基于方位信息的鱼雷攻击意图判别方法研究

郑文强，章新华，夏志军，周 敏

(海军大连舰艇学院水声信息研究中心，辽宁大连 116018）

基于方位信息的鱼雷攻击意图判别方法研究

郑文强，章新华，夏志军，周 敏

(海军大连舰艇学院水声信息研究中心，辽宁大连 116018）

舰艇编队水声对抗的相关研究是急需解决的问题，如果能够通过仅有鱼雷报警方位信息快速做出鱼雷对舰艇编队攻击意图的判断，即鱼雷攻击哪一艘舰艇，指挥员则可以有针对性的制定作战方案实施编队协同水声对抗，从而大大增强水面舰艇的生存能力。该文在建立声自导鱼雷攻击模型和舰艇编队运动模型的基础上，划分鱼雷从不同区域来袭时的态势，提出攻击意图的判断准则，并且通过仿真验证，分析了影响判断准确度的因素，为编队协同水声对抗指挥决策提供必要参考。

编队水声对抗;声自导鱼雷;攻击意图;指挥决策

0 引言

未来海战将是以信息控制为中心的全方位、一体化战争，协同作战、快速反应、系统化、一体化的对抗将成为制胜的关键，编队作战成为必然的选择。然而，海上舰艇编队面临的水下威胁 (潜艇、鱼雷）日益严峻，为了保证舰艇编队有效完成作战任务，最大程度地发挥编队综合作战能力，提高编队对水下威胁防御能力，进行舰艇编队水声对抗研究尤为重要［1－2］。

潜艇对编队进行鱼雷攻击时，会因为声呐方位分辨率和距离的影响，导致无法分辨出编队内的具体舰艇，进而攻击舰艇编队的声学中心。当鱼雷来袭时，编队内的各舰会提供鱼雷报警方位 (距离）信息，指挥员根据有限的信息很难做出快速准确的决策。如果能够通过仅有的方位信息快速做出鱼雷对舰艇编队攻击意图的判断，即鱼雷攻击的具体目标舰艇，则有助于指挥员有针对性的制定作战方案实施编队协同水声对抗，从而大大增强舰艇编队的生存能力。目前，关于鱼雷攻击意图方面的研究国内外鲜有文献提及，本文针对声自导鱼雷攻击意图的判断对编队水声对抗方面的研究具有一定的参考价值。

1 战术想定及主要数学模型

编队由3艘具有水声对抗能力的舰艇组成，各舰配备相应的水声探测设备，对鱼雷具有报警能力，1号舰位于0号舰左舷30°，距离3 nmile，2号舰位于0号舰右舷30°，距离3 n mile，1号舰和2号舰相距3 nmile。编队坐标系如图1所示，惯性坐标系以报警时0号舰的舰位为坐标系原点O点，正东为X轴正方向，正北为Y轴正方向;舰艇编队初始航向取正北为0°，航速为v匀速直航。q，d分别为声自导鱼雷所在编队2号舰的舷角、距离。T为鱼雷报警时所在位置，采用提前角法向预定方位射击，在捕获目标前以速度vt匀速直线搜索，ct为鱼雷被引导的攻击航向，φ为有利提前角。

图1 编队坐标系Fig.1 The formation coordinate

根据编队队形得出2号舰初始位置坐标分别为(各舰间距a=3 n mile）:

2 不同区域的鱼雷攻击态势划分

编队对抗时，有可能1艘舰艇对鱼雷进行报警，也有可能多艘舰艇进行报警，不同的对抗态势，鱼雷的攻击意图可能不同。考虑到潜艇平台声呐总是先于舰艇编队发现目标，即鱼雷发射点方位近似等于鱼雷报警方位。当鱼雷发射距离6 n mile时，鱼雷在2号舰20°～40°和80°～100°方位上无法分辨邻近舰艇［5］。以中线为界对编队不同区域来袭鱼雷进行区域划分。

A区域:鱼雷位于2号舰报警舷角－20°～20°，处于声呐盲区，只有1号舰进行有效鱼雷报警。

B区域:鱼雷位于2号舰报警舷角20°～40°，无法分辨出0、2号舰艇，即攻击1号舰和较近的2号舰。由于0号舰与2号舰相对于鱼雷的方位相近，且距离鱼雷更远，于是选择1，2号舰报警信息。

C区域:鱼雷位于2号舰报警舷角40°～80°，可分辨出舰艇编队，一般情况下，潜艇发射的鱼雷都是攻击噪声辐射强度较大的目标，基本不会穿过舰艇编队攻击远端的舰艇。只可能攻击1，2号舰，选择1，2号舰报警信息。

D区域:鱼雷位于2号舰报警舷角80°～100°，无法分辨出1，2号舰艇，即攻击0号舰和较近的2号舰。由于1号舰与2号舰相对于鱼雷的方位相近，且距离鱼雷更远，于是选择0，2号舰报警信息。

