黃 義,楊紹清,余家祥

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018)

一維彈道修正彈預(yù)測(cè)誤差和修正誤差校正*

黃 義,楊紹清,余家祥

(海軍大連艦艇學(xué)院,遼寧 大連 116018)

一維彈道修正彈射擊精度主要受預(yù)測(cè)落點(diǎn)誤差和修正機(jī)構(gòu)工作誤差的影響。為提高射擊精度,分析了預(yù)測(cè)誤差和修正誤差對(duì)彈著偏差的影響,提出了預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的一種校正方法:利用彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差平均值取相反符號(hào)校正后續(xù)修正彈的射程修正量,建立了校射精度模型,進(jìn)行了仿真計(jì)算,結(jié)果表明該校正方法能夠提高校射后的射擊精度。

一維彈道修正彈; 預(yù)測(cè)誤差; 修正誤差; 誤差校正; 校射精度

楊紹清(1964-),男，博士后，教授。

余家祥(1974-)，男，博士后，副教授。

一維彈道修正彈是采用阻力修正原理進(jìn)行距離修正以提高縱向密集度的一種新型有控彈藥[1],與傳統(tǒng)無控彈藥相比，具有高精度、高效費(fèi)比的優(yōu)點(diǎn)。雖然一維彈道修正彈能夠提高縱向密集度,但是彈道修正也增加了射擊精度的不確定性,增加了系統(tǒng)校射的復(fù)雜性和難度[2]。為了提高校射精度必須研究射擊誤差,一維彈道修正彈射擊誤差可分為三類:射擊諸元誤差、預(yù)測(cè)落點(diǎn)誤差、修正機(jī)構(gòu)工作誤差[3]。一維彈道修正彈射擊精度主要受預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的影響,理由是:即使射擊諸元有誤差,只要預(yù)測(cè)落點(diǎn)和修正機(jī)構(gòu)工作沒有誤差,則可命中目標(biāo);即使射擊諸元沒有誤差,如果存在預(yù)測(cè)誤差或修正誤差,也不能命中目標(biāo)。為提高一維彈道修正彈射擊精度和作戰(zhàn)效能,本文分析預(yù)測(cè)誤差和修正誤差對(duì)落點(diǎn)的影響,研究預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的校射方法。

1 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的含義

一維彈道修正彈工作原理如圖1所示,O點(diǎn)為發(fā)射點(diǎn),OX表示射擊方向,P點(diǎn)為目標(biāo)(或提前點(diǎn)),PK為射程擴(kuò)展量[4],Sn點(diǎn)為火控設(shè)備根據(jù)雷達(dá)測(cè)量的一段彈道坐標(biāo),預(yù)測(cè)修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作的落點(diǎn),C點(diǎn)為修正彈開環(huán)修正的實(shí)際落點(diǎn),Cn點(diǎn)為假設(shè)修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)不工作的落點(diǎn)。向量CnSn為火控設(shè)備預(yù)測(cè)如果修正機(jī)構(gòu)不工作的落點(diǎn)誤差,即預(yù)測(cè)誤差,由于無法獲取Cn點(diǎn)位置,所以,預(yù)測(cè)誤差CnSn無法直接獲取;SnP為預(yù)期的修正量,CnC為實(shí)際修正量,修正誤差為(CnC-SnP)=(CnSn-CP),雖然誤差CP可以通過射擊觀測(cè)獲取,但由于CnSn無法直接獲取,所以,修正誤差亦無法直接獲取?？傊?無法從彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差量中獲取一維彈道修正彈的預(yù)測(cè)誤差和修正誤差。

2 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差校正原理

一維彈道修正彈射擊精度主要受預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的影響,為了尋找預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的校正方法,首先分析預(yù)測(cè)誤差和修正誤差對(duì)彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差的影響規(guī)律。

圖1 一維彈道修正彈工作原理示意圖

2.1 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差對(duì)彈著偏差的影響

預(yù)測(cè)誤差和修正誤差對(duì)彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差的影響,可以分如下四種情況進(jìn)行分析。

