红外成像末制导子母弹射击效率评定研究

红外成像末制导子母弹射击效率评定研究
12航天电子对抗第23卷第3期
红外成像末制导子母弹射击效率评定研究
梁建波,刘新学,王永刚
(1.第二炮兵工程学院,陕西西安710025;2.第二炮兵装备研究院,北京100085)
摘要:分析了红外成像末制导子母弹的射击误差,建立了其射击效率评定数学模型,并
通过实例研究了红外成像末制导子母弹打击地面典型固定目标的作战效能.仿真计算表明采
用红外成像末制导子母弹技术的弹头对特定目标的毁伤概率要远高于无控子母弹,提高了导
弹的作战效能,作战的效费比也有了显着的提高.
关键词:子母弹;射击误差;射击效率评定;作战效能
中图分类号:TJ41文献标识码:A Firingefficiencyevaluationofinfraredimagingterminalnavigation
clusterbomb
LiangJianbo.LiuXinxue,WangY onggang.
(1.TheSecondArtilleryEngineeringCollege,Xi'an710025,Shanxi,China;2.TheSecond ArtilleryEquipmentAcademe,Beijing100085,China)
Abstract:Thefireerrorofinfraredimagingterminalnavigationclusterbombsisanalyzedand afireeffi—
ciencyevaluationmathematicmodelisestablished.Thecombateffectivenessofinfraredima gingterminalnavi—gationclusterbombsinstrikinggroundtypicalfixedtargetsisstudied.Thesimulationresultsi ndicatethatthe warheadswhichadaptinfraredimagingterminalnavigationclusterbombtechniquesarebett erthanuncon—
trolledclusterbombsindiliapidatedprobabilityofspecificallytargetswiththecombateffecti venessofmissiles enhancingandtheratioofefficiencyandexpenditureincreasing.
Keywords:clusterbomb;fireerror;fireefficiencyevaluation;combateffectiveness
l引言效率评定模型.
在常规导弹平台上发展起来的红外成像末制导子
母弹是利用子弹上的红外成像导引头来自主探测,识
别和跟踪目标,每一枚子弹上都有制导控制系统,由弹
上计算机进行控制方程解算,发出控制指令,用舵机操
纵空气舵,控制子弹准确命中目标.采用红外成像末
制导子母弹可以有效提高导弹命中精度,而命中精度
是导弹最重要的性能指标之一,也是提高打击效果的
最有效手段.对于相同打击目标,满足同样毁伤要求
条件下,提高制导精度可以大幅度减少耗弹量,降低作
战费用.红外成像末制导子母弹与一般的子母弹有很
大不同,常规的射击效率评定模型不能适用于红外成
像末制导子母弹,因此,有必要分析研究其特定的射击
收稿日期:2006—12—06;2007—04—06修圊.
作者简介:梁建波(1982一),男,博士研究生,主要研究方向为飞行
器设计.
2射击误差分析
为了便于研究问题,特做出以下前提与假设:
(1)采用指数毁伤率,则毁伤目标的概率为:
G(足)=1一(1一l/m)
式中,k为命中的弹数;∞为毁伤目标所需命中弹数的
数学期望.
(2)在误差分析中,命中误差近似服从正态分布,
可按正态分布处理.
(3)本文主要评估的是红外成像末制导子母弹相
对无控整体弹头的作战效能,则假设导弹的生存能力,
可靠性和突防能力都相同且为1.
(4)假定云层下限高度和气象条件均适合红外成
像末制导导引头的工作.
红外成像末制导子母弹的全弹道可看作是抛撒前
母弹弹道与抛撒后子弹弹道的叠加,从分析射击误差
的角度出发,可将红外成像末制导子母弹的弹道归并
2007(3)梁建波等:红外成像末制导子母弹射击效率评定研究13 为母弹制导段和子弹制导段.而母弹的精度分析与评
定在文献Eli中有具体详细的介绍,在综合误差为(,
)的条件下,母弹散布误差的条件概率密度函数为:
h(x,):p2/(7cEdE,)exp{一p2[(—)./+
(—)./]}
子弹误差包括红外成像导引头的探测识别误差和
制导误差.根据对目标识别程度的分类,人们提出了
相应的识别方法,或称为识别准则.根据这个准则,红
外成像器对给定目标在已知距离上的可分辨性能,可
以用目标在这个距离上相对测量系统方向上的投影面
积可分辨的扫描线数(或像元数)来表示.
不同识别准则下的概率可用下式计算]:
P=
E=2.7+0.7(,z0/-50)
式中为实际判读要求条件下目标上应包含的可分
辨线对数;,z.为不同的识别准则下,概率为50时依
据Johnson准则所对应的可分辨线对数.其具体数值
见参考文献[5]表2～4.
