引導兵力確定目標位置方法及精度研究*

譚飛勇 曹之新 鄭曉暉

(92016部隊1) 廣州 510431)(海軍兵種指揮學院2) 廣州 510430)

1 引言

水面艦艇攜帶的飛航式反艦導彈的有效航程大大超過載艦上的觀察設備對目標的觀測距離。在這種情況下,導彈發射是根據引導兵力向發射艦艇提供的目標指示來進行的。引導兵力可以是衛星、艦艇、飛機、直升機、岸上觀通站、上級指揮所等。導彈發射艦艇利用引導兵力提供的目標指示,計算目標相對于攻擊艦的方位和距離,并傳送到導彈指揮儀,導彈指揮儀計算導彈射擊諸元,保障導彈發射[1]。因此,引導兵力的引導保障問題是水面艦艇實施超視距導彈攻擊的關鍵問題[2]。探討引導兵力的引導保障方法,分析影響目標指示精度的因素,建立目標指示精度的數學模型,提出改進目標指示精度的措施,為組織引導兵力保障水面艦艇實施超視距導彈攻擊提供理論依據。

2 延伸平臺觀測法及其目標指示精度

延伸平臺觀測法,即在同一時刻攻擊艦使用觀察器材測得引導兵力的方位和距離,引導兵力使用觀察器材測得目標方位和距離的條件下,計算目標相對于攻擊艦的方位與距離(見圖1)。

圖1 延伸平臺觀測法確定目標位置原理圖

影響攻擊艦獲得目標相對位置的精度的誤差有:

ΔBGR、ΔdGT:引導兵力測得本身至目標的方位(BGT)和距離(dGT)的隨機誤差;

ΔBLG、ΔdLG:攻擊艦測得本身至引導兵力的方位(BLG)和距離(dLG)的隨機誤差。

上述誤差之間的關系如圖2所示。由于上述誤差服從正態分布且相互獨立,因此攻擊艦至目標的方位誤差(Δ y)和距離誤差(Δ x)可運用隨機誤差向量合成法則得出[3]:

圖2 延伸平臺觀測法綜合誤差計算方法

用中間偏差代替上述兩式中的隨機誤差,經整理得:

3 反向延伸平臺觀測法及其目標指示精度

反向延伸平臺觀測法,即在同一時刻引導兵力使用觀察器材分別測得攻擊艦和目標的方位、距離的條件下,計算目標相對于攻擊艦的方位與距離(見圖3)。

影響攻擊艦獲得目標相對位置的精度的誤差有:

圖4 反向延伸平臺觀測法綜合誤差計算方法

用中間偏差代替上述兩式中的隨機誤差,經整理得:

4 導航定位方位距離觀測法及其目標指示精度

導航定位方位距離觀測法,即在同一時刻攻擊艦與引導兵力利用各自的導航系統測定本身的地理位置(經、緯度)、引導兵力使用觀察器材測得目標方位、距離的條件下,計算目標相對于攻擊艦的方位與距離(見圖5)。

計算方法:在地理坐標系中,根據引導兵力的地理位置參數(經、緯度)和引導兵力測得的目標方位和距離,計算出目標的地理位置參數(經、緯度),然后根據攻擊艦和目標的地理位置參數(經、緯度)計算出目標相對于攻擊艦的方位和距離[4]。

為了計算攻擊艦至目標的方位和距離的精度,我們建立直角坐標系 XOY,方法是以目標的位置為原點,橫軸與攻擊艦至目標的方位重合(見圖6)。影響獲得目標相對位置精度的隨機誤差有:ΔBGT、ΔdGT:引導兵力使用觀察器材測量本身至目標的方位(BGT)和距離(dGT)的隨機誤差;

ΔG:引導兵力利用導航系統測定本身位置點(G)的隨機誤差;

ΔL:攻擊艦利用導航系統測定本身位置點(L)的隨機誤差。

圖6中,由于各種隨機誤差服從正態分布且相互獨立,因此攻擊艦至目標的方位隨機誤差(Δy)和距離隨機誤差(Δx)可按下式計算:

