基于方位信息的魚雷攻擊意圖判別方法研究

鄭文強，章新華，夏志軍，周 敏

(海軍大連艦艇學院水聲信息研究中心，遼寧大連 116018）

基于方位信息的魚雷攻擊意圖判別方法研究

鄭文強，章新華，夏志軍，周 敏

(海軍大連艦艇學院水聲信息研究中心，遼寧大連 116018）

艦艇編隊水聲對抗的相關研究是急需解決的問題，如果能夠通過僅有魚雷報警方位信息快速做出魚雷對艦艇編隊攻擊意圖的判斷，即魚雷攻擊哪一艘艦艇，指揮員則可以有針對性的制定作戰方案實施編隊協同水聲對抗，從而大大增強水面艦艇的生存能力。該文在建立聲自導魚雷攻擊模型和艦艇編隊運動模型的基礎上，劃分魚雷從不同區域來襲時的態勢，提出攻擊意圖的判斷準則，并且通過仿真驗證，分析了影響判斷準確度的因素，為編隊協同水聲對抗指揮決策提供必要參考。

編隊水聲對抗;聲自導魚雷;攻擊意圖;指揮決策

0 引言

未來海戰將是以信息控制為中心的全方位、一體化戰爭，協同作戰、快速反應、系統化、一體化的對抗將成為制勝的關鍵，編隊作戰成為必然的選擇。然而，海上艦艇編隊面臨的水下威脅 (潛艇、魚雷）日益嚴峻，為了保證艦艇編隊有效完成作戰任務，最大程度地發揮編隊綜合作戰能力，提高編隊對水下威脅防御能力，進行艦艇編隊水聲對抗研究尤為重要［1－2］。

潛艇對編隊進行魚雷攻擊時，會因為聲吶方位分辨率和距離的影響，導致無法分辨出編隊內的具體艦艇，進而攻擊艦艇編隊的聲學中心。當魚雷來襲時，編隊內的各艦會提供魚雷報警方位 (距離）信息，指揮員根據有限的信息很難做出快速準確的決策。如果能夠通過僅有的方位信息快速做出魚雷對艦艇編隊攻擊意圖的判斷，即魚雷攻擊的具體目標艦艇，則有助于指揮員有針對性的制定作戰方案實施編隊協同水聲對抗，從而大大增強艦艇編隊的生存能力。目前，關于魚雷攻擊意圖方面的研究國內外鮮有文獻提及，本文針對聲自導魚雷攻擊意圖的判斷對編隊水聲對抗方面的研究具有一定的參考價值。

1 戰術想定及主要數學模型

編隊由3艘具有水聲對抗能力的艦艇組成，各艦配備相應的水聲探測設備，對魚雷具有報警能力，1號艦位于0號艦左舷30°，距離3 nmile，2號艦位于0號艦右舷30°，距離3 n mile，1號艦和2號艦相距3 nmile。編隊坐標系如圖1所示，慣性坐標系以報警時0號艦的艦位為坐標系原點O點，正東為X軸正方向，正北為Y軸正方向;艦艇編隊初始航向取正北為0°，航速為v勻速直航。q，d分別為聲自導魚雷所在編隊2號艦的舷角、距離。T為魚雷報警時所在位置，采用提前角法向預定方位射擊，在捕獲目標前以速度vt勻速直線搜索，ct為魚雷被引導的攻擊航向，φ為有利提前角。

圖1 編隊坐標系Fig.1 The formation coordinate

根據編隊隊形得出2號艦初始位置坐標分別為(各艦間距a=3 n mile）:

2 不同區域的魚雷攻擊態勢劃分

編隊對抗時，有可能1艘艦艇對魚雷進行報警，也有可能多艘艦艇進行報警，不同的對抗態勢，魚雷的攻擊意圖可能不同。考慮到潛艇平臺聲吶總是先于艦艇編隊發現目標，即魚雷發射點方位近似等于魚雷報警方位。當魚雷發射距離6 n mile時，魚雷在2號艦20°～40°和80°～100°方位上無法分辨鄰近艦艇［5］。以中線為界對編隊不同區域來襲魚雷進行區域劃分。

