现代潜艇作战软件的需求与技术难点

随着现代潜艇探测设备在探测目标数量上的增加、探测范围的提高及武器装备性能的改进,潜艇的作战效能越来越多地依赖于潜艇指控系统的信息处理能力,由此就为潜艇作战软件的功能和性能提出了新的要求。以此为目的、以潜艇信息化装备建设为目标,从分析潜艇作战的客观环境和技术特点着手,阐述了潜艇作战软件的功能需求、辅助指挥决策模式和研制开发的技术难点。     

用速度平差法求解目标运动要素的改进方法

用速度平差法求解目标运动要素是潜艇作战中常用的目标运动要素求解方法.通过全面分析该算法的原理和求解过程,运用典型数值分析、数学归纳等方法,论证了目前速度平差法应用中求解过程的不完整性及漏根的根源,结合潜艇鱼雷攻击实际,采用迭代法和数轴验根法,提出了新的求解办法,提高了目标运动要素解算的可靠性和效率.     

基于多信息源的潜艇目标融合识别系统研究

介绍了目标属性融合中的三种融合结构,并对潜艇获得目标属性信息的多信息源进行分析总结,提出了在潜艇目标融合识别系统中,采用决策级融合结构进行目标融合识别的方法,并对潜艇决策级融合识别过程进行了简要的分析说明.     

潜艇线式巡逻的最佳对策研究

本文先用面积法求出线式巡逻潜艇发现目标的概率,然后对潜艇发现目标距离作了分析。在此基础上,建立了潜艇线式巡逻的矩阵对策模型,并用计算机对此模型进行求解,得到了潜艇线式巡逻的最佳对策。最后,对最佳对策作了讨论。本文建立的矩阵对策模型和求得的结果以及求解方法可为组织潜艇进行线式巡逻提供决策的科学依据。     

潜艇不机动纯方位解算编队目标运动要素方法

针对单艘潜艇纯方位目标定位必须潜艇机动才能使算法收敛的问题,首次采用几何分析法研究了潜艇不机动情况下,解算编队目标运动要素的方法;然后,基于最小二乘法,给出了具体的解算模型,并给定态势,进行实例仿真。证明该算法能够满足潜艇隐蔽对编队目标定位的需要,进一步丰富了潜艇纯方位目标定位方法。     

悬停潜艇目标定位与跟踪

本文研究了获得悬停状态的潜艇如何进行目标定位与跟踪问题。首先,指出了保持悬停的困难,但悬停却为潜艇的目标定位与跟踪提供了难得机遇;其次,指出了悬停潜艇攻击是运动潜艇攻击的特殊情况。它不能违背运动潜艇目标定位与跟踪一般原理,却又呈现悬停潜艇目标定位与跟踪的特有规律。为寻求这些特有规律,从实用角度出发,回顾并补充了与悬停攻击相关的运动潜艇目标定位与跟踪一般理论;第三,研究了悬停潜艇目标定位与跟踪种种方法;最后,给出了悬停潜艇目标定位与跟踪的研究结论。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值。     

潜艇概念设计阶段的多目标优化研究

研究了潜艇在概念设计阶段的多目标优化问题。基于多目标遗传算法(MOGA),把潜艇航速和排水量这两个概念设计阶段的重要属性作为目标函数,考虑了浮力平衡和水下稳性等约束条件,研究了潜艇主尺度确定的问题。计算了一个潜艇概念的数值算例,给出了多目标优化问题的Pareto前沿。文中给出的方法能够快速求解多目标优化解,为实际的潜艇设计提供参考。     

一种水下目标尺度特征无源模拟优化方法

针对接收应答式水下目标尺度模拟方法对抗主动声引信的不足,提出了利用角反射器线列阵模拟潜艇声反射尺度特征的方法。首先,建立了基于反射器阵的模拟潜艇声反射模型,给出了从目标声反射总强度、亮点分布及尺度特征等方面模拟潜艇尺度特性的实现方法;然后,进行了对抗主动声引信的验算;最后,为增大反射器阵有效反射范围并避免反射盲区,提出了利用多格错位反射器构建反射阵的优化方法,并设计了四格错位反射器单元,该单元显著扩大了有效反射范围并避免了盲区,提高了该方法的有效性。     

基于方位量测的舰艇对潜定位技术研究*

结合舰艇拖曳线列阵声纳实际搜潜装备,利用舰载线列阵声纳测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型,给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析,在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向等因素对定位性能的影响,给出仿真结果并进行了分析,该结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值.     

尾流自导鱼雷最小开机距离及其应用研究

基于尾流自导鱼雷的制导原理、弹道和自导开机过程,提出了最小开机距离的概念。分析指出了影响尾流自导鱼雷最小开机距离的主要因素是设定的鱼雷深度、鱼雷的航行精度和目标运动参数散布等。建立了最小开机距离的计算模型,并在不同攻击态势下进行了仿真计算和统计分析,得出了有益的结论:在一定的攻击条件下,不同的设定深度、使用不同的鱼雷速制以及不同的目标运动要素误差、鱼雷航行精度,将使鱼雷的最小开机距离不同,即鱼雷的最小开机距离实际上是关于各种因素的函数。通过最小开机距离可以进一步计算出鱼雷自导开机的最大距离,若在工程中予以实现,将对提高潜艇攻击的隐蔽性和鱼雷作战效能具有重要意义。     

水面舰船对声自导鱼雷防御机动方法研究

根据水面舰船机动对其辐射噪声和反射强度的影响,首先建立了水面舰船与声自导鱼雷规避机动对抗的数学模型,然后采用Monte-Carlo法,计算水面舰船不同规避机动方法的生存概率,并分析了水面舰船转向、加速对其生存概率的影响,最后,得出水面舰船对声自导鱼雷防御的最优规避机动方法.提出的规避机动方法对水面舰船水下防御系统研究,具有十分重要的指导意义.     

