潜艇目标大散布条件下鱼雷搜索弹道仿真

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｅｌｅｃｔｓ ｄｏｕｂｌｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｅｔｏｒｙ－ ｆｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｆｉｘｅｄ ｔｉｍｅ ｅｎｌａｒｇｅｄ ｃｉｒｃｌｅ
ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ， ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｏｒｐｅｄｏ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍ ｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ ｍ ｅｔｈｏｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｒｇｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ；ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ；ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ
０ 引 言
火 箭 助 飞鱼 雷 具 有 飞行 速 度 快 、射 程 远 等 特 点 ， 能够缩 小 由于鱼 雷水 下 长 时 间航 行 而 导 致 的 目标 散 布误 差 ，但是 由于 目标 距 离较 远 ，目标 信息 质量 较差 ， 目标散 布 误差 较 大 ，而 作 为 火 箭 助 飞 鱼 雷 战 斗 载荷 ， 空 中飞行 过程 也 会 带 来 一 定 的 入 水散 布误 差 。为 了 适 应这 种 目标 大散 布特 点 ，鱼 雷应合 理 规划 相应 的搜 索 弹道 ，提 高 鱼雷 的发 现概 率 。
ｔｏｒｐｅｄｏ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｄｅｆｉｎｉｔｅ ｃｏｎｓｕｈ ｆｏｒ ｔｏｒｐｅｄｏ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ．
第 ３３卷 第 ７期 ２０１１年 ７ 月
舰 船 科 学 技 术
ＳＨ ＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．７ Ｊｕ１．，２０１１
潜艇 目标大散布 条件下 鱼雷 搜索弹道仿真
丁 振 东 （海 军装备 部 西安 军事 代表局 ，陕 西 西安 ７１００５４）
２）定 时扩 展 圆形 当鱼雷 采用 定 时扩 展 圆形 时 ，自导作 用距 离 分别 取 １ ０００ ｍ，１ ５００ Ｉｎ，２ ０００ Ｉ ｎ时 ，在 ４种 目标散 布特 性工 况 条 件 下 ，采 用 蒙 特 卡 罗法 统 计 计 算 １００次 ，鱼
雷发 现概 率 与旋 回时间 的关 系见 图 ４～图 ６。
② 定 时扩展 圆形 鱼 雷 开 始 先 以 ２０。／ｓ角 速 度 旋 回一 定 时 间 ，然 后 再 以 １０。／ｓ角 速 度 旋 回 完 此 时 间 ，接 着 以 ５。／ｓ 角 速 度 旋 回完 此 时 间 ，而 后 依 次 以 ２．５。／ｓ角 速 度 旋 回完 此 时 间 ，以 １．２５。／ｓ角 速 度 旋 回 完 此 时 间 ， 最 后 以 ０．６２５。／ｓ角 速 度 旋 回 ，直 到 发 现 目标 或 航 程 耗 尽 。 １．２ 仿真 计算 结 果分析 １）定角 度扩 展 圆形 当 鱼雷采 用定 角度 扩展 圆形 时 ，自导 作用距 离 分 别取 １ ０００ ｍ，１ ５００ ｍ，２ ０００ ｍ时 ，在 ４种 目标 散 布 特性 工 况 条件 下 ，采用 蒙 特 卡 罗法 统 计计 算 １００次 ， 鱼雷 发现 概率 与旋 回定 角 的关 系见 图 １～图 ３。
① 定 角 度扩 展 圆形 鱼雷 开始 先 以 ２０。／ｓ角速 度旋 回一定 角 度 ，然 后 再 以 １０。／ｓ角 速 度 旋 回完 此 角度 ，接 着 以 ５。／ｓ角 速
度旋 回完 此 角度 ，而 后 依 次 以 ２．５。／ｓ角 速 度旋 回 完 此角 度 ，以 １．２５。／ｓ角 速 度 旋 回 完 此 角 度 ，最 后 以 ０．６２５。／ｓ角 速度 旋 回 ，直 到发 现 目标或航 程耗 尽 。
在 现代 网络 中心 战条 件下 ，除 了依 据舰 艇 自身探 测信 息 ，依 据外 部 指示 目标 信 息 的鱼雷 攻击 也显 得 十 分重 要 。与舰艇 自身探 测 器探测 攻 击 目标相 比 ，外部 指示 目标信 息鱼 雷 攻 击 的主 要 特 点 是 ：目标 距 离 远 ， 一 般 在 自身 声 呐探测 范 围 的外部 信 息不 连续 ，不 能按 固定 的时 间间 隔多 次获 得 目标 的位 置信 息 ，目标 信息 质量 差 ，目标 散 布误 差较 大 。
第 ７期
丁振 东 ：潜艇 目标 大散 布 条件 下 鱼 雷搜 索弹道 仿 真
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图 ３ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 ２ ０００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回定 角 的关 系
Ｆｉｇ．３ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ｆｏｒ ２ ０００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ
在这 些 目标散 布误 差较 大 条件 下 ，鱼雷发 现 概率 与搜索 弹 道形 式 、自导作 用 距 离 、目标 散 布 特 性 等 密 切 相关 ，因此 ，有必 要 就 目标 大 散 布 条件 下 鱼 雷 发 现 概 率进 行深 入 的研 究 。本文 考虑 到 目标 大散 布特 性 ， 采 用 蒙特 卡罗 法 （统 计模 拟 法 ）对 鱼 雷 发 现概 率 进 行 仿 真计 算 ，根据 鱼 雷发 现概率 对 鱼雷 搜索 弹道 进行 合 理 优化 。
收 稿 日期 ：２０１１—０５—１７ 作 者 简 介 ：丁 振 东 （１９６１一），男 ，高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 鱼 雷 总体 技 术 研 究 。
