（91404部隊(duì) 秦皇島 066000）

1 引言

艦艇機(jī)動(dòng)是艦艇指揮員組織攻擊、防御、護(hù)航及巡邏等艦艇行為的重要工具［1］，通過艦艇機(jī)動(dòng)軟件計(jì)算，為艦艇指揮員制定各種戰(zhàn)術(shù)行為提供合理的機(jī)動(dòng)方案，充分發(fā)揮艦艇作戰(zhàn)效能［2］。規(guī)避高速艦是艦艇機(jī)動(dòng)中規(guī)避機(jī)動(dòng)的一種戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)，其含義是在已知高速艦航向航速的情況下，低速艦對(duì)高速艦的規(guī)避，就是要選擇一個(gè)規(guī)避航向，使相對(duì)航向線與高速艦的垂直距離最大［3］。

傳統(tǒng)規(guī)避高速艦艦艇機(jī)動(dòng)軟件試驗(yàn)評(píng)估方法首先通過人工對(duì)規(guī)避高速艦?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析，再進(jìn)一步對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，驗(yàn)證是否滿足規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)原則，從而達(dá)到對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估的目的［4］，這種評(píng)估方法效率及評(píng)估結(jié)果可信度低下，為提高規(guī)避高速艦艦艇機(jī)動(dòng)軟件試驗(yàn)評(píng)估的科學(xué)性及高效性，使試驗(yàn)結(jié)論有效、可信，試驗(yàn)評(píng)估結(jié)果客觀、準(zhǔn)確，急需對(duì)其試驗(yàn)評(píng)估方法進(jìn)行研究創(chuàng)新［6］。本文通過對(duì)規(guī)避高速艦艦艇機(jī)動(dòng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，提出了兩種科學(xué)合理的驗(yàn)證理論模型，并通過VC++編程仿真實(shí)現(xiàn)了對(duì)規(guī)避高速艦艦艇機(jī)動(dòng)軟件試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證評(píng)估。

2 規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)模型分析

規(guī)避高速艦的機(jī)動(dòng)最好是在敵艦未發(fā)現(xiàn)我艦之前進(jìn)行，根據(jù)偵察兵力或上級(jí)指揮所通報(bào)的敵位置和運(yùn)動(dòng)要素進(jìn)行解算。規(guī)避高速艦時(shí)，已知目標(biāo)艦方位、距離、航向、航速，我艦規(guī)避航速，解算結(jié)果包括規(guī)避的航向、規(guī)避時(shí)間和規(guī)避后最大的我與敵的最短距離［5］。規(guī)避高速艦的解算原理采用艦艇機(jī)動(dòng)學(xué)中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理。

2.1 圖解法

由規(guī)避后我與敵的最短距離最大的條件確定相對(duì)航向線，然后根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)三角形解算規(guī)避要素［7］。具體規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)數(shù)學(xué)模型如下。

如圖1所示，目標(biāo)艦M0方位B0、距離D0，航向Cm，航速Vw，我艦W0，規(guī)避航速Vw，解算我艦W0規(guī)避航向Cw及規(guī)避時(shí)間T。

圖1 規(guī)避高速艦圖解法示意圖

如圖1所示，以目標(biāo)艦初始位置M0為起始點(diǎn)做目標(biāo)艦航速矢量，再以O(shè)點(diǎn)為圓心，我艦速度大小為半徑做圓，則M0與圓O任意一點(diǎn)′連線組成的矢量即為目標(biāo)艦與我艦的相對(duì)速度Vmw，做直線W0M垂直于M0′于點(diǎn)M，則W0M即為規(guī)避后我艦與目標(biāo)艦的最短距離，因此可知當(dāng)且僅當(dāng)相對(duì)速度與圓O如上圖所示相切時(shí)，滿足我艦與目標(biāo)艦的最短距離最大。即我艦W0規(guī)避高速艦M0的規(guī)避航速。

當(dāng)，Cm＞360°-B0時(shí)，取“-”，Cm＜360°-B0時(shí)，取“+”。

由上圖直角三角形W0MM0可知∠W0M0M角度值α為

則最大的我艦與目標(biāo)艦的最短距離Dmax為

規(guī)避時(shí)間為

2.2 枚舉法

同上假設(shè)，目標(biāo)艦M0方位B0、距離D0，航向Cm，航速Vw，我艦W0規(guī)避航速Vw，規(guī)避航向Cw、規(guī)避時(shí)間T。