制导误差服从正态分布,且距离和方向上的中间误
差相等,设其值为,则制导误差的概率密度函数为:
g(x)惫exp[一lD2薏+)]
末制导子弹接收目标信号辐射误差的概率密度函
数为:
,,
f1/4L,一L≤≤L,一L≤Zj≤L
J(J'J一{0
如果把子弹接收目标信号辐射看作系统误差,制
导误差看作单独误差,那么在(,,,)条件下,制导误
差的概率密度函数为:
g(Xm~Zm=eXp[一p2(+]
如果把子弹接收信号辐射误差和制导误差合并为
一
组误差,并称之为命中误差,则合成后的误差分布主
要取决于和L的值,一般认为当L≤0.5时可用
正态分布代替.对末制导导弹武器系统而言,约为
0.5m,因此只要L≤0.25m时,就可以用正态分布代替. 3射击效率评定数学模型
分析了射击误差后,就可建立评定射击效率的数
学模型,本文先讨论单发命中概率.可以将红外成像
末制导子母弹的子弹单发命中概率看作P和P.的
乘积.其中P1是母弹进入捕获区的概率,P2是末制导段在接收到目标信号辐射条件下命中目标的概率.
设捕获区正面和纵深分别为2b和2a,则有在综
合误差条件下,一发末制导子弹进入捕获区的条件概率为:
P1=L鑫e[+]}她
=
1
lrI/百xt.+a)一())一()]
考虑到综合误差的整体性,一发末制导子弹进入捕获区的概率为:
=
j'j'=Ⅺi02exp[-lD2(是+是)]P(XL~ZL)
dLd
设目标毁伤幅员的正面和纵深分别为2L和
2L,在末制导段子弹接受目标信号辐射误差为(, Zj),则在此条件下子弹命中目标的概率为:
c…=j':是E2e[-(+
)]d
=
(譬)一(q一一r/z~+…L,\一
.
/—L]
I
由于(,,)在[一L,+L]上服从均匀分布,那么
子弹命中目标的条件概率P.为:
P2J—LJ—LP2(,)ddz,
如果将制导误差与接受目标信号辐射的误差合并为命中误差,且命中误差的中间误差为(EL+0.152 L.).,那么,P.的计算公式为:
P2(…)=
H
L
x
一
[Lze[一+)
=
()一()M)一()]
()()I面JI面J
由于红外成像末制导子母弹有4枚子弹,则可根
据P.分别计算l:l:l4枚子弹打击同一目标与打击不同
目标的至少命中1枚子弹的概率P.,求得P和P.
后,由式P=PP.,就可求得红外成像末制导子母弹
的单发命中概率.经过多次模拟,就可以把一次次弹
着点模拟l:l:l来,进行N次模拟射击抽样,统计满足至少有1枚子弹命中目标的抽样次数,z,最后,由命中抽
样次数与总抽样次数N之比就可得到该型号武器
对某一类目标的命中概率.
14航天电子对抗2007(3)
4实例分析
以打击雷达天线为例,典型雷达天线的直径一般
不小于15m,按目标直径15m计算以50和90概
率直接命中目标时,不同命中精度对应的耗弹量,如表1,2所示.
表1命中典型雷达天线耗弹量与命中精度的关系
(命中概率50%)
表2命中典型雷达天线耗弹量与命中精度的关系
(命中概率9O%)
通过精度分析计算可知红外成像末制导子母弹的CEP不大于10m,而雷达天线的直径较小(15~25m),
以直径15m天线为例计算,单发无控弹头的命中概率仅有32,而采用红外子母弹头时,按每发弹头安装4
枚红外成像末{Ii寸导子弹计算,单发弹头对天线的命中概率(命中至少1枚子弹的概率)可达78.因此,要
以80左右的概率命中1个雷达天线,采用红外子母
弹头只需要1发,而采用红外整体弹头则需要4发.
单枚红外成像末制导子弹装药TNT当量约为30kg, 按对建筑物的超压破坏标准0.1MPa计算,其超压毁
伤半径可达8m,子弹对天线目标的杀伤半径不小于20m,因此,红外成像末制导子弹对天线的毁伤威力是(上接第11页)管理功能及不同卫星名称完成相应推理结果的输出,推理干预,推理解释以及结果管理,并
对系统运行进行控制.
调度控制.根据用户接口提供的不同卫星以及卫
星的不同测控要求,按时自动调度卫星的各种功能和智能决策模块.
这些实现环节或信息过程都通过数据流的交互来
完成.在图1中也有所体现.
5结束语
信息融合的关键技术贯穿卫星测控系统建设与实
现的整个过程,在轨卫星测控系统的运行控制和管理模式的设计总以测控卫星的不同或发生事件的特殊性为主要原则.对在轨卫星运行系统的准确把握和实时监测卫星的运行,是地面测控的主要事实依据.综合
足够有效的.若以90的概率命中1个雷达天线,当
精度达到lOm时仅需要1～2发弹头(1发弹头包含4 枚子弹).导弹命中精度的大幅提高,不仅可大大减少
耗弹量,作战费用也必将大幅降低.相对于装备无控
子母弹战斗部的导弹,采用红外成像末制导子母弹头的导弹价格预计有所增加,而在表1,2的条件下,耗弹量降低到10以下,作战效费比优势明显.
5结束语
红外成像末制导子母弹头对特定目标的作战效能
要远高于无控子母弹,随着红外技术的发展,装备红外成像末制导子母弹头的弹道导弹也将具有较高的作战
效费比和作战使用性能.由于红外成像子母弹头可以
实现lOre以内的精确打击,因此,地地弹道导弹的打
击目标范围可以得到较大的扩展,可以更好地完成作
战任务.■
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信息融合的关键技术,在卫星测控系统建设的底层嵌
人智能分析,推理,判断,极大地提高了系统的调度决
策能力.■
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