一種基于捕獲概率的水聲對抗器材投射策略評估方法*

謝植廣　金彥豐　盧治強

(91388部隊　湛江　524022)

一種基于捕獲概率的水聲對抗器材投射策略評估方法*

謝植廣金彥豐盧治強

(91388部隊湛江524022)

摘要火箭助飛式水聲對抗器材投射策略十分重要，關系著水聲對抗的成敗。論文在分析火箭助飛式水聲對抗器材與魚雷的對抗過程和使用原則的基礎上，提出了一種基于魚雷捕獲概率的器材投射策略評估方法，通過統計水聲對抗器材被魚雷搜索扇面捕獲的概率，評估不同投射策略的優劣，從中可得到相對最優的投射策略。

關鍵詞對抗器材; 投射策略

Class Number

1引言

水面艦水聲對抗系統在反魚雷作戰、訓練和試驗時，首先魚雷報警聲納對魚雷進行探測、報警，生成對抗方案，并向本艦指控系統上報，然后根據批復的方案或自主進行對抗參數解算，將解算的控發參數發送給器材啟動(發射)裝置，(啟動)發射對抗器材對魚雷實施對抗[1～2]。然而現實中存在下面情況：

首先，一般水聲對抗系統默認工作方式為集中工作方式，需要指揮人員對上報的對抗方案進行確認、修改再下達執行；同時，一些水聲對抗系統往往只針對魚雷報警時刻敵對雙方的對抗態勢和報警信息給出對抗方案，如果因為某種原因錯過了最佳對抗時刻，再采用其給出的方案已無法保證對抗有效，這時就需要指揮人員現場制定或修正方案進行對抗。

其次，在水聲對抗系統對抗效果實航試驗和日常訓練中，需要提前了解一定態勢下不同對抗策略的對抗效果，這樣才能更好地進行航路設計和優化，減少無效航次的發生，最大限度地提高試驗和訓練效益。

因此，對指揮人員和水聲對抗崗位人員來說，了解和熟悉特定態勢下不同對抗策略，尤其是火箭助飛式水聲對抗器材的投射策略十分重要[3]。通常的做法是經過復雜的彈道、機動軌跡及聲學運算來求其最優解[4～6]，但約束條件過多、計算過于繁雜。本文在分析火箭助飛式水聲對抗器材與魚雷的對抗過程和使用原則的基礎上，提出了一種基于捕獲概率的火箭助飛式水聲對抗器材投射策略評估方法，根據對抗器材被魚雷自導扇面捕獲的概率，對不同報警距離上對抗器材的投射策略進行評估，從中得到相對最優的對抗策略。仿真結果表明該方法是有效的。

2火箭助飛式水聲對抗器材與魚雷的對抗過程[7～8]

火箭助飛式水聲對抗器材一般包括聲誘餌和干擾器。水聲對抗系統接到魚雷報警后，間隔一定的反應時間，以一定的弦角和距離發射火箭助飛式水聲對抗器材與魚雷進行對抗。如果對抗器材是聲誘餌，在未接到魚雷自導信號時，聲誘餌模擬艦艇輻射噪聲，引誘魚雷導向聲誘餌；在檢測到魚雷主動尋的信號后，按一定的目標強度、多普勒頻移和回波展寬，將模擬回波反射出去，引誘魚雷將其視為目標進行跟蹤和攻擊。如果對抗器材是干擾器，則作為一個強噪聲目標，對魚雷導引聲納進行干擾和抑制，導致魚雷丟失目標，之后魚雷又開始再搜索過程。火箭助飛式對抗器材通過這種方式對魚雷進行誘騙和干擾，消耗魚雷航程，掩護本艦規避，從而提高本艦生存概率。

