基于線導魚雷彈道信息的目標機動判斷方法

王順杰，野學范，許兆鵬

（海軍潛艇學院，山東 青島 266199）

0 引言

當水下平臺發(fā)射線導魚雷后，目標很可能采取水聲對抗+機動的對抗措施來規(guī)避魚雷［1-8］，由于尾流自導魚雷攻擊時需要有準確的目標舷別信息［9］，因此，采用改變舷別的方法是目標針對尾流自導魚雷最為有效的方法之一。一旦目標通過變舷別機動方式使魚雷設(shè)定舷別與實際進入尾流舷別相反，就會導致反向跟蹤尾流。因此，就需要對目標是否進行機動，特別是變舷別機動進行及時、準確判斷，進而為魚雷的正確導引提供依據(jù)。

通常對于目標機動的判別主要直接依靠目標方位信息變化規(guī)律特點由人工判斷，人工判斷必然存在對信息處理滯后、反應(yīng)不及時等問題，本文通過對線導+尾流自導魚雷攻擊時的彈道信息進行研究，挖掘更為顯現(xiàn)的目標機動自動判別方法，為魚雷命中目標創(chuàng)造有利條件。

1 線導+尾流自導魚雷射擊控制模型

魚雷出管后首先執(zhí)行修正方位導引法，隨著魚雷遠離本艇系統(tǒng)將逐漸減小偏離角γ，其偏離角的計算公式為：

式中，Dl為魚雷航程，Dl0為修正導引距離，γ0為初始偏離角。

執(zhí)行修正方位導引時，每個導引周期魚雷航向為：

式中，ΔB=Bm（t）-Bl（t），Sl=Vl·Δt，Rlw為魚雷到本艇之間距離，Rc后為魚雷滯后于目標距離，其與進入距離Dw的關(guān)系是Rc=VlDw/Vm，Vm為目標速度。

經(jīng)過一個導引間隔Δt 后，線導魚雷的位置為：

當魚雷航程等于修正導引距離時，此時偏離角為0°，此后控制魚雷按照現(xiàn)在方位導引法進行導引。

現(xiàn)在方位導引法的核心就是通過獲取目標方位，然后通過式（7）每一個周期計算一次φ 值：

此時，每個導引周期魚雷航向為：

經(jīng)過一個導引間隔Δt 后，線導魚雷的位置為：

2 魚雷彈道信息及目標機動判斷方法

2.1 魚雷彈道信息

通過第1 節(jié)中的模型可知，在線導魚雷采用現(xiàn)在方位導引法向目標導引過程中，需要計算式（4）中的φ 值，進而確定魚雷的航向。因此，可利用φ 值，用其變化規(guī)律作為判斷目標是否進行機動的判斷依據(jù)。

2.2 目標機動判斷方法

線導魚雷攻擊時，采用現(xiàn)在方位導引法后，若攻擊目標右舷，魚雷每執(zhí)行完畢一個周期后應(yīng)向右轉(zhuǎn)向一定角度，若魚雷持續(xù)一定時間（多個周期）都向左打舵或總的變化是向左打舵，則就可以自動判斷出目標可能進行了變舷別的機動，而φ 值就直接決定了舵角的變化。因此，可通過魚雷在多個周期內(nèi)φ 值的變化規(guī)律，由系統(tǒng)在尾流自導魚雷發(fā)現(xiàn)目標之前判斷出目標是否進行了變舷別機動。

3 目標機動判斷仿真

想定條件1：假設(shè)本艇航向060°，速度4 kn，目標方位050°，目標舷角右舷50°，目標初始速度為15 kn，采用線導+尾流自導，射距55 cab，目標定向定速運動，魚雷平均速度40 kn，目標方位均方誤差4°。

圖1 為目標不機動條件下采用線導+ 尾流自導攻擊目標示意圖，圖2 為圖1 所示攻擊過程中目標方位歸一化曲線和φ 值歸一化曲線圖，從圖2 中可以看出，本艇定向定速運動時，若目標定向定速運動，目標方位歸一化曲線和φ 值歸一化曲線都呈現(xiàn)出了一定的規(guī)律性，且變化趨勢沒有出現(xiàn)波動。因此，通過圖2 中兩幅圖反推目標并未進行機動。

