多平臺條件下目標(biāo)指示精度分析方法

劉 鏑,黃 穎,王 飛

(1.解放軍91404部隊,秦皇島066001;2.解放軍95936部隊,開封 475001)

0 引 言

水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的一個重要任務(wù)就是向武器系統(tǒng)提供目標(biāo)指示,即把確定的目標(biāo)參數(shù)實時地傳遞給武器系統(tǒng)。隨著導(dǎo)彈武器攻擊距離的不斷延伸,武器系統(tǒng)對目標(biāo)指示精度的要求也愈來愈高,傳統(tǒng)的目標(biāo)信息完全來自于本艦的單平臺作戰(zhàn)模式已無法滿足現(xiàn)代海戰(zhàn)的要求,需更多地依靠其它平臺提供的目標(biāo)指示信息,即實現(xiàn)多平臺信息共享條件下的作戰(zhàn)。多平臺條件下目標(biāo)指示的準(zhǔn)確程度將直接影響著水面作戰(zhàn)艦艇武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能。

目標(biāo)指示精度是指在目標(biāo)指示中,系統(tǒng)給出的目標(biāo)坐標(biāo)參數(shù)與目標(biāo)實際坐標(biāo)參數(shù)的符合程度。目標(biāo)坐標(biāo)參數(shù)是由探測系統(tǒng)探測,經(jīng)指揮控制系統(tǒng)處理后傳遞給武器系統(tǒng)的。因此,目標(biāo)指示精度作為后端武器系統(tǒng)對前端的探測系統(tǒng)及指揮控制系統(tǒng)性能的一種約束條件,對分析探測系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)的整體性能及對其進(jìn)行考核有積極意義。本文主要討論多平臺中單探測平臺與單武器平臺之間進(jìn)行點對點信息傳輸時目標(biāo)指示精度的分析方法。

1 目標(biāo)指示精度的通常分析方法

目標(biāo)指示精度常以相對于武器平臺的方位(A)和距離(R)2個相對坐標(biāo)參數(shù)的符合程度來考核(如圖1)。這2個參數(shù)同樣適用于考核探測系統(tǒng)跟蹤精度的指標(biāo)。單平臺水面艦艇的探測系統(tǒng)和武器系統(tǒng)同處一個平臺,所選參數(shù)對探測系統(tǒng)和武器系統(tǒng)意義一致,可作為探測、指揮控制系統(tǒng)整體性能的分析、考核指標(biāo),而多平臺條件下僅用方位和距離2個相對坐標(biāo)參數(shù)來考核則存在著很大的局限性。

圖1 目標(biāo)相對武器平臺的方位、距離

2 多平臺目標(biāo)指示特點分析

多平臺是指探測系統(tǒng)與武器系統(tǒng)的平臺分離。這樣,探測平臺、武器平臺以及目標(biāo)三者的相對位置關(guān)系就會影響到目標(biāo)指示精度,僅用相對于武器平臺的位置坐標(biāo)參數(shù)來考核指揮控制系統(tǒng)的性能顯然是不夠全面的。

按不同影響方式,主要對兩種典型位置情況加以討論。其它隨機(jī)位置情況,則可在此基礎(chǔ)上通過正交分解的方法加以分析。

2.1 探測平臺、武器平臺和目標(biāo)三點共線

三點共線,又可分為探測平臺在武器平臺與目標(biāo)之間和在武器平臺后方兩種情況。實際作戰(zhàn)中,目標(biāo)處于探測平臺和武器平臺之間的情況幾乎不會出現(xiàn),在此不進(jìn)行討論。

圖2中,探測誤差應(yīng)為 A′和R′2個參數(shù)與實際值的差,即探測精度。在此種情況下,A′和R′的測量誤差——ΔA′和 Δ R′對目標(biāo)指示中 A 和R 的影響,通過圖3說明。

圖2 探測平臺、武器平臺目標(biāo)共線

圖3 探測誤差對目標(biāo)指示精度的影響示意圖1

圖中W點為武器平臺位置,D點為探測平臺位置,T點為目標(biāo)位置。探測系統(tǒng)對目標(biāo)的探測誤差點的分布,應(yīng)在以T點為中心的某個橢圓內(nèi)。每個誤差點的分布可正交分解為與探測視在方向垂直的橫向線誤差和與探測視在方向順向的縱向線誤差,探測系統(tǒng)的角測量誤差和距離測量誤差分別決定了這2個線誤差的大小。