3火箭助飛式水聲對抗器材的使用原則

為提高對抗成功概率，火箭助飛式水聲對抗器材的使用應該遵循一些基本原則[7,9]：

1)通常情況下魚雷報警后經過一定的系統反應時間后，才可發射對抗器材。對抗器材的發射方向和發射距離，主要原則一是保證對抗器材比艦艇先被魚雷發現；二是魚雷追蹤對抗器材過程中及追上對抗器材進行再搜索時離本艇越遠越好。

2)噪聲干擾器的基本使用原則是不作為假目標，而以干擾為主使用。因此，一般情況下不宜首先使用噪聲干擾器(比如未確定敵方已對本艇構成威脅或難以對敵形成有效干擾時)。

3)單枚對抗器材不足以誘騙和干擾攻擊方時，可考慮使用兩枚或兩枚以上對抗器材,或者對抗器材組合使用進行聯合對抗。

4基于捕獲概率的投射策略評估模型

4.1態勢構建

對抗效果與對抗態勢密切相關，現構建對抗態勢如圖1所示，魚雷在C點按一定提前角向目標艦(對抗系統母艦)進行攻擊，攻角為60°，距目標艦一定距離時，魚雷自導開機，對目標進行搜索和探測；目標艦由A向B勻速直航，魚雷報警聲納探測到魚雷來襲并報警后，經過一定的反應時間，以一定的角度和距離發射水聲對抗器材，與魚雷進行對抗。(魚雷初始弦角θ應大于線列陣聲納艦艏或艦艉探測盲區)。

圖1　對抗態勢圖

4.2火箭助飛式水聲對抗器材落水點[10]

助飛式對抗器材落水點位置按下式計算：

(1)

式中：mi為第i枚助飛器材發射距離，單位為(m)；βi為第i枚助飛器材設定發射角，為發射方向線與對抗系統母艦的夾角，左為正，右為負，單位為(°)；x0i，y0i為第i枚助飛器材發射點位置(即發射時刻對抗系統母艦)的高斯平面坐標，單位為(m)；xmi，ymi為第i枚助飛器材入水點位置的高斯平面坐標，單位為(m)。

4.3對抗器材被魚雷捕獲概率模型

仿真過程中，火箭助飛式水聲對抗器材入水后，根據對抗器材和魚雷的距離以及魚雷自導開角情況，判斷對抗器材是否落在魚雷搜索扇面之內。如果落在魚雷搜索扇面之內，計入捕獲點數，設為n(i)，則對抗器材被魚雷捕獲的概率為

(2)

其中，N(i)表示按第i個策略投射時自對抗器材落水至魚雷航程結束時魚雷運行的時間點數，G(i)表示按第i個策略投射時對抗器材被魚雷捕獲的概率。

5仿真分析

5.1基本假設

對火箭助飛式水聲對抗器材落入魚雷搜索扇面的概率進行統計。作如下假設：

1)魚雷勻速直航，航速為35kn，水聲對抗系統母艦勻速直航，航速為14kn；

2)從魚雷發射點到理想攻擊點的距離是8000m；

3) 對抗器材都能正常工作，只要落入魚雷搜索扇面內，就能被魚雷捕獲，計入有效對抗點數；

4) 魚雷報警至助飛式對抗器材入水正常工作的反應時間固定不變，設為50s；

5) 魚雷自導作用距離1000m，自導開角為±45°；

6) 在一次對抗過程中，水聲對抗系統母艦僅采用一枚水聲對抗器材對抗聲自導魚雷。

5.2仿真結果

根據以上條件，設計仿真軟件，比較聲納報警距離分別為7km、5km和3km時，以不同射距和不同角度發射火箭助飛式水聲對抗器材時器材被魚雷捕獲的概率。根據捕獲概率判斷水聲對抗器材投射方案的優劣。仿真結果如圖2～圖7所示。