A區域:魚雷位于2號艦報警舷角－20°～20°，處于聲吶盲區，只有1號艦進行有效魚雷報警。

B區域:魚雷位于2號艦報警舷角20°～40°，無法分辨出0、2號艦艇，即攻擊1號艦和較近的2號艦。由于0號艦與2號艦相對于魚雷的方位相近，且距離魚雷更遠，于是選擇1，2號艦報警信息。

C區域:魚雷位于2號艦報警舷角40°～80°，可分辨出艦艇編隊，一般情況下，潛艇發射的魚雷都是攻擊噪聲輻射強度較大的目標，基本不會穿過艦艇編隊攻擊遠端的艦艇。只可能攻擊1，2號艦，選擇1，2號艦報警信息。

D區域:魚雷位于2號艦報警舷角80°～100°，無法分辨出1，2號艦艇，即攻擊0號艦和較近的2號艦。由于1號艦與2號艦相對于魚雷的方位相近，且距離魚雷更遠，于是選擇0，2號艦報警信息。

E區域:魚雷位于2號艦報警舷角100°～140°，可分辨出艦艇編隊，同上原因只可能攻擊0，2號艦，選擇0，2號艦報警信息。

F區域:魚雷位于0號艦報警舷角100°以下、2號艦報警舷角170°以內區域，可分辨出艦艇編隊，同上原因只可能攻擊0，2號艦，選擇0，2號艦報警信息。

G區域:魚雷位于0號艦報警舷角100°以下、2號艦報警舷角－170°～－150°區域，可分辨出艦艇編隊，同上原因只可能攻擊0，2號艦，選擇0，2號艦報警信息。

圖2 魚雷攻擊區域劃分Fig.2 The division of torpedo attack regions

3 魚雷攻擊目標判斷準則

首先，假定被攻擊艦艇為2號艦，給出不考慮誤差的判斷準則。

A區域:只有1艘艦艇進行有效魚雷報警，無法判斷。

B區域:1，2號艦魚雷報警方位變化率同時為正，選擇變化率小的為魚雷攻擊目標。

C區域:1，2號艦魚雷報警方位變化率同時為正，選擇變化率小的為魚雷攻擊目標。

D區域:0號艦魚雷報警變化率為負、2號艦魚雷報警方位變化率為正，選擇變化率為正的為魚雷攻擊目標。

E區域:0號艦魚雷報警變化率為負、2號艦魚雷報警方位變化率為正，選擇變化率為正的為魚雷攻擊目標。

F區域:0號艦魚雷報警變化率為負、2號艦魚雷報警方位變化率為正，選擇變化率為正的為魚雷攻擊目標。

G區域:0號艦魚雷報警變化率為負、2號艦魚雷報警方位變化率為正，選擇變化率為正的為魚雷攻擊目標。

H區域:0號艦魚雷報警變化率為負、2號艦魚雷報警方位變化率為正，選擇變化率為正的為魚雷攻擊目標。

4 仿真驗證及分析

1）仿真參數

魚雷:在特定位置以有利提前角向艦艇目標進行攻擊，在達到理想命中點和捕獲目標前，魚雷進行直航搜索，航速50 kn。

艦艇編隊:航向c0=0°，航速18 kn，編隊間距3 n mile。判斷過程中，艦艇編隊保持直航。魚雷方位報警誤差:在聲陣正橫0°～±30°方向為1.5°，在聲陣正橫± (30°～60°）方向為3°(標準誤差）。

2）仿真方案

魚雷報警距離為4 nmile，魚雷報警方位變化率統計時間為30 s，針對上述判斷準則進行1 000次蒙特卡羅仿真［6］。

表1 調整前仿真結果Tab.1 The simulation results before adjusting

魚雷攻擊過程中，由于魚雷報警方位誤差較大，而魚雷方位變化又比較小，在判斷過程中編隊的魚雷報警方位變化率的正負難以確定，對判斷結果影響較大，針對該仿真結果，對判斷準則進行修正。

B區域:選擇1，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

C區域:選擇1，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

D區域:選擇0，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

E區域:選擇0，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

F區域:選擇0，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

G區域:選擇0，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

H區域:選擇0，2號艦魚雷報警方位變化率絕對值小的為魚雷攻擊目標。

調整后，當魚雷報警距離為4 nmile，魚雷報警變化率統計時間分別為30 s，60 s，對每一種態勢進行1 000次蒙特卡羅仿真，仿真結果如表2所示。

表2 調整后距離4 nmile不同判斷時間仿真結果Tab.2 Simulation results of 4 n mile and different time after adjusting

