基于多虚拟目标模型的榴弹炮炸偏修正方法

韩克壮，赵建新，舒 领，解志斌，和 峥

（北方自动控制技术研究所，太原 030006）

0 引言

榴弹炮射击目标时，首发计算的诸元，由于气象数据、弹药条件、火炮坐标、目标坐标等条件有误差，一般会存在炸点与目标偏离的情况。炸点与目标的偏差定义为射击误差。根据观测的射击误差对射击诸元进行调整的过程，称为射击修正，高质量的射击修正可提高后续射击的命中率。射击误差包括诸元误差和散布误差。炮兵射击修正的实质为根据观察到的射击误差进行反向修正，最终把诸元误差尽可能完全修正。

传统的修正方法由炸点与目标的偏差量算出方向偏差量和距离偏差量，最终得到射角、方向的修正量。当炸点偏离目标较远或者炮目距离接近最大射程时，高角距变和偏流变化幅度较大，会引起较大的诸元误差，且高角距变和偏流的变化都属于系统误差，应该予以消除，但是传统的修正方法在上述情况下存在缺陷。本文提出了一种基于多虚拟目标模型的方法，先根据炸点与目标的偏差量建立多个虚拟目标数学模型，在此基础上通过弹道解算获取多个虚拟目标的射击参数，使用首发射击参数和虚拟目标的射击参数，得到高角距变和偏流完成诸元修正，该方法可以有效地提高射击诸元修正精度。

1 传统射击修正流程

传统射击修正基本流程为确定射击目标后，输入射击条件，解算出射角（EL）、射向（AZ）、高角距变（gjjb0）、偏流（dift0）等射击参数。在榴弹炮完成装填、调炮后进行一发试射。通过激光测距机等方式获取炸点坐标，再根据阵地坐标、目标坐标，计算出炮目距离Dpm、炮目方向Fpm、炮炸距离Dpz、炮炸方向Fpz，以及相对于炮目方向的距离偏差量ΔDzm和方向偏差量ΔFzm，如图1 所示。

图1 距离偏差量ΔDz'm 和方向偏差量ΔFzm

距离偏差量ΔDz'm（单位：m）和方向偏差量ΔFzm（单位：mil）的解算公式：

2 传统修正方法的缺点

榴弹炮进行射角修正时，假定目标在一定范围内高变量是不变的，在确定射击条件的最大射程一定比例范围内且偏差量不是很大时，这种假定对修正的精度影响有限，但是炸点偏离目标较远或接近炮目距离接近最大射程时，高角距变有较大幅度的变化，依据该型榴弹炮某型弹药射表（如表1 所示）绘制出炮目距离与高角距变二者关系曲线，如图2所示。

表1 距离与高角距变数据表

图2 炮目距离与高角距变关系图

由于榴弹炮炮弹飞行时的绕心运动，会导致炮弹偏离初始飞行方向，对于右（左）旋弹丸会偏向弹道右（左）方，也就是偏流的产生。假设由动力平衡角产生的侧向升力形成了向右的平均加速度æ1/2，则在全弹道上形成的偏流近似公式就是

利用真空弹道中全飞行时间T2与射程X 的关系，T2=2Xtgθ/g，得：

通过上式可知，射程越大，射角越大，偏流也迅速增大，这是偏流的定性特点。近似公式中的系数æ1由偏流实验确定，θ 表示射角，g 表示重力加速度。

同一射击条件下，射角的变化会导致炮弹的飞行时间产生变化，特别是在最大射角附近，射角的变化会引起偏流的迅速变化。但是传统的方向修正没有考虑偏流，特别是在偏差量比较大或者靠近最大射程时，会很大程度上影响方向的准确度。某型榴弹炮在当前射击条件下，最大射程为23 km，炮目距离从10 km 增加到23 km，炸点与目标的距离偏差量为炮目距离的1%、3%、5%、6%时的偏流偏差量如图3 所示。

图3 距离偏差与偏流偏差关系曲线

由图3 可知，在炮目距离小于20 km 的情况下，当炸点与目标的距离偏差量小于3%时，偏流偏差量对距离偏差不敏感；但是，在炮目距离超过20 km的情况下，偏流偏差量对距离偏差较为敏感，特别是距离偏差大于3%时，偏流偏差量随距离偏差的变化存在显著差异，所以在这种情况下，应该把距离偏差引起的较大偏流偏差量进行技术处理。

3 基于多虚拟目标的修正方法

3.1 修正方法的模型与原理

为了解决传统修正方法的缺点，提出一种基于多虚拟目标模型的榴弹炮修正方法。如果炸点与目标的距离偏差量不大时，则按传统流程进行修正；否则，基于多虚拟目标模型的修正方法进行修正，具体步骤如下所示：

2）根据目标坐标、炸点坐标、炮目距离Dpm、炮目方向Fpm、炮炸距离Dpz、炮炸方向Fpz，以及ΔDi和方向偏差量ΔFzm，推出多个虚拟目标Mi，如图4 所示。

图4 虚拟目标示意图

虚拟目标Mi的坐标（Xi，Yi）解算方法如下所示：

3）虚拟目标Mi在当前射击条件下，依次解弹道方程获取Mi的高角距变gjjbi值和偏流difti；

4）将n 个分点对应虚拟目标的射角修正量算数求和，可得最终射角修正量ΔEL：

5）将第n 个虚拟目标Mn的偏流与目标的偏流作差，可得偏流偏差量Δdift：

6）由5）中得到的偏流偏差量Δdift 解算方向修正量：

3.2 修正方法的工程实现

在实际作战中，有时会存在调炮不到位、炸点测量错误等各种原因，导致用于修正的炸点信息不正确，遇到这种情况时，系统需要进行对异常炸点进行剔除或者进行提示指挥员注意排查问题，然后进行修正。

3.2.1 异常炸点判断

排除异常炸点主要是通过判断距离偏差量与炮目距离的比例值、方向偏差量的范围来完成的。判断异常炸点中使用的距离偏差量与炮目距离的比例值和方向偏差量偏差范围使用的参数值，需要根据实际的火炮确定。

3.2.2 正常炸点的修正流程

正常炸点修正时，根据距离偏差量来确定使用传统修正方法还是使用基于多目标模型的方法，具体实现流程如图5 所示。

图5 改进的修正方法流程图

3.3 基于多虚拟目标模型修正方法修正结果分析

某型榴弹炮在确定射击条件下分别使用传统修正方法，和基于多虚拟目标模型的修正方法进行修正，方向偏差量对比数据见表2，对比图如图6 所示，方向修正偏差量对比数据见表3，对比图如图7所示，可以通过射角、方向对比图，清晰地得到优化后修正方法偏差量明显小于传统修正方法。标准射角和方向通过查射表方式得到。

图6 方向偏差量对比图

图7 射角偏差量对比图

表2 两种修正方法方向偏差量对比表

表3 两种方法射角偏差量对比表

4 结论

本文针对传统修正方法在炮目距离接近最大射程或炸点偏离目标较远的情况下，高角距变变化迅速和没有考虑距离变化引起的偏流变化的缺点，提出一种基于多目标模型的榴弹炮炸偏修正方法。该方法根据炸点和目标的偏差量得到多个虚拟目标，并计算多个虚拟目标的射击参数，利用多个虚拟目标的射击参数，得到最终的射角修正量和方向修正量，有效地提高了榴弹炮炸偏修正精度。