声自导鱼雷自导开机距离计算模型研究

在分析自导开机距离现有模型的基础上,从鱼雷尾追速度、弹道特性等方面探讨了自导开机距离的限制条件,得出鱼雷自导装置发现目标并成功导引的距离边界值,并在此基础上提出了自导开机距离的优化模型,最后通过仿真证明了优化模型的有效性,该优化模型可为鱼雷的作战使用提供参考。     

线导+尾流自导鱼雷射击阵位优化研究

在目标运动要素未知的条件下,方位导引法是线导鱼雷常用的导引方法,尾流自导鱼雷的制导技术要求鱼雷必须满足一定的角度进入目标尾流,才能发现尾流并跟踪击毁目标.线导如何导引鱼雷满足进入尾流角的要求,是急需研究的问题.通过分析和仿真得出鱼雷满足进入尾流角要求时本艇阵位与目标速度和舷角之间的关系,并从技术角度对其射击阵位进行了优化分析及仿真,对线导 尾流自导鱼雷的作战使用具有一定的指导意义.     

声尾流自导鱼雷导引策略仿真与优化

在分析尾流几何模型及其气泡分布密度的规律的基础上,首先建立了较贴近实际的尾流声学仿真模型。其次,按照尾流自导检测流程,基于反射系数推导了尾流层及海面气泡层的回声级模型,由此建立了鱼雷声学自导检测模型。随后,根据研究需要设计了基于鱼雷作战使用评估理论的声尾流自导鱼雷仿真系统,该系统能够真实模拟尾流自导系统工作过程及鱼雷水下运动过程。最后,以该仿真系统为依托,实现了声尾流自导鱼雷应对空穴或断层的修正导引策略的仿真优化。应用结果表明:该研究对于尾流自导鱼雷导引策略优化和尾流自导仿真方法研究具有实际应用价值。     

主动自导鱼雷多次连续捕获概率的统计求解法

采用传统的方法计算自导鱼雷的捕获概率,计算误差大,且无法求出主动自导时的多次连续捕获概率。本文在分析目标和鱼雷误差散布的基础上,结合自导作用距离随舷角变化的规律,建立了一套计算主动自导鱼雷多次连续捕获概率的统计求解法。对某型鱼雷主动自导多次连续捕获概率所作的计算表明,它是一种行之有效的方法。     

目标运动要素误差对尾流自导鱼雷自导开机距离的影响

尾流自导鱼雷自导开机距离设置直接影响到鱼雷是否能可靠捕获尾流,开机距离的设置通常考虑尾流自导装置自适应调整及目标运动要素误差的影响,射击态势的影响因素不容忽视但未引起足够重视。通过分析计算不同射击态势下目标运动要素误差对尾流自导鱼雷直航段航程的影响,得出了射击态势对尾流自导鱼雷自导装置开机距离影响的程度及规律。     

声自导雷平行齐射发现概率解析计算模型

为了准确快速地评估声自导鱼雷平行齐射的作战效能（发现概率）,从鱼雷、目标的相对运动入手,将目标位置及运动随机误差转移到鱼雷航向上;如此建立了计算声自导鱼雷平行齐射发现概率的一重积分解析模型（不考虑鱼雷航行性能误差）和四重积分解析计算模型（考虑鱼雷航行性能误差）。最后以统计模型为标准来验证两个解析模型的正确性。仿真结果显示,对于90%左右的考察态势,解析模型与统计模型的结果差的绝对值在1%之内,另外10%左右的考察态势,也在1%-3%之间。从而验证了所建解析模型的正确性和可行性。     

基于时反处理的主动声自导鱼雷定位方法

传统的定位方法只能进行距离的估计,不能给出目标的深度信息,而时间反转处理基于声场的空间互易性,充分利用信道的多途特性.使能量在声源点得到聚焦,不仅能得到目标的距离,还能得到目标的深度.对于定位主动声自导鱼雷,可以利用其发射的脉冲信号,通过信道建模进行时间反转处理,使之匹配于真实信道,从而得到目标的距离和深度.实验仿真结果表明,此方法可以对主动声自导鱼雷进行距离和深度上的准确定位,而利用水平阵的阵长和阵元数目的优势,还能提高对弱信号的检测.这对潜艇水下防御有着重要的意义.     

可变搜索区末制导雷达捕捉模型

反舰导弹远程化是一种发展趋势。但是随着射程的增加,反舰导弹自控终点的误差散布也增加,同时降低了目标捕捉概率,扩大末制导雷达搜索区域是解决该问题的一个途径,但这将降低末制导雷达的目标选择能力。选用可变搜索区末制导雷达是解决该矛盾的一种方法。在分析该模式末制导雷达搜索规律的基础上,建立了可变搜索区末制导雷达目标捕捉模型,为该模式末制导雷达目标捕捉概率的计算提供了一种较准确的方法。仿真结果显示该模型基本可信。