當魚雷報警距離為2，4 n mile，魚雷報警變化率統計時間分別為30 s，對每一種態勢進行1 000次蒙特卡羅仿真，仿真結果如表3所示。

表3 調整后判斷時間30 s不同距離仿真結果Tab.3 Simulation results of 30s and different distance after adjusting

仿真結果分析:

1）魚雷距離艦艇編隊越近，魚雷方位變化越明顯，絕大部分區域判斷準確率越高。

2）判斷時間越長，魚雷方位變化越明顯，絕大部分區域判斷準確率越高。

3）當判斷時間為60 s，絕大部分區域成功率都在70%以上，能滿足判斷要求。

4）H區域隨著魚雷距離2號艦越近，卻距離0號艦越遠，因此判斷準確率略下降。

5）部分區域由于距離魚雷方位相近的艦艇方位變化均較小，然而魚雷報警方位的誤差較大，故對判斷成功率有較大影響。

5 結語

本文通過純方位信息，對魚雷攻擊意圖進行仿真判斷，制定判斷準則并對準則進行了修正，經仿真驗證，在絕大部分區域，該判斷準則能夠判斷魚雷攻擊意圖。同時，分析了魚雷相對編隊距離及判斷時間對準則結果的影響，為編隊水聲對抗指揮決策提供參考。

［1］夏志軍，章新華，肖繼剛，等.艦艇編隊水聲對抗系統需求分析［J］.艦船科學技術，2007，29(6）:66 －69.

XIA Zhi-jun，ZHANG Xin-hua，XIAO Ji-gang，et al.Requirements analysis for underwater acoustic warfare system based on the formation of ship［J］.Ship Science and Technology，2007，29(6）:66 －69.

［2］楊日杰，高學強，韓建輝.現代水聲對抗技術與應用［M］.北京:國防工業出版社，2008.

［3］張宇文.魚雷彈道與彈道設計［M］.西安:西北工業大學出版社，1999.

［4］賈躍，宋保維，趙向濤，等.水面艦船對聲自導魚雷防御機動方法研究［J］.火力與指揮控制，2009，34(1）:45－48.

JIA Yue，SONG Bao-wei，ZHAO Xiang-tao，et al.A study on vessel evadingmethod to acoustic homing torpedo［J］.Fire Control and Command Control，2009，34(1）:45 －48.

［5］錢海民.典型艦艇編隊協同水聲對抗模型研究［D］.大連艦艇學院，2010.

QIAN Hai-min.Model research of typical ship formation cooperating underwater acoustic warfare［D］.Dalian Naval Academy，2010.

［6］孟慶玉，張靜運，宋保維.魚雷作戰效能分析［M］.北京:國防工業出版社，2003.

Research on judgementalmethod about torpedo attack-intention based on bearing information

ZHENGWen-qiang，ZHANG Xin-hua，XIA Zhi-jun，ZHOU Min
(Research Center of Ocean Acoustics Information，Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China）

The researching of acoustic warfare of ship formation is an urgent problem，If you can quicklymake a judgment on torpedo attack intention to the ship formation only based on bearing information of torpedo alert，that attacking targets of torpedo is which one of the ship formation，commanders can be targeted to develop operational program and implement cooperative formation acoustic warfare，thereby greatly enhancing the viability of surface ships.On the basis of establishing the attackingmodel of acoustic homing torpedo and motion model of ship formation，his paper conducted the state division of a torpedo struck from different regions，proposed attack intention criterion，then tested it by simulation，finally analysed the factors affecting the accuracy of judgment，provided the necessary reference for the command decision of collaborative formation acoustic warfare.

formation acoustic warfare;acoustic homing torpedo;attack intention command decision

TB56

A

1672－7649(2014）05－0146－04

10.3404/j.issn.1672－7649.2014.05.030

2013－07－19;

2013－08－16

鄭文強(1988－），男，碩士研究生，研究方向為水聲與水聲對抗。