1)無修正誤差,預(yù)測(cè)誤差為正(即預(yù)測(cè)落點(diǎn)偏遠(yuǎn)),修正后獲得近彈,如圖2所示。

圖2 預(yù)測(cè)誤差和修正后落點(diǎn)相對(duì)提前點(diǎn)偏差示意圖一

2)無修正誤差,預(yù)測(cè)誤差為負(fù)(即預(yù)測(cè)落點(diǎn)偏近),修正后獲得遠(yuǎn)彈,如圖3所示。

圖3 預(yù)測(cè)誤差和修正后落點(diǎn)相對(duì)提前點(diǎn)偏差示意圖二

圖2和圖3中,無修正誤差,預(yù)期修正量等于實(shí)際修正量,即SnP=CnC;預(yù)測(cè)誤差CnSn和落點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差量PC大小相等,方向相反。由于一維彈道修正彈最后一個(gè)工作環(huán)節(jié)是射程修正,為了命中目標(biāo)可以對(duì)后續(xù)彈射程修正量進(jìn)行校正,校正量應(yīng)與落點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差量大小相等、方向相反,與預(yù)測(cè)誤差大小相等、方向相同。

3)無預(yù)測(cè)誤差,修正誤差為負(fù)(即修少了),修正后獲得遠(yuǎn)彈,如圖4所示。

4)無預(yù)測(cè)誤差,修正誤差為正(即修多了),修正后獲得近彈,如圖5所示。

圖4和圖5中,無預(yù)測(cè)誤差,Cn點(diǎn)和Sn點(diǎn)重合;CnP為預(yù)期修正量,CnC為實(shí)際修正量,(CnC-CnP)=PC為修正誤差。修正誤差和落點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差大小相等、方向相同。為命中目標(biāo)(或提前點(diǎn)),射程修正量的校正量應(yīng)與修正誤差方向相反。

圖4 修正誤差和修正后落點(diǎn)相對(duì)提前點(diǎn)偏差示意圖一

圖5 修正誤差和修正后落點(diǎn)相對(duì)提前點(diǎn)偏差示意圖二

從以上分析可以得出:

1)落點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差與預(yù)測(cè)誤差方向相反,與修正誤差方向相同;

2)為命中目標(biāo),射程修正量的校正量與落點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差量方向相反;

3)為命中目標(biāo),射程修正量的校正量與預(yù)測(cè)誤差方向相同,與修正誤差方向相反。

2.2 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的校正

為了尋找預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的校正方法,假設(shè)預(yù)測(cè)誤差和修正誤差都存在,分如下四種情況進(jìn)行分析,如圖6、圖7、圖8、圖9所示。

圖6 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差示意圖一

圖7 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差示意圖二

圖8 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差示意圖三

圖9 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差示意圖四

圖6中,預(yù)測(cè)誤差為CnSn,修正誤差為(CnC-SnP)=(CnSn+PC),為命中目標(biāo),射程修正量的校正量等于預(yù)測(cè)誤差減去修正誤差,CnSn-(CnSn+PC)=-PC。

圖7中,預(yù)測(cè)誤差為CnSn,修正誤差為(CnC-SnP)=(CnSn+PC),為命中目標(biāo),射程修正量的校正量為CnSn-(CnSn+PC)=-PC。

圖8中,預(yù)測(cè)誤差為CnSn,修正誤差為(CnC-SnP)=(CnSn+PC),為命中目標(biāo),射程修正量的校正量為CnSn-(CnSn+PC)=-PC。

圖9中,預(yù)測(cè)誤差為CnSn,修正誤差為(CnC-SnP)=(CnSn+PC),為命中目標(biāo),射程修正量的校正量為CnSn-(CnSn+PC)=-PC。

根據(jù)以上分析,為命中目標(biāo),一維彈道修正彈預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的校正,可以利用彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差量平均值,按相反方向校正后續(xù)彈的射程修正量。

3 預(yù)測(cè)誤差和修正誤差校正精度

彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)偏差包括系統(tǒng)誤差(中央彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)偏差)和散布誤差,系統(tǒng)誤差可以校正,散布誤差不能校正。由于散布誤差的存在,系統(tǒng)誤差不能全部校正[5],校正精度如圖10所示。P點(diǎn)為目標(biāo),O′為中央彈著點(diǎn),C點(diǎn)為一發(fā)彈實(shí)際彈著點(diǎn),以一發(fā)彈實(shí)際觀測(cè)彈著點(diǎn)與目標(biāo)的偏差作為系統(tǒng)誤差的精度為Δd1+Δd2,Δd1表示彈著散布誤差,Δd2表示觀測(cè)彈著點(diǎn)與目標(biāo)偏差的測(cè)量誤差。

