多平台条件下目标指示精度分析方法

刘 镝,黄 颖,王 飞

(1.解放军91404部队,秦皇岛066001;2.解放军95936部队,开封 475001)

0 引 言

水面舰艇作战系统的一个重要任务就是向武器系统提供目标指示,即把确定的目标参数实时地传递给武器系统。随着导弹武器攻击距离的不断延伸,武器系统对目标指示精度的要求也愈来愈高,传统的目标信息完全来自于本舰的单平台作战模式已无法满足现代海战的要求,需更多地依靠其它平台提供的目标指示信息,即实现多平台信息共享条件下的作战。多平台条件下目标指示的准确程度将直接影响着水面作战舰艇武器系统的作战效能。

目标指示精度是指在目标指示中,系统给出的目标坐标参数与目标实际坐标参数的符合程度。目标坐标参数是由探测系统探测,经指挥控制系统处理后传递给武器系统的。因此,目标指示精度作为后端武器系统对前端的探测系统及指挥控制系统性能的一种约束条件,对分析探测系统和指挥控制系统的整体性能及对其进行考核有积极意义。本文主要讨论多平台中单探测平台与单武器平台之间进行点对点信息传输时目标指示精度的分析方法。

1 目标指示精度的通常分析方法

目标指示精度常以相对于武器平台的方位(A)和距离(R)2个相对坐标参数的符合程度来考核(如图1)。这2个参数同样适用于考核探测系统跟踪精度的指标。单平台水面舰艇的探测系统和武器系统同处一个平台,所选参数对探测系统和武器系统意义一致,可作为探测、指挥控制系统整体性能的分析、考核指标,而多平台条件下仅用方位和距离2个相对坐标参数来考核则存在着很大的局限性。

图1 目标相对武器平台的方位、距离

2 多平台目标指示特点分析

多平台是指探测系统与武器系统的平台分离。这样,探测平台、武器平台以及目标三者的相对位置关系就会影响到目标指示精度,仅用相对于武器平台的位置坐标参数来考核指挥控制系统的性能显然是不够全面的。

按不同影响方式,主要对两种典型位置情况加以讨论。其它随机位置情况,则可在此基础上通过正交分解的方法加以分析。

2.1 探测平台、武器平台和目标三点共线

三点共线,又可分为探测平台在武器平台与目标之间和在武器平台后方两种情况。实际作战中,目标处于探测平台和武器平台之间的情况几乎不会出现,在此不进行讨论。

图2中,探测误差应为 A′和R′2个参数与实际值的差,即探测精度。在此种情况下,A′和R′的测量误差——ΔA′和 Δ R′对目标指示中 A 和R 的影响,通过图3说明。

图2 探测平台、武器平台目标共线

图3 探测误差对目标指示精度的影响示意图1

图中W点为武器平台位置,D点为探测平台位置,T点为目标位置。探测系统对目标的探测误差点的分布,应在以T点为中心的某个椭圆内。每个误差点的分布可正交分解为与探测视在方向垂直的横向线误差和与探测视在方向顺向的纵向线误差,探测系统的角测量误差和距离测量误差分别决定了这2个线误差的大小。

图3中,探测系统角测量误差为 ΔA′,由此引起的误差点横向分布线误差为ΔL′,该误差反映在武器平台上,引起的角误差为ΔA;探测系统距离测量误差为Δ R′,由此引起的误差点纵向分布线误差为Δ R′,该误差反映在武器平台上,引起的距离误差仍为 Δ R 。

显然,ΔA＜ΔA′,这说明由探测系统角测量误差引起的横向线误差反映在武器平台上,角误差将会“减小”,而距离误差不变。

图4 探测误差对目标指示精度的影响示意图2

同理,当探测平台位于目标到武器平台的延长线上,如图 4所示,ΔA＞ΔA′,由探测系统角测量误差引起的横向线误差反映在武器平台上,角误差将会“放大”,而距离误差不变。由以上分析,当探测平台、武器平台和目标三点共线时,对武器平台上指挥控制系统的目标指示精度、距离精度与探测系统距离测量精度一致,方位精度应是关于探测系统角测量精度以及相对位置关系的函数:

