单兵力线式巡逻有效封锁宽度分析模型

张 会，吴 鹏，李长军

(海军潜艇学院，山东 青岛266042)

单兵力线式巡逻有效封锁宽度分析模型

张 会，吴 鹏，李长军

(海军潜艇学院，山东 青岛266042)

以水面舰艇反潜巡逻封锁行动规划为应用背景，在对巡逻封锁战术思想和突破行动方法进行总结的基础上，首次提出用有效封锁宽度描述巡逻封锁行动的效能，建立单兵力往返巡逻行动效能分析模型，给出有效封锁宽度的概念和最大有效封锁宽度分析结论，使用仿真方法对所给出的结论进行了验证。

反潜;巡逻线;效能分析;有效宽度

0 引言

兵力沿特定直线、折线或曲线的巡逻统称线式巡逻，巡逻的目的是防止敌方兵力的突破。线式巡逻是水面舰艇或潜艇反潜封锁行动的重要方法，而反潜巡逻样式又以单舰艇往返和以单舰艇往返为基础的多舰艇往返最为常见［1－3］。

本文以单舰艇往返巡逻行动为研究对象，建立单兵力往返巡逻行动分析模型，给出有效封锁宽度的概念，通过理论分析给出有效封锁宽度计算方法，可用于指导封锁行动方案或突破行动方案的制定。

1 单兵力线式巡逻行动分析模型

如图1所示，假设巡逻兵力沿特定的直线段AB做往返机动，目标采用定速直线运动方式进行突破且突破航向垂直于巡逻兵力的巡逻航向［2－4］。记巡逻兵力的巡逻速度为Vs，目标的突破速度为Vm，假设巡逻兵力对目标的探测范围为一个半径为ds的圆，并称ds为巡逻兵力对目标的探测距离。目标能成功突破就是能在不进入巡逻兵力探测范围的前提下由巡逻线的一侧机动到巡逻线的另一侧。

称以AB为中线，宽度为2ds带型区域为巡逻兵力搜索带。目标能否成功突破，关键看目标在巡逻兵力搜索带内机动期间目标与巡逻兵力之间的位置关系。显然，要想成功突破，目标在巡逻兵力搜索带内机动期间，不能允许巡逻兵力经过自己的航线，因为否则的话，当巡逻兵力经过时二者之间的距离一定小于ds。由此可知，目标要想成功突破，就要确保目标在搜索带内机动期间巡逻兵力要么一直在目标右侧，要么一直在目标左侧，据此可把突破方案分为2类：巡逻兵力一直在目标右侧的为第1类，巡逻兵力一直在目标左侧的为第2类。

线式巡逻行动的效能可用有效封锁宽度进行描述，其定义如下：若存在一个垂直于巡逻兵力巡逻航线、宽度为Lobs的带性区域，目标不可能采用位于该区域内的航线进行成功突破，则称Lobs为巡逻行动的有效封锁宽度。

2 成功突破临界条件

建立如图1所示的坐标系。统一起见，可用突破航线横坐标d及目标到达某个特定位置 (比如(d，0)点)时刻巡逻兵力的位置和航向表示，分别称为突破方案的突破位置和突破时机。

对于特定的突破位置，目标可采用不同的时机进行突破，称使得突破过程中目标和巡逻兵力之间的最小距离Dmin取最大值的突破时机对应的突破方案为最佳突破方案。所谓成功突破临界条件是指目标采用最佳突破方案使得Dmin=ds的突破位置和突破时机应该满足的条件。

图1 目标突破单兵力往返巡逻临界条件分析图Fig.1 The Contions for breaking through single force to-and-fro prtrol line

以第1类方案为例对突破临界条件进行分析。记临界条件下目标首次接近到封锁兵力探测圆时刻为0时刻。0时刻目标与巡逻兵力位置关系如图1所示，其中，点A为0时刻巡逻兵力位置点，点B为巡逻线右端点，l为巡逻兵力的剩余航程，目标和巡逻兵力之间的位置关系用角度α表示。

临界条件下目标突破过程前后2个半程目标与巡逻兵力之间的相对运动互相对称［4］，即满足

成立，此时

突破航线到B点的距离为

3 最大有效封锁宽度

图2 单兵力往返巡逻最大封锁距离示意图Fig.2 The maxum blockade distance of single force to-and-fro patorl line

证明：先考虑第1类方案。如图2所示，以巡逻线右端点B作为参考点进行分析，说明目标可成功突破当且仅当B到突破航线的距离

根据假想方案可以计算出实际突破方案的突破时机，具体原则为：如果按照假想方案实施突破目标到达O0时巡逻兵力应该在A'点且正在向右运动，则实际执行时巡逻兵力应该在A″点且正在向左运功 (A'与A″到A点的距离相同)。显然，实际突破过程中巡逻兵力与目标之间的距离一定大于等于假想突破过程中的相应值，从而可知实际突破一定成功。对于第2类方案有类似的分析结论。综合起来可得

图3 假想突破过程与实际突破过程比较图Fig.3 Virtual and real breaking course

4 仿真验证

图4 突破过程仿真方法示意图Fig.4 Breaking course simulation

图5 仿真验证结果图Fig.5 Validate rusult

5 应用

［1］海军装备论证中心．国外反潜作战［M］．北京：海潮出版社，1987．

［2］蔡云祥，宋裕农．潜艇突破单舰巡逻的辅助决策模块研究［J］．军事运筹与系统工程，2001(2)：43－47．

CAI Yun-xiang，SONG Yu-nong．Dicision aid module for submarine to break single ship to-and-fro patrol line［J］．Military Operation and System Engineering，2001(2)：43－47．

［3］董严红，宋裕农，王金树．潜艇跟随突破水面舰艇巡逻线方法［J］．火力与指挥控制，2009(S)：148－150．

DONG Yan-hong，SONG Yu-nong，WANG Jin-shu．Discussion on submarine breaking through patrol line of surface-ships by tagging method［J］．Fire Control and Command Control，2009(S)：148 －150．

［4］阿勃楚克，苏兹达尔．搜索目标法［M］．中国系统工程学会军事系统委员会，1982．

ABCHUK，SUZIDAL．Search Method(Russia)［M］．Military Engineering Committee of Chinese System Engineering，1982．

The effective blockade width model of single force linear patrol

ZHANG Hui，WU Peng，LI Chang-jun
(Navy Submarine Academy，Qingdao 266042，China)

Use warship antisubmarine patrol plan as the application background，on the basis of the tactical thought of patrol action and the method of breaking action summarizing，we first put forward using effective blockade of width to characterize the efficiency of linear patrol action．The efficiency analyze model of single fore to-and-fro linear patrol and the condept of effective blockade width have beed proposed．The formula for effective blockade width calculation has been worked out by theory anlysis and bas been validated using simulation method．

antisubmarine;patrol line;efficiency analyze;effective blockade width

E843

A

1672－7649(2013)04－0084－04

10.3404/j.issn.1672－7649.2013.04.019

2012－05－29;

2012－08－02

张会(1971－)，博士，副教授，主要研究方向为军事运筹和作战仿真。