圖3中,探測系統(tǒng)角測量誤差為 ΔA′,由此引起的誤差點橫向分布線誤差為ΔL′,該誤差反映在武器平臺上,引起的角誤差為ΔA;探測系統(tǒng)距離測量誤差為Δ R′,由此引起的誤差點縱向分布線誤差為Δ R′,該誤差反映在武器平臺上,引起的距離誤差仍為 Δ R 。

顯然,ΔA＜ΔA′,這說明由探測系統(tǒng)角測量誤差引起的橫向線誤差反映在武器平臺上,角誤差將會“減小”,而距離誤差不變。

圖4 探測誤差對目標(biāo)指示精度的影響示意圖2

同理,當(dāng)探測平臺位于目標(biāo)到武器平臺的延長線上,如圖 4所示,ΔA＞ΔA′,由探測系統(tǒng)角測量誤差引起的橫向線誤差反映在武器平臺上,角誤差將會“放大”,而距離誤差不變。由以上分析,當(dāng)探測平臺、武器平臺和目標(biāo)三點共線時,對武器平臺上指揮控制系統(tǒng)的目標(biāo)指示精度、距離精度與探測系統(tǒng)距離測量精度一致,方位精度應(yīng)是關(guān)于探測系統(tǒng)角測量精度以及相對位置關(guān)系的函數(shù):

2.2 探測平臺位于武器平臺和目標(biāo)側(cè)方

同樣先以典型位置關(guān)系進(jìn)行討論,設(shè)定探測平臺與目標(biāo)連線垂直于武器平臺與目標(biāo)連線。

該情況下,如圖5所示。由探測系統(tǒng)角測量誤差ΔA′引起的誤差點橫向分布線誤差ΔL′,反映在武器平臺上,則體現(xiàn)為縱向線誤差,誤差性質(zhì)也轉(zhuǎn)換為距離誤差Δ R;而由距離測量誤差ΔR′引起的縱向線誤差,反映在武器平臺上,則體現(xiàn)為橫向線誤差,誤差性質(zhì)也轉(zhuǎn)換為角誤差ΔA。

圖5 探測誤差對目標(biāo)指示精度的影響示意圖3

由以上分析,當(dāng)探測平臺位于武器平臺和目標(biāo)連線側(cè)方時,對于武器平臺上指揮控制系統(tǒng)的目標(biāo)指示精度、距離精度應(yīng)是關(guān)于探測系統(tǒng)角測量精度以及相對位置關(guān)系的函數(shù):

方位精度應(yīng)是關(guān)于探測系統(tǒng)距離測量精度以及相對位置關(guān)系的函數(shù):

2.3 隨機(jī)位置情況下探測誤差對目指精度的影響

實際作戰(zhàn)中,探測平臺的位置將是在一定區(qū)域內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)的,對誤差可按正交分解的方法進(jìn)行分析,如圖6所示。

圖6 探測誤差對目標(biāo)指示精度的影響示意圖4

結(jié)合前2節(jié)方法,探測系統(tǒng)的角測量誤差和距離測量誤差分別表示為相對于探測平臺的橫向線誤差和縱向線誤差。將這2種誤差分解為相對于武器平臺的橫向線誤差和縱向線誤差后進(jìn)行矢量合成,則可得最終相對于武器平臺的角誤差和距離誤差。

3 分析結(jié)論

通過以上討論,對于多平臺條件下目標(biāo)指示精度,可以得到以下結(jié)論:

(1)在多平臺條件下,僅以相對于武器平臺的方位和距離2個參數(shù)作為考核指標(biāo),形成對指揮控制系統(tǒng)性能的1個約束條件,這顯然不全面、不客觀,即使武器平臺和目標(biāo)的相對位置不變,探測平臺的位置改變也會引起目標(biāo)指示精度的改變。

(2)探測系統(tǒng)也包含于“給出目標(biāo)坐標(biāo)參數(shù)”的“系統(tǒng)”之內(nèi),目標(biāo)指示精度應(yīng)是針對包括探測系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)在內(nèi)的所有為武器系統(tǒng)提供目標(biāo)信息的系統(tǒng)的考核指標(biāo)。