2.2 探测平台位于武器平台和目标侧方

同样先以典型位置关系进行讨论,设定探测平台与目标连线垂直于武器平台与目标连线。

该情况下,如图5所示。由探测系统角测量误差ΔA′引起的误差点横向分布线误差ΔL′,反映在武器平台上,则体现为纵向线误差,误差性质也转换为距离误差Δ R;而由距离测量误差ΔR′引起的纵向线误差,反映在武器平台上,则体现为横向线误差,误差性质也转换为角误差ΔA。

图5 探测误差对目标指示精度的影响示意图3

由以上分析,当探测平台位于武器平台和目标连线侧方时,对于武器平台上指挥控制系统的目标指示精度、距离精度应是关于探测系统角测量精度以及相对位置关系的函数:

方位精度应是关于探测系统距离测量精度以及相对位置关系的函数:

2.3 随机位置情况下探测误差对目指精度的影响

实际作战中,探测平台的位置将是在一定区域内随机出现的,对误差可按正交分解的方法进行分析,如图6所示。

图6 探测误差对目标指示精度的影响示意图4

结合前2节方法,探测系统的角测量误差和距离测量误差分别表示为相对于探测平台的横向线误差和纵向线误差。将这2种误差分解为相对于武器平台的横向线误差和纵向线误差后进行矢量合成,则可得最终相对于武器平台的角误差和距离误差。

3 分析结论

通过以上讨论,对于多平台条件下目标指示精度,可以得到以下结论:

(1)在多平台条件下,仅以相对于武器平台的方位和距离2个参数作为考核指标,形成对指挥控制系统性能的1个约束条件,这显然不全面、不客观,即使武器平台和目标的相对位置不变,探测平台的位置改变也会引起目标指示精度的改变。

(2)探测系统也包含于“给出目标坐标参数”的“系统”之内,目标指示精度应是针对包括探测系统和指挥控制系统在内的所有为武器系统提供目标信息的系统的考核指标。

(3)目标指示是服务于武器系统的,因此,采用哪些参数作为考核目标指示精度的指标,应主要参考武器系统解算所需的目标信息参数。在多平台条件目标指示情况下,除方位和距离外,还应以目标指示信息和实际位置的绝对坐标距离差作为考核指标。该参数与武器平台和探测平台的相对位置无关,可直观显示整个系统提供的目标指示信息的质量。从约束探测系统的性能角度来看,该参数作为目标指示精度的考核指标更具有客观性。

(4)还可考虑目标指示过程中,各平台相对位置关系,按照上一节讨论方法对目标指示精度进行分析,以利于对系统性能的综合考查。

4 结束语

方位、距离仍然是目前导弹武器系统进行目标解算的主要参数,因此,提高这2个参数的指示精度也是提高武器系统作战效能的要求。本文通过分析得出,对于相同的探测系统,采用不同的作战使用方式,将对目标指示精度带来不同影响。

(1)探测平台不宜过于靠后。探测平台在武器平台后方,将使角测量误差在武器平台上被“放大”,导致目标指示精度的降低。采用探测平台前突的方法,理论上将会获得高于探测系统精度的目标指示精度,但对于前突的兵力将会增大被攻击的危险性。

(2)探测平台位于侧方有利于提高武器系统效能。当探测平台处于武器平台和目标侧方,探测系统的角探测精度和距离探测精度对武器平台的目标指示精度影响将会互换。随着探测距离的增加,角测量误差引起的横向线误差将明显增大,而距离测量误差则变化较小。相对于武器平台,这种变化转换为距离误差明显增大,而角误差变化较小。通常情况下,对武器系统,角误差的影响要大于距离误差的影响,由此,探测平台位于武器平台和目标侧方,是有利于提高武器系统效能的。

由以上分析,探测平台的位置处于武器平台侧前方时,对于减小探测误差的影响、保证目标指示数据的质量较为有利。因此,在作战使用中,兵力配置可以此为参考。对目标指示精度的分析不仅是对作战系统性能的分析依据,还将为多平台兵力的作战使用提供理论依据。

多平台条件下的作战已经成为现代海战的典型方式,随着协同作战方式和兵力配置方式的不断发展,作战系统目标指示精度的含义将会有更广泛的理解,对其的分析研究工作也必将深入开展。

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