概率计算数学模型，结合仿真研究结果，分析该攻击方式下水雷引信的整体作战效能，该成果可直接应用于水雷攻击决策，以增强水雷的区域控制能力。

［1］许三祥.目标跟踪技术应用于水雷引信［J］.水雷战与舰船防护，2004，(3):29 －32.

［2］黄强.水雷定位误差研究［J］.水中兵器，2009，(3).

［3］李庆扬，等.数值计算原理［M］.北京:清华大学出版社，2000.

［4］王维，等.卡尔曼滤波技术在水雷上的应用［J］.水雷战与舰船防护，2006，(4):31 －35.

Rearch on the method to calculate the probability of the target which is locked firstly in direct attack mode for homing mine

HUANG Qiang，WANG Wei，LIU Cheng
(The 710 Researoh Institute of CSIC，Yichang 443003，China)

The direct attack mode is one of the homing mine's attack decision mode by which the target will be attacked face to face who get into the mine's attck area.Based on the analyse of the homing mine's direct attack mode，the model to calculate the probability of the target which is locked at the first time is researched into detailedly.By numerical simulation，we get some very useful conclusion about the homing mine's direct attack decision.

homing mine;direct attack;the probability of the target which is locked fi rstly

E925.21

A

1672－7649(2012)03－0115－03

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.03.026

2011－06－17;

2011－12－21

黄强(1982－)，男，工程师，研究方向为水雷总体设计。