圖1 目標不機動魚雷攻擊示意圖

圖2 目標方位與φ 值歸一化曲線圖

想定條件2：假設(shè)本艇航向060°，速度4 kn，目標方位050°，目標舷角右舷50°，目標初始速度為15 kn，采用線導+尾流自導，射距55 cab，目標魚雷報警后加速至24 kn，目標開始機動時雷目距離為4 000 m，目標同時進行變向機動（變向角速度2°/s，加速度0.1 kn/s），目標向右轉(zhuǎn)向120°，魚雷平均速度40 kn，目標方位均方誤差4°。

圖3 為目標變舷別機動條件下采用線導+ 尾流自導攻擊目標示意圖，從圖中可以看出，發(fā)射魚雷時目標為右舷，當目標魚雷報警后進行了變舷別機動，此時目標舷別變?yōu)樽笙希虼耍枰皶r更改目標舷別，否則魚雷進入目標尾流后將反向跟蹤目標尾流。在此過程中，就需要及時對目標變舷別機動進行確認。下頁圖4 為圖3 所示攻擊過程中目標方位歸一化曲線和φ 值歸一化曲線圖，從圖4（a）中可以看出，本艇定向定速運動時，若目標進行變舷別機動，目標方位歸一化曲線變化規(guī)律在目標機動后被打破，因此，通常可以通過目標方位變化規(guī)律的變化來進行目標機動判斷。顯然對于目標機動的判斷越快越有利于魚雷后續(xù)攻擊，圖4（b）中φ 值歸一化曲線變化規(guī)律也發(fā)生了變化，比較圖4 中的兩幅圖可以看出，φ 值歸一化曲線變化要早于目標方位的歸一化曲線變化。圖5 為圖4 所示兩幅圖的局部放大圖，從圖5 中可以明顯看出，φ 值歸一化曲線變化早于目標方位歸一化曲線變化將近2個周期時間。顯然，利用φ 值歸一化曲線變化來判斷目標機動更為有利。

圖3 目標變舷別機動規(guī)避魚雷攻擊示意圖

圖4 目標方位與φ 值歸一化曲線圖

圖5 想定條件2 下目標方位與φ 值歸一化曲線局部放大圖

想定條件3：假設(shè)本艇航向060°，速度4 kn，目標方位050°，目標舷角右舷50°，目標初始速度為15 kn，采用線導+尾流自導，射距55 cab，目標魚雷報警后加速至24 kn，目標開始機動時雷目距離為4 000 m，目標同時進行變向機動（變向角速度2°/s，加速度0.1 kn/s），目標向左轉(zhuǎn)向50°，魚雷平均速度40 kn，目標方位均方誤差4°。

另外，圖6為目標未變舷別機動條件下采用線導+尾流自導攻擊目標示意圖。圖7 為圖6 所示攻擊過程中目標方位歸一化曲線和φ 值歸一化曲線圖，從圖4中可以看出，本艇定向定速運動時，φ 值歸一化曲線變化的波動幅度要大于目標方位歸一化曲線的波動幅度，更有利于對目標未變舷別的機動判斷。

圖6 目標未變舷別機動規(guī)避魚雷攻擊示意圖

圖7 想定條件3 下目標方位與φ 值歸一化曲線局部放大圖

4 結(jié)論

本文主要對利用線導魚雷彈道信息對目標機動自動判別方法問題進行了研究，通過分析，可以得到以下結(jié)論：

1）在線導魚雷彈道信息中可利用φ 值，用其變化規(guī)律作為判斷目標是否進行機動的判斷依據(jù)。

2）攻擊變舷別機動目標時，φ 值歸一化曲線變化早于目標方位歸一化曲線變化將近2 個周期時間，利用φ 值歸一化曲線變化來判斷目標機動更為有利。

3）攻擊未變舷別機動目標時，φ 值歸一化曲線變化的波動幅度要大于目標方位歸一化曲線的波動幅度，更有利于對目標未變舷別的機動判斷。