慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)對(duì)艦艦導(dǎo)彈捕捉概率的影響

高青偉,曾家有,吳芳,張千宇

(1.海軍航空工程學(xué)院指揮系,山東煙臺(tái)264001;2.海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系,山東煙臺(tái)264001)

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)對(duì)艦艦導(dǎo)彈捕捉概率的影響

高青偉1,曾家有1,吳芳2,張千宇1

(1.海軍航空工程學(xué)院指揮系,山東煙臺(tái)264001;2.海軍航空工程學(xué)院電子信息工程系,山東煙臺(tái)264001)

采用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的艦艦導(dǎo)彈作為海戰(zhàn)場(chǎng)最重要的攻擊武器,能否快速準(zhǔn)確地在艦艇上對(duì)導(dǎo)彈捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn),是影響艦艦導(dǎo)彈捕捉概率的重要因素。動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差導(dǎo)彈捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)作為的初始誤差,會(huì)隨著工作時(shí)間增長(zhǎng)不斷累加,導(dǎo)致末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)導(dǎo)彈散布誤差和航向誤差角不斷增大,將致使末制導(dǎo)雷達(dá)的捕捉概率下降。基于動(dòng)基座初始對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)導(dǎo)彈飛行控制誤差的影響,以目標(biāo)位置誤差圓分布為基礎(chǔ),建立艦艦導(dǎo)彈捕捉概率計(jì)算模型,通過不同條件的參數(shù)設(shè)置,仿真計(jì)算出某型艦艦導(dǎo)彈動(dòng)基座初始對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響。結(jié)果表明捕捉概率近似線性下降,下降值約為靜基座對(duì)準(zhǔn)時(shí)的4.2%～6.5%.

兵器科學(xué)與技術(shù);艦艦導(dǎo)彈;初始對(duì)準(zhǔn)誤差;散布誤差;目標(biāo)位置誤差;捕捉概率

DOI:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.01.009

0 引言

由于海浪、陣風(fēng)等因素的影響,艦船會(huì)產(chǎn)生搖擺,致使艦體存在橫搖、縱搖和艏搖等干擾運(yùn)動(dòng),艦艦導(dǎo)彈捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(SINS)的初始對(duì)準(zhǔn)難度比岸基對(duì)準(zhǔn)的難度大。艦艦導(dǎo)彈SINS的初始對(duì)準(zhǔn)精度將直接影響到末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)的導(dǎo)彈飛行控制誤差,從而直接影響到末制導(dǎo)雷達(dá)的捕捉概率,進(jìn)而影響艦艦導(dǎo)彈的作戰(zhàn)效能。因此艦艦導(dǎo)彈SINS初始對(duì)準(zhǔn)的精度成為艦載武器系統(tǒng)形成戰(zhàn)斗力的關(guān)鍵技術(shù),研究對(duì)準(zhǔn)精度對(duì)艦艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的捕捉概率的影響具有重要意義。

艦艦導(dǎo)彈SINS初始對(duì)準(zhǔn)是影響導(dǎo)彈命中精度和發(fā)射反應(yīng)時(shí)間的重要因素,導(dǎo)彈武器必須在初始對(duì)準(zhǔn)好后才能進(jìn)行發(fā)射。在實(shí)際應(yīng)用中,由于初始對(duì)準(zhǔn)的誤差,艦艦導(dǎo)彈發(fā)射后,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的測(cè)量值誤差會(huì)一次次向下傳播而不斷積累,最終影響導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)的導(dǎo)彈飛行控制誤差,從而,導(dǎo)彈偏離末制導(dǎo)雷達(dá)理論開機(jī)點(diǎn),目標(biāo)捕捉概率就會(huì)下降,甚至可能搜索不到目標(biāo)。本文分別建立了由初始對(duì)準(zhǔn)誤差引起的導(dǎo)彈飛行控制誤差模型和目標(biāo)捕捉概率的模型,通過仿真計(jì)算,得到對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響。