圖10 整體校正確定射擊諸元誤差精度示意圖

設(shè)以n發(fā)彈實(shí)際觀測(cè)彈著點(diǎn)與目標(biāo)的偏差平均值作為系統(tǒng)誤差,校射精度用概率誤差EdCsj表示,則

(1)

式中,Edq為修正彈彈著散布誤差的概率誤差,EΔd為測(cè)量誤差的概率誤差。

4 仿真分析

為了驗(yàn)證本文提出的利用彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)偏差校正一維彈道修正彈預(yù)測(cè)誤差和修正誤差方法的有效性，以某一維彈道修正彈為例(指標(biāo)略),假設(shè)虛溫誤差均值和均方差均為0.1°K,氣壓誤差均值和均方差為0.1%p0N,風(fēng)誤差均值3.0m/s、均方差0.3m/s;雷達(dá)測(cè)彈道距離誤差均值和均方差為10m、測(cè)角誤差均值和均方差為1.0mrad;射擊距離為35km,目標(biāo)縱深和橫寬均為100m,目標(biāo)定位精度為10m,測(cè)量彈著點(diǎn)距離誤差為15m、方向誤差為0.09°,則校射前單發(fā)命中概率為0.02;校射后單發(fā)命中概率如圖11所示,橫軸為試射發(fā)數(shù),縱軸為單發(fā)命中概率。

從圖11可以看出,校射后單發(fā)命中概率比校射前明顯增大,并且試射發(fā)數(shù)越多,校射后單發(fā)命中概率越大;但試射發(fā)數(shù)愈多,單發(fā)命中概率的增大愈不明顯。

5 結(jié)束語

本文通過分析一維彈道修正彈預(yù)測(cè)誤差和修正誤差對(duì)彈著偏差的影響規(guī)律,提出了預(yù)測(cè)誤差和修正誤差的一種校正方法:利用彈著點(diǎn)相對(duì)目標(biāo)(或提前點(diǎn))偏差平均值取相反符號(hào)校正后續(xù)修正彈的射程修正量,仿真計(jì)算結(jié)果表明該校正方法能夠提高校射后的射擊精度,可以在靶場試驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證該方法。

圖11 試射后單發(fā)命中概率

[1] 王中原,史金光,李鐵鵬.彈道修正中的控制算法[J].彈道學(xué)報(bào),2011,23(2):19-21,27

[2] 李元生.艦炮一維彈道修正彈對(duì)岸校射方法研究[J].指揮控制與仿真,2016,38(5):116-118，122.

[3] 黃義,汪德虎,楊紹清.艦炮一維修正彈校正諸元誤差和預(yù)測(cè)誤差試射[J].指揮控制與仿真,2015,37(1):120-123.

[4] 黃義,汪德虎,由大德，等.一維彈道修正彈對(duì)海上目標(biāo)射擊誤差及射程擴(kuò)展量研究[J].彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào),2012,32(1):149-151.

[5] 汪德虎.艦炮射擊原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2009.

Calibrating Forecasting Error and Correcting Error of One Dimension Trajectory Correction Projectile

HUANG Yi,YANG Shao-qing,YU Jia-xiang

(Dalian Naval Academy,Dalian 116018,China)

The firing accuracy of one dimension trajectory correction projectile is mainly influenced by both the error of forecasting point of fall and the working error of correction equipment.In order to improve firing accuracy,the rule was analyzed that the deviation between point of fall and target was influenced by the forecasting error and correcting error,and then the method of calibrating two errors was demonstrated that the range correction of subsequent projectile was calibrated by the average deviation between point of fall and target or predicted point.Thirdly,the accuracy model of firing correction was demonstrated.It is proved that the firing correction method can improve firing accuracy by simulating.

one dimension trajectory correction projectile; forecasting error; correcting error; error calibration; spotting accuracy

TJ015；E920.2

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.05.026

1673-3819(2017)05-0126-04

2017-03-16

2017-04-13

十三五國防預(yù)研項(xiàng)目

黃 義(1978-),男，安徽碭山人，博士，講師，研究方向?yàn)榕炁诨鹂亍?/p>