陸揚(yáng)　譚鑫　管啟亮　魏傳林

摘 要：分析了目前國(guó)內(nèi)水中動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)定位技術(shù)的特點(diǎn)與不足，提出了利用純方位測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)魚雷實(shí)航爆點(diǎn)的實(shí)時(shí)定位方法。介紹了基于矢量傳感器技術(shù)的水中目標(biāo)動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)純方位定位原理，給出了實(shí)現(xiàn)該測(cè)量技術(shù)的各分系統(tǒng)組成及其功能。

關(guān)鍵詞：水中目標(biāo) 動(dòng)態(tài)爆點(diǎn) 定位

中圖分類號(hào)：U666 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0118-02

在魚雷作戰(zhàn)效能試驗(yàn)、爆炸毀傷試驗(yàn)和部隊(duì)實(shí)雷攻靶訓(xùn)練中，魚雷攻擊水中目標(biāo)時(shí)的實(shí)航動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)定位數(shù)據(jù)是作戰(zhàn)效能、攻擊效果、毀傷能力評(píng)估的重要依據(jù)[1-3]。國(guó)內(nèi)目前采用在被攻擊目標(biāo)上布設(shè)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)用雙曲線定位的原理動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量[4]。該測(cè)量方法存在成本大、難度高、精度低、有時(shí)無(wú)法在被攻擊目標(biāo)上布設(shè)測(cè)點(diǎn)等問(wèn)題。而使用矢量傳感器技術(shù)[5-6]，利用純方位定位原理對(duì)動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)進(jìn)行精確定位，可有效解決傳統(tǒng)測(cè)量手段中遇到的問(wèn)題。

1 傳統(tǒng)水下動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)定位技術(shù)局限性分析

對(duì)魚雷等水中兵器實(shí)航動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)的測(cè)量，傳統(tǒng)的測(cè)量手段是在目標(biāo)上加裝傳感器，測(cè)量爆炸壓力到達(dá)各傳感器的時(shí)延差，用雙曲線定位的原理解算爆點(diǎn)位置。這種方法存在下列問(wèn)題。

一是爆點(diǎn)是動(dòng)態(tài)的，預(yù)先無(wú)法確定其位置，因而無(wú)法確定迎爆面，傳感器加裝必須全范圍覆蓋目標(biāo)，加大了測(cè)量成本和操作難度。

二是無(wú)法預(yù)先確定爆點(diǎn)位置，各測(cè)量傳感器的量程及各通道動(dòng)態(tài)范圍無(wú)法確定，需要冗余配置，同樣加大測(cè)量成本和操作難度。

三是如果爆點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)距離較近（小于10倍藥包半徑），沖擊波壓力傳播速度與傳播距離的非線性因素造成沖擊波壓力平均傳播速度無(wú)法精確估計(jì)，使得雙曲定位測(cè)量精度無(wú)法得到保證。

四是在建立測(cè)量坐標(biāo)系過(guò)程中，由于各測(cè)點(diǎn)傳感器為貼片式，布置于被攻擊目標(biāo)外表面，測(cè)點(diǎn)空間坐標(biāo)隨殼體變化，難于精確測(cè)定，微小的測(cè)點(diǎn)空間坐標(biāo)測(cè)量誤差（尤其在爆點(diǎn)離測(cè)點(diǎn)距離較近的情況下）會(huì)造成爆點(diǎn)測(cè)量精度大幅下降。

五是存在因被攻擊目標(biāo)結(jié)構(gòu)的原因（如實(shí)雷攻擊訓(xùn)靶），無(wú)法在被攻擊目標(biāo)上安裝測(cè)點(diǎn)，因而無(wú)法使用該傳統(tǒng)手段對(duì)動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)進(jìn)行定位。

2 水中動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)純方位定位原理

僅考慮平面定位問(wèn)題。定義基線坐標(biāo)系為：以陣元i為坐標(biāo)原點(diǎn)，陣元i和陣元j構(gòu)成的基線為x軸，x軸的正方向?yàn)橛申囋猧指向陣元j，該坐標(biāo)系稱為基線坐標(biāo)系，，，如圖1所示。

在陣元i，j和目標(biāo)T組成的三角形中，令是以陣元i為頂點(diǎn)的內(nèi)角，是以陣元j為頂點(diǎn)的內(nèi)角，為基線長(zhǎng)度，它可以由浮標(biāo)上的DGPS數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

3 定位系統(tǒng)組成及各部分功能

定位系統(tǒng)由4個(gè)分系統(tǒng)組成：船載數(shù)據(jù)處理及顯控分系統(tǒng)、浮標(biāo)測(cè)量陣分系統(tǒng)、遙控?cái)?shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)及輔助分系統(tǒng)。

船載數(shù)據(jù)處理及顯控分系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)處理顯控計(jì)算機(jī)及無(wú)線通信基站組成，完成測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、各浮標(biāo)工作狀態(tài)自檢、數(shù)據(jù)處理及實(shí)時(shí)定位解算。

浮標(biāo)陣測(cè)量分系統(tǒng)在：由若干矢量水聽器浮標(biāo)組成測(cè)量陣，浮標(biāo)上加裝GPS和方位姿態(tài)儀。被動(dòng)接收水中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)爆炸聲信號(hào)，完成信號(hào)檢測(cè)和方位估計(jì)。

遙控?cái)?shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)：分船載無(wú)線遙控設(shè)備和浮標(biāo)無(wú)線遙控設(shè)備。完成水中浮標(biāo)信號(hào)處理機(jī)測(cè)得的爆炸聲信號(hào)以及GPS測(cè)得的浮標(biāo)位置信息、方位姿態(tài)儀測(cè)得的信息傳輸?shù)綔y(cè)量船，并將船載數(shù)據(jù)處理及顯控分系統(tǒng)的控制信息傳輸?shù)礁?biāo)。

輔助分系統(tǒng)：由電信號(hào)和聲信號(hào)模擬器組成。用于在實(shí)驗(yàn)室和測(cè)量船上對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行功能自檢。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)水下實(shí)航魚雷動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)的精確定位，在魚雷作戰(zhàn)效能試驗(yàn)、爆炸毀傷試驗(yàn)鑒定領(lǐng)域具有重要的意義。文中提出的矢量水聽器純方位動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)定位技術(shù)可有效解決傳統(tǒng)雙曲線定位技術(shù)遇到的若干局限性問(wèn)題，工程實(shí)用價(jià)值較高。該技術(shù)也可應(yīng)用于其他水中兵器動(dòng)態(tài)爆點(diǎn)的精確定位。

參考文獻(xiàn)

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