1 艦艦導(dǎo)彈慣性導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)的主要誤差分析

艦艦導(dǎo)彈SINS初始對(duì)準(zhǔn)是典型的動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn),與岸基靜基座初始對(duì)準(zhǔn)相比較,動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)技術(shù)難度更大,現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)精度與快速性的要求也越來越高。根據(jù)不同的戰(zhàn)術(shù)安排,艦艦導(dǎo)彈往往需要在不同戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)下完成不同技術(shù)要求的動(dòng)基座初始對(duì)準(zhǔn)。為了縮短對(duì)準(zhǔn)時(shí)間和提高對(duì)準(zhǔn)精度,動(dòng)基座初始對(duì)準(zhǔn)一般不采用自主式對(duì)準(zhǔn)的方法,而是利用主慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(M-INS)來對(duì)子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(S-INS)進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)的方法,即傳遞對(duì)準(zhǔn)方法。

傳遞對(duì)準(zhǔn)精度受多方面因素的影響,如匹配方法、濾波算法、載體撓曲變形以及由于彈載S-INS與艦船M-INS安裝位置的不同所產(chǎn)生的桿臂效應(yīng)等,這些因素是傳遞對(duì)準(zhǔn)技術(shù)應(yīng)用于工程時(shí)需要解決的關(guān)鍵問題。由于安裝誤差、桿臂效應(yīng)、載體撓曲變形等因素的影響,S-INS與M-INS之間存在不對(duì)準(zhǔn)角,傳遞對(duì)準(zhǔn)的主要任務(wù)是設(shè)法估計(jì)不對(duì)準(zhǔn)角誤差并盡量消除其帶來的影響。

1.1 桿臂效應(yīng)分析

當(dāng)艦船相對(duì)慣性空間產(chǎn)生角運(yùn)動(dòng)時(shí),由于艦船搖擺中心和裝載在艦船上的彈載S-INS之間存在較大的距離,艦載M-INS和彈載S-INS會(huì)敏感不同的比力和解算出不同的地速,這種現(xiàn)象稱為桿臂效應(yīng)。

一般認(rèn)為M-INS處于艦船的搖擺中心,不存在桿臂效應(yīng)問題。而S-INS安裝在艦艦導(dǎo)彈上,由于艦船的搖擺運(yùn)動(dòng),S-INS上的加速度計(jì)就能感應(yīng)到這部分搖擺運(yùn)動(dòng)帶來的離心加速度和切向加速度。因此,必須將S-INS輸出的比力和地速進(jìn)行桿臂加速度和桿臂速度的補(bǔ)償。

桿臂速度

桿臂加速度

1.2 艦船結(jié)構(gòu)撓曲變形

船體結(jié)構(gòu)變形是影響艦艦導(dǎo)彈SINS對(duì)準(zhǔn)性能的重要因素。由于船體并非完全剛體,在海浪的撞擊和長(zhǎng)期熱脹冷縮效應(yīng)的作用下,船體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變形。

艦船甲板變形引起S-INS相對(duì)于M-INS附加的角速度,變形隨時(shí)間變化時(shí),S-INS上的陀螺能測(cè)量附加角速度,M-INS則不能測(cè)量到。如圖1所示,撓曲變形角θ可分為靜態(tài)變形角τ和動(dòng)態(tài)變形角η.

圖1 艦船甲板撓性變形圖Fig.1 The deck flexible deformation of ship body

在考慮艦船撓曲變形的情況下進(jìn)行導(dǎo)航解算時(shí),其撓曲變形規(guī)律需要用2階以上的隨機(jī)過程才能加以描述。為簡(jiǎn)單起見,通常用2階馬爾可夫過程來表示。設(shè)艦體變形引起的艦艦導(dǎo)彈彈體坐標(biāo)系相對(duì)艦船坐標(biāo)系沿3個(gè)軸的變形角為θi,i=χ,y,z,則有

1.3 慣性器件的誤差模型

1.3.1 陀螺誤差模型

陀螺是運(yùn)載體角運(yùn)動(dòng)的測(cè)量器件,對(duì)SINS的姿態(tài)誤差產(chǎn)生直接的影響。陀螺誤差主要體現(xiàn)為漂移和刻度系數(shù)誤差,這兩類誤差都是隨機(jī)誤差。

刻度系數(shù)誤差一般用隨機(jī)常數(shù)來描述,即

式中:δKGi表示載體i軸上安裝的陀螺的刻度系數(shù)誤差。

根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,可以認(rèn)為陀螺漂移誤差εb主要由3部分組成:

式中:ωg為隨機(jī)白噪聲漂移,其均方差為 σg;εc為隨機(jī)常值漂移;εr為隨機(jī)1階馬爾可夫過程漂移。

1.3.2 加速度計(jì)誤差模型

加速度計(jì)的誤差主要體現(xiàn)為測(cè)量誤差和刻度系數(shù)誤差。

與陀螺的刻度系數(shù)誤差類似,加速度計(jì)的刻度系數(shù)誤差一般也可用隨機(jī)常數(shù)描述,即

式中:δKAi表示載體i軸安裝的加速度計(jì)的刻度系數(shù)誤差。

加速度計(jì)的測(cè)量誤差一般由常值偏置誤差Δ b和測(cè)量Gauss白噪聲構(gòu)成,即

1.4 動(dòng)基座傳遞對(duì)準(zhǔn)的誤差模型

濾波選取的狀態(tài)變量如下:

傳遞對(duì)準(zhǔn)濾波器模型的狀態(tài)方程可得:X·=AX+ BW.其中:δvi為M-INS和S-INS的相對(duì)速度誤差,i=χ,y,z;φa和θ分別為實(shí)際彈體坐標(biāo)系和標(biāo)稱彈體坐標(biāo)系之間的安裝誤差角和撓曲變形角;φm為計(jì)算彈體坐標(biāo)系與標(biāo)稱彈體坐標(biāo)系之間的姿態(tài)誤差角;若采用相對(duì)速度誤差方程,則為系統(tǒng)白噪聲。

圖2為艦艦導(dǎo)彈SINS動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)姿態(tài)誤差角估計(jì)曲線,從仿真結(jié)果可以看出,兩個(gè)水平誤差角的估計(jì)精度和速度相當(dāng),而航向誤差角精度約高于水平誤差角一個(gè)數(shù)量級(jí),且收斂的速度也低于兩個(gè)水平誤差角。

2 動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)艦艦導(dǎo)彈飛行控制誤差的影響

艦艦導(dǎo)彈SINS主要有兩種:激光SINS和光纖SINS.光纖(激光)陀螺儀和石英撓性加速度計(jì)沿導(dǎo)彈3軸方向安裝,因?yàn)槭枪踢B在導(dǎo)彈上的,所以測(cè)得的都是導(dǎo)彈相對(duì)于慣性空間的物理量,利用陀螺儀測(cè)量的姿態(tài)信息,將加速度計(jì)測(cè)量值分解到導(dǎo)航坐標(biāo)系中,分解后的加速度值經(jīng)兩次積分即可獲得導(dǎo)彈的速度和位置,圖3給出了SINS在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的計(jì)算框圖。

圖2 SINS傳遞對(duì)準(zhǔn)姿態(tài)誤差角估計(jì)圖Fig.2 The estimated attitude errors of SINS under transfer alignment

由該慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解算的導(dǎo)彈姿態(tài)、速度和位置誤差方程為

圖3 SINS導(dǎo)航計(jì)算方框圖Fig.3 Block diagram of the principle of SINS

由于艦艦導(dǎo)彈SINS的工作過程時(shí)間較短,其傅科振蕩與24 h振蕩的影響可以忽略不計(jì),對(duì)于在導(dǎo)彈巡航段上工作的SINS,其橫向和縱向的散布誤差在初始姿態(tài)誤差一定時(shí)隨飛行時(shí)間的函數(shù)關(guān)系如表1所示。

表1 中、短時(shí)間導(dǎo)航的位置誤差Tab.1 The position errors for medium and short time navigations

圖4為艦艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)飛行控制誤差曲線,依次為飛行控制誤差中的姿態(tài)誤差φm(見圖4(a)),速度誤差δv(見圖4(b))和位置誤差δp (見圖4(c))。

艦艦導(dǎo)彈SINS動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)后的誤差主要包括位置誤差、速度誤差和姿態(tài)誤差,其中姿態(tài)誤差對(duì)導(dǎo)彈飛行控制誤差影響最大,而在姿態(tài)誤差中,兩個(gè)水平誤差角的精度相當(dāng),航向誤差角精度約高于水平誤差角一個(gè)數(shù)量級(jí)。圖5為動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)后不同航向誤差角對(duì)導(dǎo)彈飛行控制誤差中的橫向散布誤差影響。

艦艦導(dǎo)彈SINS的動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)精度受桿臂長(zhǎng)度、載艦的撓曲變形等因素的影響,與靜基座條件下相比較,水平誤差角的精度和時(shí)間相當(dāng),差異不大,主要是航向誤差角有較大差異,但都在同一數(shù)量級(jí)。