如果把魚雷攻擊角變為90°，其它條件不變，仿真結果如圖5～圖 7所示：

圖2　報警距離7km，不同角度射距魚雷捕獲概率

圖3　報警距離5km，不同角度射距魚雷捕獲概率

圖4　報警距離3km，不同角度射距魚雷捕獲概率

圖5　報警距離7km，不同角度射距魚雷捕獲概率

圖6　報警距離5km，不同角度射距魚雷捕獲概率

5.3仿真結果分析

分析兩種仿真概率分布圖，可以得到結論如下。

在第一種態勢下，當魚雷報警距離為7km時，左弦20°發射助飛式水聲對抗器材至2500m處，可獲得最好的對抗效果；當魚雷報警距離為5km時，左弦30°發射助飛式水聲對抗器材至2500m處，可獲得最好的對抗效果；當魚雷報警距離為3km時，左弦25°～30°發射助飛式水聲對抗器材至800m處，可獲得最好的對抗效果。

圖7　報警距離3km，不同角度射距魚雷捕獲概率

在第二種態勢下，當魚雷報警距離為7km時，左弦40°發射助飛式水聲對抗器材至2500m處，可獲得最好的對抗效果；當魚雷報警距離為5km時，左弦25°發射助飛式水聲對抗器材至2500m處，可獲得最好的對抗效果，或左弦40°發射助飛式水聲對抗器材至1500m處，可獲得較好的對抗效果；當魚雷報警距離為3km時，左弦15～30°發射助飛式水聲對抗器材至1500m處，或左舷45°～65°發射助飛式水聲對抗器材至800m處可獲得最好的對抗效果。

橫向比較，通過概率分布曲線跨越角度的大小、高概率部分曲線變化是否平坦和兩側變化是否平緩，可以看出哪種態勢更容易獲得好的對抗效果。按照這種規則，分別比較報警距離是7km、5km和3km時兩種態勢的捕獲概率分布圖，可知第二種態勢較第一種態勢更容易獲得好的對抗效果。

6結語

本文根據火箭助飛式水聲對抗器材被魚雷捕獲的概率，對不同投射策略的對抗效果進行評估，從中可得到相對最優的投射策略。構建其他態勢進行仿真分析，可得到不同對抗態勢下最優的助飛器材投射策略。本方法約束條件少，相對簡便且易于實施，在某型水面艦水聲對抗系統對抗效果試驗航路設計中得到了初步應用，證明該方法是有效的。同時，對于水聲對抗訓練和作戰使用也有一定的參考意義。

參 考 文 獻

[1] 陳春玉.反魚雷技術[M].北京:國防工業出版社,2006：1-303.

[2] 閻福旺.水聲對抗技術[M].北京:海洋出版社,2003：1-187.

[3] 王紅萍.水聲對抗系統的效能分析與評估[D].西安：西北工業大學碩士論文,2007.

[4] 陳軍.水聲對抗裝備建模與效能評估[D].西安：西北工業大學碩士論文,2008.

[5] 羅修波,董曉恒,錢斌.水聲對抗裝備對抗效果評估方法研究[J].系統仿真學報,2007,19(3):657-659.

[6] 吳朝暉,宋保維,梁慶衛.魚雷作戰效能分析方法論[J].火力與指揮控制,2006,31(10):33-36.

[7] 張永峰.潛艇反魚雷水聲對抗策略優選與應用研究[D].西安：西北工業大學碩士論文,2009.

[8] 馬國強,徐德民,劉朝暉.水聲對抗試驗航路優化模型研究[J].彈箭與制導學報，2005，25(1)：258-261.

[9] 胡方,黃建國,張群飛.基于層次分析法的魚雷抗干擾能力評估研究[J].探測與控制學報，2007，29(2)：63-66.

[10] 火箭助飛式水聲對抗器材定型試驗規程[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

作者簡介：謝植廣，男，碩士，工程師，研究方向：水聲對抗試驗技術。金彥豐，男，工程師，研究方向：水聲對抗試驗技術。盧治強，男，工程師，研究方向：水聲測試技術。

中圖分類號

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.06.035