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舰 船 科 学 技 术
第 ３３卷
问题 。其仿 真计 算条 件如 下 ： １） 目标 初 始条 件 目标 速 度 服 从 ３～３０ ｋｎ均匀 分 布 ，目标 匀 速 直
图 ２ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 Ｉ ５００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回定 角 的 关 系
Ｆｉｇ．２ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆ ｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ｆ ｏ ｒ １ ５００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ
摘 要 ： 针对 潜艇 目标大散布条件 ，选取定角度扩展 圆形和定 时扩展 圆形 ２种搜 索弹道 形式 ；对 于不同 目标
散 布 大 小 、不 同的 自导 作 用 距 离 ，采 用 蒙 特 卡 罗 法 对 鱼 雷 发 现 概 率 进 行 仿 真 计 算 ；根 据 仿 真 计 算 结 果 对 鱼 雷 搜 索 弹 道
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图 １ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 １ ０００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回定 角 的关 系
Ｆｉｇ．１ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ｆｏｒ １ ０００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ
图 ５ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 １ ５００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回 时 间 的 关 系
Ｆｉｇ．５ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｉｘｅｄ ｔｉｍｅ ｆｏｒ １ ５００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍ ｉｎｇ ｒａｎｇｅ
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｔｏｒｐｅｄｏ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
ＤＩＮＧ Ｚｈｅｎ－ｄｏｎｇ
（Ｘｉ’ａｎ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ａｇｅｎｔ’Ｓ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｍａｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ ７ １００５４，Ｃｈｉｎａ）
航 ； 目标 航 行 深 度 Ｙ ：５０～２００ ｍ； 目标航 向服 从 ０。～３６０。均匀 分布 ； 本 文 采 用 椭 圆分 布 来 描 述 目ｅｘｐ卜 Ｌ ÷ｚ（ ＼ 要： ＋差： １／】。
其 中 ， 为 目标 纵 向偏 差 （即 目标 初始 方 位 线 上 ）；Ｙ 为 目标横 向偏 差 （垂 直于 目标初 始 方 位 线 上 ）；ｏｒ 为 目标 在 纵 向上 的散 布均 方 差 ；ｏ ｒ 为 目标 在 横 向上 的 散布 均方 差 。
１ 仿 真 计 算 条 件及 结 果 分 析
１．１ 仿 真计 算条 件 鱼 雷在 目标 大 散 布 条件 下 的发 现 概 率 计 算 通 常
可 以采 用 理 论 分 析 法 （解 析 法 ）… 和 蒙 特 卡 罗 法 ２ 种 。 由于其 弹道 涉 及 因素 较 多 ，研 究 起 来 比较 复 杂 ， 一 直是 个难 点 问题 。对 于这样 复 杂 的系统 ，采 用解 析 法计 算 射击 效率 ，工 作 量 往 往 很 大 ，有 时 可 能 无 法解 决 。 因此 ，本 文采 用 蒙特 卡罗 法分 析研 究其 发 现概率
进 行 了合 理 优 化 ，仿 真 结 果 可 为 目标 大 散 布条 件 鱼 雷 搜 索 弹 道 设 计 提 供 一 定参 考 。
关 键词 ： 大散 布 ；搜 索弹道 ；发现概 率
中 图分 类 号 ： ＴＪ６３
文 献 标 识 码 ： Ａ
文章编 号 ： １６７２—７６４９（２０１１）０７—００８７—０３ ＤＯＩ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１１．０７．０２１
在仿 真 计算 中 目标 散 布 初 始 特 性 共 分 为 以 下 ４ 种 工 况 ：
工 况 １ ｏｒ ＝１ ０００ ｍ， ＝１ ０００ ｍ； 工 况 ２ ｏｒ ＝１ ５００ ｍ，ｏｒ ＝１ ０００ ｍ； 工 况 ３ ｏ ｒ ＝１ ０００ ｍ，Ｏｒ ＝１ ５００ ｍ； 工 况 ４ Ｏ ｒ ＝１ ５００ ｍ，Ｏ ｒ ＝１ ５００ ｍ。 ２）鱼雷 初 始条 件 以国外某 典 型轻 型鱼 雷为 对象 进行 仿真 计算 ，初 始条 件 如下 ： 速 度 ：４２ ｋｎ； 航程 ：９ ７００ ｍ； 自导作用 距 离 ：１ ０００ ｍ，１ ５００ ｍ，２ ０００ ｍ； 自导 搜索 扇 面半 角 ：Ａ＝１５。； 鱼 雷初始 搜 索深度 Ｙ ：８０ ｍ。 为简 化起 见 ，鱼雷 发现 目标 潜艇 条件 为 目标 在鱼 雷 自导作 用距 离 扇面 范 围 内。 ３）鱼雷 搜索 弹道 意 大 利 的 Ａ２４４／Ｓ电 动 力 鱼 雷 ，俄 罗 斯 的 ＡＩＩＰ２３９火 箭助 推 鱼 雷 和美 国 的 ＭＫ４６热 动 力 鱼 雷 在航 空反 潜使 用 时搜索 时 基本 上采 用 圆周搜 索 ，反潜 机编 队需 要 在 ３６０。范 围应 召 ，反 潜 搜 索 时 一 般 采 用 扩 展 方形 、扩 展 圆形 及扩 展 螺 旋 形 ，考 虑 到鱼 雷 工 程 实 现性 ，本 文鱼 雷搜 索 弹道采 用扩 展 圆形 。 在仿 真计 算 时鱼 雷 扩 展 圆形 搜 索 弹 道 采 用 ２种 弹道 形式 ：