分析圖4和圖5可知,艦艦導(dǎo)彈SINS動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)導(dǎo)彈飛行控制誤差的影響,主要取決于對(duì)準(zhǔn)誤差中的航向誤差角和飛行時(shí)間,航向誤差角越小、飛行時(shí)間越短,導(dǎo)彈飛行控制的橫向散布誤差越小。當(dāng)飛行時(shí)間一定時(shí),航向誤差角小于角分量級(jí)時(shí),橫向散布誤差與飛行時(shí)間近似線性變化,斜率變化范圍為1.30～2.60;誤差角大于角分量級(jí)時(shí),斜率變化范圍為3.03～4.33,已逐漸呈非線性變化趨勢(shì);當(dāng)航向誤差角一定時(shí),橫向散布誤差隨飛行時(shí)間增長(zhǎng)而增大;飛行時(shí)間小于15 min時(shí),橫向散布誤差與飛行時(shí)間近似線性變化,斜率變化范圍為0.20～0.53;飛行時(shí)間大于15 min時(shí),斜率變化范圍為0.65～1.46,已逐漸呈非線性變化趨勢(shì),如圖6所示。

3 基于動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差的艦艦導(dǎo)彈捕捉概率計(jì)算模型

對(duì)于采用慣性導(dǎo)航為初制導(dǎo)、雷達(dá)為末制導(dǎo)的兩級(jí)制導(dǎo)系統(tǒng)的艦艦導(dǎo)彈而言,在艦艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)工作過程中,影響捕捉概率的主要因素有目標(biāo)引導(dǎo)誤差、導(dǎo)彈飛行控制誤差、目標(biāo)機(jī)動(dòng)產(chǎn)生的誤差、目標(biāo)信息遲滯引起的誤差。

圖4 艦艦導(dǎo)彈飛行控制誤差曲線圖Fig.4 The flight control error curves of ship-to-ship missile

圖5 傳遞對(duì)準(zhǔn)航向誤差對(duì)艦艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)的橫向誤差曲線圖Fig.5 The transverse error curves of ship-to-ship missile at the end of auto-control stage with course error of TA

對(duì)于采用初、中、末復(fù)合制導(dǎo)的艦艦導(dǎo)彈而言,影響末制導(dǎo)雷達(dá)捕捉概率的主要因素除上述因素外,還有中段制導(dǎo)對(duì)末段探測(cè)器的引導(dǎo)性誤差,這種誤差和末段探測(cè)器本身探測(cè)誤差共同引起末端探測(cè)器探測(cè)誤差,直接影響末段探測(cè)器對(duì)目標(biāo)的捕獲跟蹤概率的大小[7]。文獻(xiàn)[7]對(duì)中、末交班及紅外誤差對(duì)捕獲跟蹤概率的影響進(jìn)行了深入研究。

本文以初、末兩級(jí)制導(dǎo)艦艦導(dǎo)彈為對(duì)象,重點(diǎn)研究動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響。把目標(biāo)引導(dǎo)誤差、目標(biāo)信息遲滯引起的誤差綜合為目標(biāo)指示精度誤差,把導(dǎo)彈飛行控制誤差綜合為側(cè)向偏移誤差[8-13],主要來自于動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差、慣性導(dǎo)航器件誤差和艦艦導(dǎo)彈慣性導(dǎo)航開始工作至末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)的飛行時(shí)間。

在導(dǎo)彈實(shí)際飛行中,兩類主要誤差往往是同時(shí)存在的。如圖7所示,橫向偏移距離用Deh表示。以向左橫移為例,S1H=HS2=Deh,末制導(dǎo)雷達(dá)在S1點(diǎn)開機(jī),搜索角范圍為直線S1A1和S1A2形成的扇面。

圖6 不同飛行時(shí)間和航向誤差角的橫向散布誤差Fig.6 Horizontal dispersion at different flight times and yaw error angle

圖7 兩類誤差存在時(shí)目標(biāo)機(jī)動(dòng)范圍落在搜索扇面內(nèi)的等效面積Fig.7 The equivalent target area in searching sector with platform position error and yawing angle

目標(biāo)機(jī)動(dòng)加上指示精度誤差所形成的圓落在搜索扇面內(nèi)的面積可等效為直線FG與弧線DEFG所圍的面積,其面積SDEFG等于半圓加上SFK1K2G的面積。