(3)目標(biāo)指示是服務(wù)于武器系統(tǒng)的,因此,采用哪些參數(shù)作為考核目標(biāo)指示精度的指標(biāo),應(yīng)主要參考武器系統(tǒng)解算所需的目標(biāo)信息參數(shù)。在多平臺條件目標(biāo)指示情況下,除方位和距離外,還應(yīng)以目標(biāo)指示信息和實際位置的絕對坐標(biāo)距離差作為考核指標(biāo)。該參數(shù)與武器平臺和探測平臺的相對位置無關(guān),可直觀顯示整個系統(tǒng)提供的目標(biāo)指示信息的質(zhì)量。從約束探測系統(tǒng)的性能角度來看,該參數(shù)作為目標(biāo)指示精度的考核指標(biāo)更具有客觀性。

(4)還可考慮目標(biāo)指示過程中,各平臺相對位置關(guān)系,按照上一節(jié)討論方法對目標(biāo)指示精度進(jìn)行分析,以利于對系統(tǒng)性能的綜合考查。

4 結(jié)束語

方位、距離仍然是目前導(dǎo)彈武器系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)解算的主要參數(shù),因此,提高這2個參數(shù)的指示精度也是提高武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的要求。本文通過分析得出,對于相同的探測系統(tǒng),采用不同的作戰(zhàn)使用方式,將對目標(biāo)指示精度帶來不同影響。

(1)探測平臺不宜過于靠后。探測平臺在武器平臺后方,將使角測量誤差在武器平臺上被“放大”,導(dǎo)致目標(biāo)指示精度的降低。采用探測平臺前突的方法,理論上將會獲得高于探測系統(tǒng)精度的目標(biāo)指示精度,但對于前突的兵力將會增大被攻擊的危險性。

(2)探測平臺位于側(cè)方有利于提高武器系統(tǒng)效能。當(dāng)探測平臺處于武器平臺和目標(biāo)側(cè)方,探測系統(tǒng)的角探測精度和距離探測精度對武器平臺的目標(biāo)指示精度影響將會互換。隨著探測距離的增加,角測量誤差引起的橫向線誤差將明顯增大,而距離測量誤差則變化較小。相對于武器平臺,這種變化轉(zhuǎn)換為距離誤差明顯增大,而角誤差變化較小。通常情況下,對武器系統(tǒng),角誤差的影響要大于距離誤差的影響,由此,探測平臺位于武器平臺和目標(biāo)側(cè)方,是有利于提高武器系統(tǒng)效能的。

由以上分析,探測平臺的位置處于武器平臺側(cè)前方時,對于減小探測誤差的影響、保證目標(biāo)指示數(shù)據(jù)的質(zhì)量較為有利。因此,在作戰(zhàn)使用中,兵力配置可以此為參考。對目標(biāo)指示精度的分析不僅是對作戰(zhàn)系統(tǒng)性能的分析依據(jù),還將為多平臺兵力的作戰(zhàn)使用提供理論依據(jù)。

多平臺條件下的作戰(zhàn)已經(jīng)成為現(xiàn)代海戰(zhàn)的典型方式,隨著協(xié)同作戰(zhàn)方式和兵力配置方式的不斷發(fā)展,作戰(zhàn)系統(tǒng)目標(biāo)指示精度的含義將會有更廣泛的理解,對其的分析研究工作也必將深入開展。

[1]宋則喜.艦用指控系統(tǒng)發(fā)展探討[J].火力與指揮控制,1983(2):16-24.

[2]徐映和.整體式艦載近程反導(dǎo)武器系統(tǒng)及其雷達(dá)分系統(tǒng)的特征[J].現(xiàn)代雷達(dá),1985(6):54-62.

[3]潘鏡芙.艦載作戰(zhàn)系統(tǒng)的研制工作[J].船舶工程,1989(6):37-41.

[4]劉凌慧,王元斌.編隊協(xié)同作戰(zhàn)概念及指標(biāo)體系[A].中國造船工程學(xué)會電子技術(shù)學(xué)術(shù)委員會2006學(xué)術(shù)年會論文集(上冊)[C].貴陽:中國造船工程學(xué)會電子技術(shù)學(xué)術(shù)委員會,2006.