E区域:鱼雷位于2号舰报警舷角100°～140°，可分辨出舰艇编队，同上原因只可能攻击0，2号舰，选择0，2号舰报警信息。

F区域:鱼雷位于0号舰报警舷角100°以下、2号舰报警舷角170°以内区域，可分辨出舰艇编队，同上原因只可能攻击0，2号舰，选择0，2号舰报警信息。

G区域:鱼雷位于0号舰报警舷角100°以下、2号舰报警舷角－170°～－150°区域，可分辨出舰艇编队，同上原因只可能攻击0，2号舰，选择0，2号舰报警信息。

图2 鱼雷攻击区域划分Fig.2 The division of torpedo attack regions

3 鱼雷攻击目标判断准则

首先，假定被攻击舰艇为2号舰，给出不考虑误差的判断准则。

A区域:只有1艘舰艇进行有效鱼雷报警，无法判断。

B区域:1，2号舰鱼雷报警方位变化率同时为正，选择变化率小的为鱼雷攻击目标。

C区域:1，2号舰鱼雷报警方位变化率同时为正，选择变化率小的为鱼雷攻击目标。

D区域:0号舰鱼雷报警变化率为负、2号舰鱼雷报警方位变化率为正，选择变化率为正的为鱼雷攻击目标。

E区域:0号舰鱼雷报警变化率为负、2号舰鱼雷报警方位变化率为正，选择变化率为正的为鱼雷攻击目标。

F区域:0号舰鱼雷报警变化率为负、2号舰鱼雷报警方位变化率为正，选择变化率为正的为鱼雷攻击目标。

G区域:0号舰鱼雷报警变化率为负、2号舰鱼雷报警方位变化率为正，选择变化率为正的为鱼雷攻击目标。

H区域:0号舰鱼雷报警变化率为负、2号舰鱼雷报警方位变化率为正，选择变化率为正的为鱼雷攻击目标。

4 仿真验证及分析

1）仿真参数

鱼雷:在特定位置以有利提前角向舰艇目标进行攻击，在达到理想命中点和捕获目标前，鱼雷进行直航搜索，航速50 kn。

舰艇编队:航向c0=0°，航速18 kn，编队间距3 n mile。判断过程中，舰艇编队保持直航。鱼雷方位报警误差:在声阵正横0°～±30°方向为1.5°，在声阵正横± (30°～60°）方向为3°(标准误差）。

2）仿真方案

鱼雷报警距离为4 nmile，鱼雷报警方位变化率统计时间为30 s，针对上述判断准则进行1 000次蒙特卡罗仿真［6］。

表1 调整前仿真结果Tab.1 The simulation results before adjusting

鱼雷攻击过程中，由于鱼雷报警方位误差较大，而鱼雷方位变化又比较小，在判断过程中编队的鱼雷报警方位变化率的正负难以确定，对判断结果影响较大，针对该仿真结果，对判断准则进行修正。

B区域:选择1，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

C区域:选择1，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

D区域:选择0，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

E区域:选择0，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

F区域:选择0，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

G区域:选择0，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

H区域:选择0，2号舰鱼雷报警方位变化率绝对值小的为鱼雷攻击目标。

调整后，当鱼雷报警距离为4 nmile，鱼雷报警变化率统计时间分别为30 s，60 s，对每一种态势进行1 000次蒙特卡罗仿真，仿真结果如表2所示。

表2 调整后距离4 nmile不同判断时间仿真结果Tab.2 Simulation results of 4 n mile and different time after adjusting

当鱼雷报警距离为2，4 n mile，鱼雷报警变化率统计时间分别为30 s，对每一种态势进行1 000次蒙特卡罗仿真，仿真结果如表3所示。

表3 调整后判断时间30 s不同距离仿真结果Tab.3 Simulation results of 30s and different distance after adjusting

仿真结果分析:

1）鱼雷距离舰艇编队越近，鱼雷方位变化越明显，绝大部分区域判断准确率越高。

2）判断时间越长，鱼雷方位变化越明显，绝大部分区域判断准确率越高。

3）当判断时间为60 s，绝大部分区域成功率都在70%以上，能满足判断要求。

4）H区域随着鱼雷距离2号舰越近，却距离0号舰越远，因此判断准确率略下降。

5）部分区域由于距离鱼雷方位相近的舰艇方位变化均较小，然而鱼雷报警方位的误差较大，故对判断成功率有较大影响。

5 结语

本文通过纯方位信息，对鱼雷攻击意图进行仿真判断，制定判断准则并对准则进行了修正，经仿真验证，在绝大部分区域，该判断准则能够判断鱼雷攻击意图。同时，分析了鱼雷相对编队距离及判断时间对准则结果的影响，为编队水声对抗指挥决策提供参考。

［1］夏志军，章新华，肖继刚，等.舰艇编队水声对抗系统需求分析［J］.舰船科学技术，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］杨日杰，高学强，韩建辉.现代水声对抗技术与应用［M］.北京:国防工业出版社，2008.

［3］张宇文.鱼雷弹道与弹道设计［M］.西安:西北工业大学出版社，1999.

［4］贾跃，宋保维，赵向涛，等.水面舰船对声自导鱼雷防御机动方法研究［J］.火力与指挥控制，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］钱海民.典型舰艇编队协同水声对抗模型研究［D］.大连舰艇学院，2010.

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

［6］孟庆玉，张静运，宋保维.鱼雷作战效能分析［M］.北京:国防工业出版社，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

郑文强(1988－），男，硕士研究生，研究方向为水声与水声对抗。