此外,還需要考慮艦艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí),SINS的姿態(tài)誤差對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響,在航向誤差角、橫滾誤差角和俯仰誤差角中,航向誤差角對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響尤為重要,橫滾誤差角和俯仰誤差角對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響可以忽略,主要是因?yàn)楹较蛘`差角直接影響到艦艦導(dǎo)彈的方位搜索,從而影響捕捉概率。而姿態(tài)誤差中的航向誤差角同樣主要來源于動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差、慣性導(dǎo)航器件誤差和艦艦導(dǎo)彈的飛行時(shí)間[14-19]。

綜合考慮各種誤差因素(主要考慮橫向偏移誤差和導(dǎo)彈航向誤差角),目標(biāo)捕捉概率計(jì)算模型如圖7所示。從圖7中可以看出,當(dāng)航向誤差角偏左和偏右時(shí),對(duì)目標(biāo)捕捉概率的計(jì)算也隨之變化,考慮動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)航向誤差角誤差影響,此時(shí),捕捉概率為

式中:Dhs為末制導(dǎo)雷達(dá)搜索距離;αyaw為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的航向誤差;Ein為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差; vt為目標(biāo)速度;vm為導(dǎo)彈速度;Et為目標(biāo)的指示誤差;td為延遲時(shí)間;T為導(dǎo)引頭搜索周期。

4 仿真算例

4.1 參數(shù)設(shè)置

圖8 Dfs=160 km時(shí)靜基座對(duì)準(zhǔn)下的捕捉概率Fig.8 Acquisition probability under static base for Dfs=160 km

圖9 Dfs=160 km時(shí)動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)下的捕捉概率Fig.9 Acquisition probability under moving base for Dfs=160 km

圖10 Dfs=240 km靜基座對(duì)準(zhǔn)下的捕捉概率Fig.10 Acquisition probability under static base for Dfs=240 km

4.2 結(jié)果分析

由圖8～圖13可知,艦艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)的捕捉概率不僅受對(duì)準(zhǔn)誤差所引起導(dǎo)彈飛行控制誤差影響,還受末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)導(dǎo)彈的姿態(tài)誤差角的影響,尤其是航向誤差角的影響。

當(dāng)橫向散布誤差為右向時(shí),同向的航向誤差角下的捕捉概率要大于異向的航向誤差角,且隨著航向誤差角的逐漸增大而增大。飛行距離分別為160 km、240 km、320 km時(shí),靜基座條件下當(dāng)二者的差值分別為0.042 54、0.076 76、0.104 48,動(dòng)基座條件下二者的差值分別為0.044 72、0.079 44、0.110 76.

在飛行距離一定時(shí),在同等精度的航向誤差角下,不管誤差角偏左或偏右,動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)下的末制導(dǎo)雷達(dá)捕捉概率都要低于靜基座對(duì)準(zhǔn)。飛行距離分別為160 km、240 km、320 km時(shí),航向角偏右時(shí),靜、動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)條件下的捕捉概率平均差分別為0.028 744、0.035 186、0.046 062,航向角偏左時(shí)分別為0.030 852、0.037 128、0.050 728.

當(dāng)飛行距離和橫向散布誤差逐漸增大時(shí),不管艦艦導(dǎo)彈的航向誤差角偏左或偏右,末制導(dǎo)雷達(dá)的捕捉概率都隨著減小,近似線性下降,近似等差為0.02.

圖11 Dfs=240 km動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)下的捕捉概率Fig.11 Acquisition probability under moving base for Dfs=240 km

圖12 Dfs=320 km靜基座對(duì)準(zhǔn)下的捕捉概率Fig.12 Acquisition probability under static base for Dfs=320 km

圖13 Dfs=320 km動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)下的捕捉概率Fig.13 Acquisition probability under moving base for Dfs=320 km

5 結(jié)論

由于載艦運(yùn)動(dòng)的影響,艦艦導(dǎo)彈SINS的動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)的精度和速度都低于靜基座對(duì)準(zhǔn)。而動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)誤差作為SINS的初始誤差,隨著其工作時(shí)間的增長(zhǎng)不斷累加,導(dǎo)致末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)時(shí)散布誤差和導(dǎo)彈的航向誤差角不斷增大,由近似線性向非線性逐漸變化,進(jìn)而致使末制導(dǎo)雷達(dá)的捕捉概率近似線性下降,下降值約為靜基座對(duì)準(zhǔn)時(shí)的4.2%～6.5%.

