潜艇目标大散布条件下鱼雷搜索弹道仿真

图 ５ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 １ ５００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回 时 间 的 关 系
Ｆｉｇ．５ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｉｘｅｄ ｔｉｍｅ ｆｏｒ １ ５００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍ ｉｎｇ ｒａｎｇｅ
摘 要 ： 针对 潜艇 目标大散布条件 ，选取定角度扩展 圆形和定 时扩展 圆形 ２种搜 索弹道 形式 ；对 于不同 目标
散 布 大 小 、不 同的 自导 作 用 距 离 ，采 用 蒙 特 卡 罗 法 对 鱼 雷 发 现 概 率 进 行 仿 真 计 算 ；根 据 仿 真 计 算 结 果 对 鱼 雷 搜 索 弹 道
１ 仿 真 计 算 条 件及 结 果 分 析
１．１ 仿 真计 算条 件 鱼 雷在 目标 大 散 布 条件 下 的发 现 概 率 计 算 通 常
可 以采 用 理 论 分 析 法 （解 析 法 ）… 和 蒙 特 卡 罗 法 ２ 种 。 由于其 弹道 涉 及 因素 较 多 ，研 究 起 来 比较 复 杂 ， 一 直是 个难 点 问题 。对 于这样 复 杂 的系统 ，采 用解 析 法计 算 射击 效率 ，工 作 量 往 往 很 大 ，有 时 可 能 无 法解 决 。 因此 ，本 文采 用 蒙特 卡罗 法分 析研 究其 发 现概率
在这 些 目标散 布误 差较 大 条件 下 ，鱼雷发 现 概率 与搜索 弹 道形 式 、自导作 用 距 离 、目标 散 布 特 性 等 密 切 相关 ，因此 ，有必 要 就 目标 大 散 布 条件 下 鱼 雷 发 现 概 率进 行深 入 的研 究 。本文 考虑 到 目标 大散 布特 性 ， 采 用 蒙特 卡罗 法 （统 计模 拟 法 ）对 鱼 雷 发 现概 率 进 行 仿 真计 算 ，根据 鱼 雷发 现概率 对 鱼雷 搜索 弹道 进行 合 理 优化 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｅｌｅｃｔｓ ｄｏｕｂｌｅ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｅｔｏｒｙ－ ｆｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｆｉｘｅｄ ｔｉｍｅ ｅｎｌａｒｇｅｄ ｃｉｒｃｌｅ
ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ， ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｏｒｐｅｄｏ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍ ｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ ｍ ｅｔｈｏｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ
进 行 了合 理 优 化 ，仿 真 结 果 可 为 目标 大 散 布条 件 鱼 雷 搜 索 弹 道 设 计 提 供 一 定参 考 。
关 键词 ： 大散 布 ；搜 索弹道 ；发现概 率
中 图分 类 号 ： ＴＪ６３
文 献 标 识 码 ： Ａ
文章编 号 ： １６７２—７６４９（２０１１）０７—００８７—０３ ＤＯＩ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１１．０７．０２１
错 鞋 秣
Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ
０ ０ Ｏ Ｏ Ｏ 计 窭Ｏ界 Ｏ
图 １ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 １ ０００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回定 角 的关 系
Ｆｉｇ．１ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ｆｏｒ １ ０００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ
