一种基于捕获概率的水声对抗器材投射策略评估方法*

谢植广　金彦丰　卢治强

(91388部队　湛江　524022)

一种基于捕获概率的水声对抗器材投射策略评估方法*

谢植广金彦丰卢治强

(91388部队湛江524022)

摘要火箭助飞式水声对抗器材投射策略十分重要，关系着水声对抗的成败。论文在分析火箭助飞式水声对抗器材与鱼雷的对抗过程和使用原则的基础上，提出了一种基于鱼雷捕获概率的器材投射策略评估方法，通过统计水声对抗器材被鱼雷搜索扇面捕获的概率，评估不同投射策略的优劣，从中可得到相对最优的投射策略。

关键词对抗器材; 投射策略

Class Number

1引言

水面舰水声对抗系统在反鱼雷作战、训练和试验时，首先鱼雷报警声纳对鱼雷进行探测、报警，生成对抗方案，并向本舰指控系统上报，然后根据批复的方案或自主进行对抗参数解算，将解算的控发参数发送给器材启动(发射)装置，(启动)发射对抗器材对鱼雷实施对抗[1～2]。然而现实中存在下面情况：

首先，一般水声对抗系统默认工作方式为集中工作方式，需要指挥人员对上报的对抗方案进行确认、修改再下达执行；同时，一些水声对抗系统往往只针对鱼雷报警时刻敌对双方的对抗态势和报警信息给出对抗方案，如果因为某种原因错过了最佳对抗时刻，再采用其给出的方案已无法保证对抗有效，这时就需要指挥人员现场制定或修正方案进行对抗。

其次，在水声对抗系统对抗效果实航试验和日常训练中，需要提前了解一定态势下不同对抗策略的对抗效果，这样才能更好地进行航路设计和优化，减少无效航次的发生，最大限度地提高试验和训练效益。

因此，对指挥人员和水声对抗岗位人员来说，了解和熟悉特定态势下不同对抗策略，尤其是火箭助飞式水声对抗器材的投射策略十分重要[3]。通常的做法是经过复杂的弹道、机动轨迹及声学运算来求其最优解[4～6]，但约束条件过多、计算过于繁杂。本文在分析火箭助飞式水声对抗器材与鱼雷的对抗过程和使用原则的基础上，提出了一种基于捕获概率的火箭助飞式水声对抗器材投射策略评估方法，根据对抗器材被鱼雷自导扇面捕获的概率，对不同报警距离上对抗器材的投射策略进行评估，从中得到相对最优的对抗策略。仿真结果表明该方法是有效的。

2火箭助飞式水声对抗器材与鱼雷的对抗过程[7～8]

火箭助飞式水声对抗器材一般包括声诱饵和干扰器。水声对抗系统接到鱼雷报警后，间隔一定的反应时间，以一定的弦角和距离发射火箭助飞式水声对抗器材与鱼雷进行对抗。如果对抗器材是声诱饵，在未接到鱼雷自导信号时，声诱饵模拟舰艇辐射噪声，引诱鱼雷导向声诱饵；在检测到鱼雷主动寻的信号后，按一定的目标强度、多普勒频移和回波展宽，将模拟回波反射出去，引诱鱼雷将其视为目标进行跟踪和攻击。如果对抗器材是干扰器，则作为一个强噪声目标，对鱼雷导引声纳进行干扰和抑制，导致鱼雷丢失目标，之后鱼雷又开始再搜索过程。火箭助飞式对抗器材通过这种方式对鱼雷进行诱骗和干扰，消耗鱼雷航程，掩护本舰规避，从而提高本舰生存概率。

3火箭助飞式水声对抗器材的使用原则

为提高对抗成功概率，火箭助飞式水声对抗器材的使用应该遵循一些基本原则[7,9]：

1)通常情况下鱼雷报警后经过一定的系统反应时间后，才可发射对抗器材。对抗器材的发射方向和发射距离，主要原则一是保证对抗器材比舰艇先被鱼雷发现；二是鱼雷追踪对抗器材过程中及追上对抗器材进行再搜索时离本艇越远越好。