References)

[1]高青偉,趙國(guó)榮,王希彬.傳遞對(duì)準(zhǔn)中載艦撓曲變形和桿臂效應(yīng)一體化建模與仿真[J].航空學(xué)報(bào),2009,30(11): 2172-2178.GAO Qing-wei,ZHAO Guo-rong,WANG Xi-bin.Incorporate modeling and simulation of transfer alignment with flexure of carrier and lever-arm effect[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2009,30(11):2172-2178.(in Chinese)

[2]徐仕會(huì),馮培德,馬紅日.慣導(dǎo)系統(tǒng)在動(dòng)基座上的對(duì)準(zhǔn)研究[J].兵工學(xué)報(bào),2008,29(7):887-890.XU Shi-hui,FENG Pei-de,MA Hong-ri.Research on INS alignment with disturbing motion base[J].Acta Armamentarii,2008,29(7):887-890.(in Chinese)

[3]岳亞洲,李四海,張亞崇,等.機(jī)載主子慣導(dǎo)間誤差角估計(jì)的差分慣性濾波器設(shè)計(jì)及性能分析[J].航空學(xué)報(bào),2013,34 (10):2402-2410.YUE Ya-zhou,LI Si-hai,ZHENG Ya-chong,et al.Different inertial filter design and performance analysis for estimation of mis-alignment angle between airborne master INS and slave INS[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2013,34(10):2402-2410.(in Chinese)

[4]聶永芳,馮林平,施建禮.新誤差分析方法對(duì)艦艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)使用的影響[J].艦船電子工程,2012,32(7):57-59.NIE Yong-fang,FENG Lin-ping,SHI Jian-li.Inflenence of a new error measure on the anti-ship missile operation[J].Ship Electronic Engineering,2012,32(7):57-59.(in Chinese)

[5]劉毅,劉志儉,呂新廣.初始對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)慣性制導(dǎo)誤差影響的簡(jiǎn)化算法[J].航天控制,2006,24(2):30-33.LIU Yi,LIU Zhi-jian,LYU Xin-guang.A simplified algorithm for calculating the influence of initial alignment error on inertial guidance error[J].Aerospace Control,2006,24(2):30-33.(in Chinese)

[6]程明文,劉勇志.初始對(duì)準(zhǔn)誤差對(duì)目標(biāo)落入概率影響的簡(jiǎn)化分析[J].電光與控制,2010,17(10):90-92.CHENG Ming-wen,LIU Yong-zhi.Influence of initial alignment error of missile on target acquisition probability[J].Electronics Optics&Control,2010,17(10):90-92.(in Chinese)

[7]郭少軍,陸斌.中末交班及紅外誤差對(duì)捕獲跟蹤概率的影響分析[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2011,31(4):30-33.GUO Shao-jun,LU Bin.The analysis of track and acquisition probability influenced by mid-terminal handover error and infrared device error[J].Journal of Projectiles,Rockets,Missiles and Guidance,2011,31(4):30-33.(in Chinese)

[8]曾家有,宋友凱,嚴(yán)建鋼.基于目標(biāo)位置誤差圓分布的艦艦導(dǎo)彈捕捉概率計(jì)算模型[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù),2010,17(2):55 -58.ZENG Jia-you,SONG You-kai,YANG Jian-gang.Acquisition probability computing model of anti-ship missile based on circularity distribution of target position error[J].Tactical Missile Technology,2010,17(2):55-58.(in Chinese)

[9]曾家有.各種因素對(duì)現(xiàn)在點(diǎn)射擊方式反艦導(dǎo)彈捕捉概率的影響分析[J].兵工學(xué)報(bào),2011,32(6):719-724.ZENG Jia-you.Influence analysis of various factors to acquiring probability of anti-ship missile with shooting at target's immediate position[J].Acta Armamentarii,2011,32(6):719-724.(in Chinese)

[10]曾家有,汪浩,孫濤.反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)最小方位搜索范圍確定模型[J].航空學(xué)報(bào),2009,30(12):2411-2415.ZENG Jia-you,WANG Hao,SUN Tao.Model on confirming the minimal searching angle of terminal guidance radar of anti-ship missile[J].Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2009,30(12):2411-2415.(in Chinese)

[11]陳力,張樹森,李軍林.反艦導(dǎo)彈目標(biāo)捕捉概率影響因素分析[J].火力與指揮控制,2010,35(6):86-93.CHEN Li,ZHANG Shu-sen,LI Jun-lin.The analysis on factors to affect the acquiring probability of anti-ship missile to target [J].Control and Direction of Firepower,2010,35(6):86-93.(in Chinese)

