水中兵器延寿后的战术性能指标评估

谢 勇 朱文振 高 江 闫锐兵

(91388部队 湛江 524022)

水中兵器延寿后的战术性能指标评估

谢 勇 朱文振 高 江 闫锐兵

(91388部队 湛江 524022)

为研究水中兵器延寿工作开展后的战术性能指标评估问题,针对其延寿样本存在小子样这一实际情况,运用Bayes方法,根据水中兵器在部队服役期间的测试数据与实航训练信息,挖掘延寿前战术性能指标信息,确定其先验分布,结合延寿工作后的实航信息完成战术性能指标评估。实例计算表明:在确保评估效果的前提下,新方法可在较小的实航样本条件下快速完成战术性能指标评估工作,满足水中兵器延寿工程的实际需要。

水中兵器; 战术性能指标; 评估; 贝叶斯

Class Number TJ631; TB114.3

1 引言

现代水中兵器通常是能够在水下自动航行、自动控制、自动寻找与跟踪、命中目标时能自动爆炸的攻击性兵器[1～4]。由于水中兵器为水下航行并攻击水下目标或目标的水下部分,因此具有很好的隐蔽性与强大的爆炸威力,在历次海上战争中显示了强大的威力发挥了重大作用。可以说水中兵器在过去是、现在是、将来也是最重要的海军武器装备[5]。

反映水中兵器延寿后效果好坏的一个重要标准就是战术性能指标(如水中兵器的航速)的提升与恢复,从而科学合理地评估水中兵器战术性能指标是延寿工作开展后需要面对的现实问题[6～8]。然水中兵器延寿样本存在子样小的特点,不可能有大量的试验测试数据进行统计分析,而水中兵器延寿前在部队服役期间有相当数量的测试数据与实航数据可供收集使用,基于此,本文将充分运用延寿前水中兵器的测试与实航试验信息,挖掘延寿前战术性能指标信息,确定其先验分布,运用贝叶斯方法,结合延寿后的相关信息开展水中兵器延寿后战术性能指标评估工作。实例计算表明:在确保评估效果的前提下,新方法可在较小的实航样本条件下快速完成战术性能指标评估工作,满足水中兵器延寿工程的实际需要。

2 水中兵器战术性能指标信息来源

水中兵器延寿过程中,每个阶段均可以产生其战术性能指标信息,主要包括两类信息:

2.1 水中兵器延寿前测试与实航训练信息

(1)

(2)

2.2 水中兵器延寿后的测试与海上实航试验信息

(3)

3 战术性能指标的先验信息

在确定水中兵器战术性能指标的信息来源后,结合水中兵器特点、工程经验和相关实际情况运用以下两类先验信息。

1) 对水中兵器而言,常用正态分布描述水中兵器的性能指标分布,即对性能指标x,有:

x～N(μ,σ2)

(4)

2) 战术性能指标的方差在延寿前与延寿后可近似认为不变,这可在水中兵器部队服役期间的航速信息统计中可以看出。

3) 随着延寿工作的推进,通过对采取相应的措施与修正后,水中兵器的战术性能指标将随之恢复,即对于出厂时、延寿前与延寿后战术性能指标均值μ0、μ1与μ,有先验信息为

μ1≤μ≤μ0

(5)

4 战术性能指标的先验分布

由式(5)战术性能指标的均值在区间(μ1,μ0)取值,且取每个值的机会均等,也即可取先验分布为均匀分布[9],则延寿后的战术性能指标均值的先验分布为

(6)

(7)

(8)

5 基于Bayes方法的战术性能指标评估

(9)

由Bayes定理,可得到战术性能指标均值的后验分布为

(10)

式中Θ为μ的取值范围,记常数Le为

Le=∫ΘL(μ)π1(μ)dμ

则得:

π2(μ)∝L(μ)π1(μ)

(11)

而:

(12)

即有:

(13)

(14)

知延寿后战术性能指标的期望值为

(15)

(16)

6 实例计算

以某型水中兵器的航速这一战术性能指标为例,若其装备部队时航速平均值为50节,延寿前一年航速平均值为48节,航速方差近似为0.6,延寿后相关试验得到航速信息为:49.5、49.9、50,下面对其延寿后航速均值进行评估。

由上可知延寿后航速均值取先验分布为均匀分布时,其为

(17)

(18)

因此可用式(18)来近似表达式(17)的均匀分布,由图1可知所得正态分布能较好地拟合均匀分布。

图1 均匀分布与其等价正态分布

由式(15)可得延寿后航速均值为

7 结语

本文针对水中兵器延寿工作开展后的战术性能指标评估问题,针对其延寿样本存在小子样这一实际情况,运用贝叶斯方法,根据水中兵器在部队服役期间的测试数据与实航训练信息,挖掘延寿前战术性能指标信息,确定其先验分布,结合延寿工作后的实航信息完成战术性能指标评估。实例计算表明:在确保评估效果的前提下,新方法可在较小的实航样本条件下快速完成战术性能指标评估工作,满足水中兵器延寿工程的实际需要。

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Evaluation Method of Underwater Weapon’s Tactical Performance Indices After Life Extension

XIE Yong ZHU Wenzhen GAO Jiang YAN Ruibing

(No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022)

In order to research on the evaluation of torpedo tactical performance indices after life extension, for the actual fact that small sample exists in life extension. Bayes method is used to render loading sequence diagram and loading failure sequence diagram, evaluation torpedo loading failure rate and loading reliability in different years. An example was presented to show the validity of the method, and the method can satisfy the requirement of the engineering application.

underwater weapon, tactical performance indices, evaluation, Bayes

2016年7月12日,

2016年8月29日

国家自然科学基金项目(编号:60902071)资助。

谢勇,男,博士,工程师,研究方向:水中兵器试验总体技术。

TJ631; TB114.3

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.01.025