在仿 真 计算 中 目标 散 布 初 始 特 性 共 分 为 以 下 ４ 种 工 况 ：
工 况 １ ｏｒ ＝１ ０００ ｍ， ＝１ ０００ ｍ； 工 况 ２ ｏｒ ＝１ ５００ ｍ，ｏｒ ＝１ ０００ ｍ； 工 况 ３ ｏ ｒ ＝１ ０００ ｍ，Ｏｒ ＝１ ５００ ｍ； 工 况 ４ Ｏ ｒ ＝１ ５００ ｍ，Ｏ ｒ ＝１ ５００ ｍ。 ２）鱼雷 初 始条 件 以国外某 典 型轻 型鱼 雷为 对象 进行 仿真 计算 ，初 始条 件 如下 ： 速 度 ：４２ ｋｎ； 航程 ：９ ７００ ｍ； 自导作用 距 离 ：１ ０００ ｍ，１ ５００ ｍ，２ ０００ ｍ； 自导 搜索 扇 面半 角 ：Ａ＝１５。； 鱼 雷初始 搜 索深度 Ｙ ：８０ ｍ。 为简 化起 见 ，鱼雷 发现 目标 潜艇 条件 为 目标 在鱼 雷 自导作 用距 离 扇面 范 围 内。 ３）鱼雷 搜索 弹道 意 大 利 的 Ａ２４４／Ｓ电 动 力 鱼 雷 ，俄 罗 斯 的 ＡＩＩＰ２３９火 箭助 推 鱼 雷 和美 国 的 ＭＫ４６热 动 力 鱼 雷 在航 空反 潜使 用 时搜索 时 基本 上采 用 圆周搜 索 ，反潜 机编 队需 要 在 ３６０。范 围应 召 ，反 潜 搜 索 时 一 般 采 用 扩 展 方形 、扩 展 圆形 及扩 展 螺 旋 形 ，考 虑 到鱼 雷 工 程 实 现性 ，本 文鱼 雷搜 索 弹道采 用扩 展 圆形 。 在仿 真计 算 时鱼 雷 扩 展 圆形 搜 索 弹 道 采 用 ２种 弹道 形式 ：
０．５５
０．５０ ０．４５ 褂 ０．４０ ０．３５ ０．３０ Ｏ．２５ 一 ０．２０ …
扣
／ ＼
『、 √ ／ ＼
／ ３
麓ｅ／．· 乒’ ／ ／
图 ２ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 Ｉ ５００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回定 角 的 关 系
Ｆｉｇ．２ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆ ｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ｆ ｏ ｒ １ ５００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ
第 ７期
丁振 东 ：潜艇 目标 大散 布 条件 下 鱼 雷搜 索弹道 仿 真
·８９·
图 ３ 鱼 雷 自导 作 用 距 离 ２ ０００ ｍ 时 发 现 概 率 与 旋 回定 角 的关 系
Ｆｉｇ．３ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ｆｉｘｅｄ ａｎｇｌｅ ｆｏｒ ２ ０００ ｍ ｔｏｒｐｅｄｏ ａｃｔｉｖｅ ｈｏｍｉｎｇ ｒａｎｇｅ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｌａｒｇｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ；ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ；ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ
０ 引 言
火 箭 助 飞鱼 雷 具 有 飞行 速 度 快 、射 程 远 等 特 点 ， 能够缩 小 由于鱼 雷水 下 长 时 间航 行 而 导 致 的 目标 散 布误 差 ，但是 由于 目标 距 离较 远 ，目标 信息 质量 较差 ， 目标散 布 误差 较 大 ，而 作 为 火 箭 助 飞 鱼 雷 战 斗 载荷 ， 空 中飞行 过程 也 会 带 来 一 定 的 入 水散 布误 差 。为 了 适 应这 种 目标 大散 布特 点 ，鱼 雷应合 理 规划 相应 的搜 索 弹道 ，提 高 鱼雷 的发 现概 率 。
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ｔｏｒｐｅｄｏ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ
ＤＩＮＧ Ｚｈｅｎ－ｄｏｎｇ
（Ｘｉ’ａｎ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ａｇｅｎｔ’Ｓ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｍａｍｅｎｔ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ ７ １００５４，Ｃｈｉｎａ）