2)噪声干扰器的基本使用原则是不作为假目标，而以干扰为主使用。因此，一般情况下不宜首先使用噪声干扰器(比如未确定敌方已对本艇构成威胁或难以对敌形成有效干扰时)。

3)单枚对抗器材不足以诱骗和干扰攻击方时，可考虑使用两枚或两枚以上对抗器材,或者对抗器材组合使用进行联合对抗。

4基于捕获概率的投射策略评估模型

4.1态势构建

对抗效果与对抗态势密切相关，现构建对抗态势如图1所示，鱼雷在C点按一定提前角向目标舰(对抗系统母舰)进行攻击，攻角为60°，距目标舰一定距离时，鱼雷自导开机，对目标进行搜索和探测；目标舰由A向B匀速直航，鱼雷报警声纳探测到鱼雷来袭并报警后，经过一定的反应时间，以一定的角度和距离发射水声对抗器材，与鱼雷进行对抗。(鱼雷初始弦角θ应大于线列阵声纳舰艏或舰艉探测盲区)。

图1　对抗态势图

4.2火箭助飞式水声对抗器材落水点[10]

助飞式对抗器材落水点位置按下式计算：

(1)

式中：mi为第i枚助飞器材发射距离，单位为(m)；βi为第i枚助飞器材设定发射角，为发射方向线与对抗系统母舰的夹角，左为正，右为负，单位为(°)；x0i，y0i为第i枚助飞器材发射点位置(即发射时刻对抗系统母舰)的高斯平面坐标，单位为(m)；xmi，ymi为第i枚助飞器材入水点位置的高斯平面坐标，单位为(m)。

4.3对抗器材被鱼雷捕获概率模型

仿真过程中，火箭助飞式水声对抗器材入水后，根据对抗器材和鱼雷的距离以及鱼雷自导开角情况，判断对抗器材是否落在鱼雷搜索扇面之内。如果落在鱼雷搜索扇面之内，计入捕获点数，设为n(i)，则对抗器材被鱼雷捕获的概率为

(2)

其中，N(i)表示按第i个策略投射时自对抗器材落水至鱼雷航程结束时鱼雷运行的时间点数，G(i)表示按第i个策略投射时对抗器材被鱼雷捕获的概率。

5仿真分析

5.1基本假设

对火箭助飞式水声对抗器材落入鱼雷搜索扇面的概率进行统计。作如下假设：

1)鱼雷匀速直航，航速为35kn，水声对抗系统母舰匀速直航，航速为14kn；

2)从鱼雷发射点到理想攻击点的距离是8000m；

3) 对抗器材都能正常工作，只要落入鱼雷搜索扇面内，就能被鱼雷捕获，计入有效对抗点数；

4) 鱼雷报警至助飞式对抗器材入水正常工作的反应时间固定不变，设为50s；

5) 鱼雷自导作用距离1000m，自导开角为±45°；

6) 在一次对抗过程中，水声对抗系统母舰仅采用一枚水声对抗器材对抗声自导鱼雷。

5.2仿真结果

根据以上条件，设计仿真软件，比较声纳报警距离分别为7km、5km和3km时，以不同射距和不同角度发射火箭助飞式水声对抗器材时器材被鱼雷捕获的概率。根据捕获概率判断水声对抗器材投射方案的优劣。仿真结果如图2～图7所示。

如果把鱼雷攻击角变为90°，其它条件不变，仿真结果如图5～图 7所示：

图2　报警距离7km，不同角度射距鱼雷捕获概率

图3　报警距离5km，不同角度射距鱼雷捕获概率

图4　报警距离3km，不同角度射距鱼雷捕获概率

图5　报警距离7km，不同角度射距鱼雷捕获概率

图6　报警距离5km，不同角度射距鱼雷捕获概率

5.3仿真结果分析

分析两种仿真概率分布图，可以得到结论如下。

在第一种态势下，当鱼雷报警距离为7km时，左弦20°发射助飞式水声对抗器材至2500m处，可获得最好的对抗效果；当鱼雷报警距离为5km时，左弦30°发射助飞式水声对抗器材至2500m处，可获得最好的对抗效果；当鱼雷报警距离为3km时，左弦25°～30°发射助飞式水声对抗器材至800m处，可获得最好的对抗效果。

