多平臺(tái)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(duì),秦皇島066001;2.解放軍95936部隊(duì),開封 475001)

0 引 言

水面艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的一個(gè)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(shí)時(shí)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(duì)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(tái)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(tái)提供的目標(biāo)指示信息,即實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)信息共享?xiàng)l件下的作戰(zhàn)。多平臺(tái)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(shí)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(cè)系統(tǒng)探測(cè),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(duì)前端的探測(cè)系統(tǒng)及指揮控制系統(tǒng)性能的一種約束條件,對(duì)分析探測(cè)系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)的整體性能及對(duì)其進(jìn)行考核有積極意義。本文主要討論多平臺(tái)中單探測(cè)平臺(tái)與單武器平臺(tái)之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信息傳輸時(shí)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(duì)于武器平臺(tái)的方位(A)和距離(R)2個(gè)相對(duì)坐標(biāo)參數(shù)的符合程度來考核(如圖1)。這2個(gè)參數(shù)同樣適用于考核探測(cè)系統(tǒng)跟蹤精度的指標(biāo)。單平臺(tái)水面艦艇的探測(cè)系統(tǒng)和武器系統(tǒng)同處一個(gè)平臺(tái),所選參數(shù)對(duì)探測(cè)系統(tǒng)和武器系統(tǒng)意義一致,可作為探測(cè)、指揮控制系統(tǒng)整體性能的分析、考核指標(biāo),而多平臺(tái)條件下僅用方位和距離2個(gè)相對(duì)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(duì)武器平臺(tái)的方位、距離

2 多平臺(tái)目標(biāo)指示特點(diǎn)分析

多平臺(tái)是指探測(cè)系統(tǒng)與武器系統(tǒng)的平臺(tái)分離。這樣,探測(cè)平臺(tái)、武器平臺(tái)以及目標(biāo)三者的相對(duì)位置關(guān)系就會(huì)影響到目標(biāo)指示精度,僅用相對(duì)于武器平臺(tái)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(duì)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(cè)平臺(tái)、武器平臺(tái)和目標(biāo)三點(diǎn)共線

三點(diǎn)共線,又可分為探測(cè)平臺(tái)在武器平臺(tái)與目標(biāo)之間和在武器平臺(tái)后方兩種情況。實(shí)際作戰(zhàn)中,目標(biāo)處于探測(cè)平臺(tái)和武器平臺(tái)之間的情況幾乎不會(huì)出現(xiàn),在此不進(jìn)行討論。

圖2中,探測(cè)誤差應(yīng)為 A′和R′2個(gè)參數(shù)與實(shí)際值的差,即探測(cè)精度。在此種情況下,A′和R′的測(cè)量誤差——ΔA′和 Δ R′對(duì)目標(biāo)指示中 A 和R 的影響,通過圖3說明。

圖2 探測(cè)平臺(tái)、武器平臺(tái)目標(biāo)共線

圖3 探測(cè)誤差對(duì)目標(biāo)指示精度的影響示意圖1

圖中W點(diǎn)為武器平臺(tái)位置,D點(diǎn)為探測(cè)平臺(tái)位置,T點(diǎn)為目標(biāo)位置。探測(cè)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)誤差點(diǎn)的分布,應(yīng)在以T點(diǎn)為中心的某個(gè)橢圓內(nèi)。每個(gè)誤差點(diǎn)的分布可正交分解為與探測(cè)視在方向垂直的橫向線誤差和與探測(cè)視在方向順向的縱向線誤差,探測(cè)系統(tǒng)的角測(cè)量誤差和距離測(cè)量誤差分別決定了這2個(gè)線誤差的大小。

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

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

圖4 探測(cè)誤差對(duì)目標(biāo)指示精度的影響示意圖2

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

2.2 探測(cè)平臺(tái)位于武器平臺(tái)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(cè)平臺(tái)與目標(biāo)連線垂直于武器平臺(tái)與目標(biāo)連線。

該情況下,如圖5所示。由探測(cè)系統(tǒng)角測(cè)量誤差ΔA′引起的誤差點(diǎn)橫向分布線誤差ΔL′,反映在武器平臺(tái)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(cè)量誤差ΔR′引起的縱向線誤差,反映在武器平臺(tái)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(cè)誤差對(duì)目標(biāo)指示精度的影響示意圖3

由以上分析,當(dāng)探測(cè)平臺(tái)位于武器平臺(tái)和目標(biāo)連線側(cè)方時(shí),對(duì)于武器平臺(tái)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(cè)系統(tǒng)角測(cè)量精度以及相對(duì)位置關(guān)系的函數(shù):

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

2.3 隨機(jī)位置情況下探測(cè)誤差對(duì)目指精度的影響

實(shí)際作戰(zhàn)中,探測(cè)平臺(tái)的位置將是在一定區(qū)域內(nèi)隨機(jī)出現(xiàn)的,對(duì)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(cè)誤差對(duì)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(cè)系統(tǒng)的角測(cè)量誤差和距離測(cè)量誤差分別表示為相對(duì)于探測(cè)平臺(tái)的橫向線誤差和縱向線誤差。將這2種誤差分解為相對(duì)于武器平臺(tái)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(duì)于武器平臺(tái)的角誤差和距離誤差。

3 分析結(jié)論

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

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

(2)探測(cè)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(duì)包括探測(cè)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(tái)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(shí)際位置的絕對(duì)坐標(biāo)距離差作為考核指標(biāo)。該參數(shù)與武器平臺(tái)和探測(cè)平臺(tái)的相對(duì)位置無關(guān),可直觀顯示整個(gè)系統(tǒng)提供的目標(biāo)指示信息的質(zhì)量。從約束探測(cè)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(tái)相對(duì)位置關(guān)系,按照上一節(jié)討論方法對(duì)目標(biāo)指示精度進(jìn)行分析,以利于對(duì)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(gè)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(duì)于相同的探測(cè)系統(tǒng),采用不同的作戰(zhàn)使用方式,將對(duì)目標(biāo)指示精度帶來不同影響。

(1)探測(cè)平臺(tái)不宜過于靠后。探測(cè)平臺(tái)在武器平臺(tái)后方,將使角測(cè)量誤差在武器平臺(tái)上被“放大”,導(dǎo)致目標(biāo)指示精度的降低。采用探測(cè)平臺(tái)前突的方法,理論上將會(huì)獲得高于探測(cè)系統(tǒng)精度的目標(biāo)指示精度,但對(duì)于前突的兵力將會(huì)增大被攻擊的危險(xiǎn)性。

(2)探測(cè)平臺(tái)位于側(cè)方有利于提高武器系統(tǒng)效能。當(dāng)探測(cè)平臺(tái)處于武器平臺(tái)和目標(biāo)側(cè)方,探測(cè)系統(tǒng)的角探測(cè)精度和距離探測(cè)精度對(duì)武器平臺(tái)的目標(biāo)指示精度影響將會(huì)互換。隨著探測(cè)距離的增加,角測(cè)量誤差引起的橫向線誤差將明顯增大,而距離測(cè)量誤差則變化較小。相對(duì)于武器平臺(tái),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(duì)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(cè)平臺(tái)位于武器平臺(tái)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(cè)平臺(tái)的位置處于武器平臺(tái)側(cè)前方時(shí),對(duì)于減小探測(cè)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(duì)目標(biāo)指示精度的分析不僅是對(duì)作戰(zhàn)系統(tǒng)性能的分析依據(jù),還將為多平臺(tái)兵力的作戰(zhàn)使用提供理論依據(jù)。

多平臺(tái)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(huì)有更廣泛的理解,對(duì)其的分析研究工作也必將深入開展。

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