航 ； 目标 航 行 深 度 Ｙ ：５０～２００ ｍ； 目标航 向服 从 ０。～３６０。均匀 分布 ； 本 文 采 用 椭 圆分 布 来 描 述 目标 大 散 布 初 始 特
性 ：
（ ， ）＝ １Ｔ １ ｅｘｐ卜 Ｌ ÷ｚ（ ＼ 要： ＋差： １／】。
其 中 ， 为 目标 纵 向偏 差 （即 目标 初始 方 位 线 上 ）；Ｙ 为 目标横 向偏 差 （垂 直于 目标初 始 方 位 线 上 ）；ｏｒ 为 目标 在 纵 向上 的散 布均 方 差 ；ｏ ｒ 为 目标 在 横 向上 的 散布 均方 差 。
在 现代 网络 中心 战条 件下 ，除 了依 据舰 艇 自身探 测信 息 ，依 据外 部 指示 目标 信 息 的鱼雷 攻击 也显 得 十 分重 要 。与舰艇 自身探 测 器探测 攻 击 目标相 比 ，外部 指示 目标信 息鱼 雷 攻 击 的主 要 特 点 是 ：目标 距 离 远 ， 一 般 在 自身 声 呐探测 范 围 的外部 信 息不 连续 ，不 能按 固定 的时 间间 隔多 次获 得 目标 的位 置信 息 ，目标 信息 质量 差 ，目标 散 布误 差较 大 。
第 ３３卷 第 ７期 ２０１１年 ７ 月
舰 船 科 学 技 术
ＳＨ ＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥBiblioteka BaiduＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ１．３３，Ｎｏ．７ Ｊｕ１．，２０１１
潜艇 目标大散布 条件下 鱼雷 搜索弹道仿真
丁 振 东 （海 军装备 部 西安 军事 代表局 ，陕 西 西安 ７１００５４）
ｔｏｒｐｅｄｏ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｒａｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｄｅｆｉｎｉｔｅ ｃｏｎｓｕｈ ｆｏｒ ｔｏｒｐｅｄｏ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｓｕｂｍａｒｉｎｅ ｔａｒｇｅｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ．
② 定 时扩展 圆形 鱼 雷 开 始 先 以 ２０。／ｓ角 速 度 旋 回一 定 时 间 ，然 后 再 以 １０。／ｓ角 速 度 旋 回 完 此 时 间 ，接 着 以 ５。／ｓ 角 速 度 旋 回完 此 时 间 ，而 后 依 次 以 ２．５。／ｓ角 速 度 旋 回完 此 时 间 ，以 １．２５。／ｓ角 速 度 旋 回 完 此 时 间 ， 最 后 以 ０．６２５。／ｓ角 速 度 旋 回 ，直 到 发 现 目标 或 航 程 耗 尽 。 １．２ 仿真 计算 结 果分析 １）定角 度扩 展 圆形 当 鱼雷采 用定 角度 扩展 圆形 时 ，自导 作用距 离 分 别取 １ ０００ ｍ，１ ５００ ｍ，２ ０００ ｍ时 ，在 ４种 目标 散 布 特性 工 况 条件 下 ，采用 蒙 特 卡 罗法 统 计计 算 １００次 ， 鱼雷 发现 概率 与旋 回定 角 的关 系见 图 １～图 ３。
① 定 角 度扩 展 圆形 鱼雷 开始 先 以 ２０。／ｓ角速 度旋 回一定 角 度 ，然 后 再 以 １０。／ｓ角 速 度 旋 回完 此 角度 ，接 着 以 ５。／ｓ角 速
度旋 回完 此 角度 ，而 后 依 次 以 ２．５。／ｓ角 速 度旋 回 完 此角 度 ，以 １．２５。／ｓ角 速 度 旋 回 完 此 角 度 ，最 后 以 ０．６２５。／ｓ角 速度 旋 回 ，直 到发 现 目标或航 程耗 尽 。
收 稿 日期 ：２０１１—０５—１７ 作 者 简 介 ：丁 振 东 （１９６１一），男 ，高 级 工 程 师 ，主 要 从 事 鱼 雷 总体 技 术 研 究 。
· ８８·
舰 船 科 学 技 术
第 ３３卷
问题 。其仿 真计 算条 件如 下 ： １） 目标 初 始条 件 目标 速 度 服 从 ３～３０ ｋｎ均匀 分 布 ，目标 匀 速 直
２）定 时扩 展 圆形 当鱼雷 采用 定 时扩 展 圆形 时 ，自导作 用距 离 分别 取 １ ０００ ｍ，１ ５００ Ｉｎ，２ ０００ Ｉ ｎ时 ，在 ４种 目标散 布特 性工 况 条 件 下 ，采 用 蒙 特 卡 罗法 统 计 计 算 １００次 ，鱼
雷发 现概 率 与旋 回时间 的关 系见 图 ４～图 ６。