5 導航定位兩方位協同觀測法及其目標指示精度

導航定位兩方位協同觀測法,即在同一時刻攻擊艦與引導兵力利用各自的導航系統測定本身的地理位置(經、緯度)、使用各自的觀察器材測得目標方位的條件下,計算目標相對于攻擊艦的方位與距離(見圖7)。

計算方法:在地理坐標系中,根據攻擊艦與引導兵力的地理位置參數(經、緯度)、引導兵力測得的目標方位和攻擊艦測得的目標方位,計算出攻擊艦至目標的距離。

為了計算攻擊艦至目標的距離的精度,我們建立直角坐標系XOZ,方法是以目標的位置為原點,橫軸與攻擊艦至目標的方位重合(見圖8)。

影響獲得目標相對位置精度的隨機誤差有[5]:

ΔBGT:引導兵力使用觀察器材測量本身至目標的方位的隨機誤差;

ΔBLT:攻擊艦使用觀察器材測量本身至目標的方位的隨機誤差;

ΔG:引導兵力利用導航系統測定本身位置點(G)的隨機誤差;

ΔL:攻擊艦利用導航系統測定本身位置點(L)的隨機誤差。

圖8中,由于上述隨機誤差服從正態分布且相互獨立,因此攻擊艦至目標的距離隨機誤差(Δ x)可按下式計算:

6 提高目標指示精度的措施

由引導兵力確定目標位置的原理和提供目標指示的精度的數學模型可知,目標指示精度不僅與各種誤差有關,還與攻擊艦、引導兵力、目標這三者之間的相互配置有關。提高精度的措施就是盡可能地減小各種誤差和優化引導兵力的配置。

在延伸平臺觀測法和反向延伸平臺觀測法的目標指示精度的數學模型中,為使Ex、Ey取得最小值,可通過改變γ、β角的大小來實現(見圖9)。

在導彈末制導雷達搜索寬度較小時,因為影響導彈捕捉概率的主要因素是側向誤差,所以應根據Ey的數學表達式,通過改變γ角的大小,使Ey取得最小值。

圖 9 改變 γ,使 Ex、Ey取得最小值

在導航定位方位距離觀測法和導航定位兩方位協同觀測法目標指示精度的數學模型中,減小引導兵力到目標的距離 dGT時,可使 Ex、Ey減小,但dG T應大于敵火力對引導兵力的殺傷范圍;提高導航定位的精度同樣可以提高目標指示精度,引導兵力如果是預警機或直升機,在沒有全球定位系統時,應盡可能利用島嶼等固定目標或無線電導航臺校對位置,以便減小EG,從而減小Ex、Ey。

導航定位方位距離觀測法和導航定位兩方位協同觀測法的特點是隱蔽性好但精度差,延伸平臺觀測法和反向延伸平臺觀測法的特點是隱蔽性差但精度高[6]。根據上述特點,可在水面作戰編隊接敵、展開階段,為保持行動隱蔽,采用導航定位兩方位協同觀測法或導航定位方位距離觀測法進行警戒,而在攻擊階段,為提高目標指示精度,采用延伸平臺觀測法和反向延伸平臺觀測法保障導彈攻擊。

7 結語

在構建各種引導保障方法確定目標指示精度的數學模型基礎上,揭示目標指示精度與各種誤差的關系,以及與攻擊艦、引導兵力、目標這三者之間相互配置的關系,從而為提高目標指示精度應采取的技術戰術措施提供理論依據。在實際應用時,應根據各種引導保障方法的隱蔽性、精確度、協同難易程度,結合當時實際情況,實時地、靈活地選用引導保障方法。

[1]闞亞斌.目標定位精度較低情況下的導彈射擊方法[J].火力與指揮控制,1997(2)

[2]曠志高,顏仲新,劉鼎臣.超視距反艦導彈的射擊方式探討[J].飛航導彈,2003(7)

[3]盛驟,謝式千,潘承毅.概率論與數理統計[M].北京:高等教育出版社,2001

[4]呂俊軍,李洪武.艦載直升機引導導彈攻擊戰術運用的幾個問題[J].海軍兵種學術,2004(3)

[5]汪曉勇.艦載雷達引導超視距攻擊方法探討[J].海軍裝備,2005(3)

[6]張永生.前出觀察哨保障水面艦艇超視距導彈攻擊時確定目標位置的方法與精度研究[J].射擊學報,2007(2)