利用解析法，建立以正北方向?yàn)閅坐標(biāo)軸的坐標(biāo)系，分解距離與速度分量。

我艦航速Vw分解為Vxw=VwsinCw、Vyw=VwcosCw；

目標(biāo)航速Vm分解為Vxm=VmsinCm、Vym=VmcosCm；

目標(biāo)初始距離D0分解為D0x=DsinBm、D0y=DcosBm；

則T時(shí)刻后X軸方向上目標(biāo)與我艦的相對(duì)距離為Dx=(Vxm-Vxw)T+D0x；

則T時(shí)刻后Y軸方向上目標(biāo)與我艦的相對(duì)距離為：Dy=(Vym-Vyw)T+D0y；

則T時(shí)刻后目標(biāo)距離D為。

根據(jù)枚舉法原理通過計(jì)算機(jī)編程計(jì)算，我艦規(guī)避航向Cw在范圍（0°，360°）內(nèi)取值，確定規(guī)避航向取值后，增加規(guī)避時(shí)間T的值，計(jì)算出我艦與目標(biāo)艦之間的相對(duì)距離D最小時(shí)的規(guī)避時(shí)間Tmin：

針對(duì)不同的規(guī)避航向，計(jì)算出最大的我艦與目標(biāo)艦的最短距離Dmax為

則我艦與目標(biāo)艦的最短距離Dmax對(duì)應(yīng)的規(guī)避航向及規(guī)避時(shí)間即為我艦規(guī)避高速艦所需的規(guī)避航向Cw及規(guī)避時(shí)間T。

3 規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)模型仿真

文章采用VC++編程語(yǔ)言對(duì)兩種規(guī)避高速艦軟件試驗(yàn)評(píng)估方法數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)仿真，具體代碼不再贅述，實(shí)現(xiàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖2 規(guī)避高速艦圖解法仿真結(jié)果示意圖

圖3 規(guī)避高速艦枚舉法仿真結(jié)果示意圖

4 仿真評(píng)估方法可行性驗(yàn)證

4.1 圖解法仿真評(píng)估驗(yàn)證

以傳統(tǒng)艦艇規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)軟件試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)為例，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真評(píng)估驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如下。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)已知：目標(biāo)艦方位B0=105°，距離D0=19.852海里，航向Cm=285°，航速Vw=20節(jié)，我艦規(guī)避航速Vw=12節(jié)。

試驗(yàn)結(jié)果：規(guī)避航向?yàn)?31.9°，規(guī)避時(shí)間為59.7min。

圖解法仿真評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果如圖4。

圖4 規(guī)避高速艦圖解法仿真評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果

通過上述仿真結(jié)果可判斷該規(guī)避高速艦?zāi)Ｐ鸵?guī)避航向正確，規(guī)避時(shí)間計(jì)算正確。

4.2 圖解法仿真評(píng)估驗(yàn)證

以傳統(tǒng)艦艇規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)軟件試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)為例，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真評(píng)估驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果如下。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)已知：目標(biāo)艦方位B0=56.46°、距離D0=12.844海里，航向Cm=260°，航速Vw=16節(jié)，我艦規(guī)避航速Vw=14節(jié)。

試驗(yàn)結(jié)果：規(guī)避航向?yàn)?31.04°，規(guī)避時(shí)間為9.38min。

枚舉法仿真評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果如圖5。

圖5 規(guī)避高速艦枚舉法仿真評(píng)估驗(yàn)證結(jié)果

通過上述仿真結(jié)果可判斷該規(guī)避高速艦?zāi)Ｐ鸵?guī)避航向正確，規(guī)避時(shí)間計(jì)算正確。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)艦艇規(guī)避高速艦機(jī)動(dòng)模型進(jìn)行分析，以缺少正確高效的規(guī)避低速艦軟件試驗(yàn)評(píng)估方法為需求，對(duì)評(píng)估方法的理論模型進(jìn)行了分析，提出了兩種仿真評(píng)估方法，并通過具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)方法進(jìn)行了檢驗(yàn)。結(jié)果表明提出的仿真評(píng)估方法的準(zhǔn)確高效，為全面、有效地檢驗(yàn)艦艇規(guī)避高速艦艦艇機(jī)動(dòng)軟件決策結(jié)果正確性、合理性奠定基礎(chǔ)。