图7　报警距离3km，不同角度射距鱼雷捕获概率

在第二种态势下，当鱼雷报警距离为7km时，左弦40°发射助飞式水声对抗器材至2500m处，可获得最好的对抗效果；当鱼雷报警距离为5km时，左弦25°发射助飞式水声对抗器材至2500m处，可获得最好的对抗效果，或左弦40°发射助飞式水声对抗器材至1500m处，可获得较好的对抗效果；当鱼雷报警距离为3km时，左弦15～30°发射助飞式水声对抗器材至1500m处，或左舷45°～65°发射助飞式水声对抗器材至800m处可获得最好的对抗效果。

横向比较，通过概率分布曲线跨越角度的大小、高概率部分曲线变化是否平坦和两侧变化是否平缓，可以看出哪种态势更容易获得好的对抗效果。按照这种规则，分别比较报警距离是7km、5km和3km时两种态势的捕获概率分布图，可知第二种态势较第一种态势更容易获得好的对抗效果。

6结语

本文根据火箭助飞式水声对抗器材被鱼雷捕获的概率，对不同投射策略的对抗效果进行评估，从中可得到相对最优的投射策略。构建其他态势进行仿真分析，可得到不同对抗态势下最优的助飞器材投射策略。本方法约束条件少，相对简便且易于实施，在某型水面舰水声对抗系统对抗效果试验航路设计中得到了初步应用，证明该方法是有效的。同时，对于水声对抗训练和作战使用也有一定的参考意义。

参 考 文 献

[1] 陈春玉.反鱼雷技术[M].北京:国防工业出版社,2006：1-303.

[2] 阎福旺.水声对抗技术[M].北京:海洋出版社,2003：1-187.

[3] 王红萍.水声对抗系统的效能分析与评估[D].西安：西北工业大学硕士论文,2007.

[4] 陈军.水声对抗装备建模与效能评估[D].西安：西北工业大学硕士论文,2008.

[5] 罗修波,董晓恒,钱斌.水声对抗装备对抗效果评估方法研究[J].系统仿真学报,2007,19(3):657-659.

[6] 吴朝晖,宋保维,梁庆卫.鱼雷作战效能分析方法论[J].火力与指挥控制,2006,31(10):33-36.

[7] 张永峰.潜艇反鱼雷水声对抗策略优选与应用研究[D].西安：西北工业大学硕士论文,2009.

[8] 马国强,徐德民,刘朝晖.水声对抗试验航路优化模型研究[J].弹箭与制导学报，2005，25(1)：258-261.

[9] 胡方,黄建国,张群飞.基于层次分析法的鱼雷抗干扰能力评估研究[J].探测与控制学报，2007，29(2)：63-66.

[10] 火箭助飞式水声对抗器材定型试验规程[S].GJB 7199-2011.

An Evaluation Method of Projectile Strategy of Underwater Acoustic Countermeasure Equipment Based on Capture Probability

XIE ZhiguangJIN YanfengLU Zhiqiang

(No.91388 Troops of PLA, Zhanjiang524022)

AbstractIt is significant for rocket-assisted underwater acoustic countermeasure equipment to choose its projectile strategy in the process of anti torpedo. In the paper, a new evaluation methods of projectile strategy is proposed based on the capture probability, on the basis of analysis of the using principle and its antagonizing processes for rocket-assisted underwater acoustic countermeasure equipment.The relatively optimal projectile strategy is got finally through the statistcs in which the underwater acoustic countermeasure equipment is captured by the search sector of the torpedo.

Key Wordsunderwater acoustic countermeasure equipment, projectile strategy

*收稿日期：2015年12月8日,修回日期：2016年1月17日

作者简介：谢植广，男，硕士，工程师，研究方向：水声对抗试验技术。金彦丰，男，工程师，研究方向：水声对抗试验技术。卢治强，男，工程师，研究方向：水声测试技术。

中图分类号

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.06.035