[12]徐建志.反艦導(dǎo)彈捕捉能力建模與仿真[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2008,20(4):874-877.XU Jian-zhi.Modeling and simulating for anti-ship missile's catching capability[J].Journal of System Simulation,2008,20(4):874-877.(in Chinese)

[13]Lu F X,Wu L.Calculation of the potential distribution area of the target in bi-station bearing crossing locating[C]//2008 Congress on Image and Signal Processing.Sanya,China:IEEE,2008:422-425.

[14]常皓,徐文旭,齊占元.導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程誤差傳遞及末制導(dǎo)捕獲概率分析[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2008,28(3):81-84.CHANG Hao,XU Wen-xu,QI Zhan-yuan.Analysis of the eachposition error on operational process and the terminal guidance missile's probability acquisition[J].Journal of Projectiles,Rockets,Missiles and Guidance,2008,28(3):81-84.(in Chinese)

[15]趙輝,沈閩鋒,許士海.反艦導(dǎo)彈超視距攻擊捕捉概率模型研究[J].艦船電子工程,2008,28(1):56-58.ZHAO Hui,SHEN Min-feng,XU Shi-hai.Studies on model of target catching probability for anti-ship missile over the horizon [J].Ship Electronic Engineering,2008,28(1):56-58.(in Chinese)

[16]汪新剛.反艦導(dǎo)彈目標(biāo)捕捉概率模型分析[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù),2006(3):104-106.WANG Xin-gang.Model analysis of target capture probability for anti-ship missile[J].Control Technology of Tactical Missile,2006(3):104-106.(in Chinese)

[17]王光輝.末制導(dǎo)雷達(dá)初始搜索點(diǎn)對(duì)目標(biāo)捕捉概率的影響[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2002,22(3):135-137.WANG Guang-hui.Capture probability emulation of homing radar beginning to search at different position[J].Transaction of Missile Rocket and Guidance,2002,22(3):135-137.(in Chinese)

[18]趙建軍,王光輝.反艦導(dǎo)彈自控終點(diǎn)誤差散布及其改進(jìn)[J].火力與指揮控制,2003,28(5):12-14.ZHAO Jian-jun,WANG Guang-hui.The error spreading and improving of auto-control terminal point of anti-ship missiles[J].Fire Control&Command Control,2003,28(5):12-14.(in Chinese)

[19]徐建萍,湯國(guó)建.反艦導(dǎo)彈目標(biāo)捕捉概率的研究[J].戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈控制技術(shù),2008(6):45-48.XU Jian-ping,TANG Guo-jian.Research on acquisition probability of anti-ship missile[J].Control Technology of Tactical Missile,2008(6):45-48.(in Chinese)

Influence of Alignment of Moving Base for INS on Acquisition Probability of Homing Radar for Ship-to-ship Missile

GAO Qing-wei1,ZENG Jia-you1,WU Fang2,ZHANG Qian-yu1
(1.Department of Command,Naval Aeronautical and Astronautical University,Yantan 264001,Shandong,China; 2.Department of Electronic and Information Engineering,Naval Aeronautical University,Yantai 264001,Shandong,China)

The shipborne ship-to-ship missile with INS is an important attacking weapon in naval battle.Therefore,the rapid and accurate initial alignment of ship's INS(SINS)on moving ship becomes one of the critical technologies for the shipborne anti-ship missiles.As the initial error of SINS,the alignment error is accumulating over time,which can make the missile dispersion and yaw error angles increase,resulting in the decrease in the acquisition probability of homing radar.Considering the effect of initial alignment error on auto-control terminal error,a calculation model of acquisition probability for ship-toship missile is established based on the model of target position error.The influence of initial error of a certain ship-to-ship missile on target acquisition probability is analyzed by setting the different conditions and parameters.The results show that the probability is decreased linearly with 4.2%～6.5%of static alignment.

ordnance science and technology;ship-to-ship missile;initial alignment error;disperse error;target position error;acquisition probability

V249.32+2;TG156

A

1000-1093(2016)01-0056-08

2015-04-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61473306)

高青偉(1978—),男,講師。E-mail:qwdatabase@163.com;曾家有(1972—),男,副教授。E-mail:zengjiayou@sohu.com