黃 義, 王建明, 余家祥

(海軍大連艦艇學(xué)院, 遼寧 大連 116018)

艦炮對(duì)?；谂炍唤?jīng)緯度坐標(biāo)虛擬射

黃 義, 王建明, 余家祥

(海軍大連艦艇學(xué)院, 遼寧 大連 116018)

艦炮對(duì)海虛擬射對(duì)提高對(duì)目標(biāo)射擊精度具有重要意義,射擊艦實(shí)際的航跡線(xiàn)航向航速與導(dǎo)航系統(tǒng)的航向航速不一致,使傳統(tǒng)虛擬校射精度下降。為此,利用艦艇導(dǎo)航提供的艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)對(duì)傳統(tǒng)虛擬射模型進(jìn)行改進(jìn),以艦炮發(fā)射點(diǎn)為原點(diǎn),解算彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)距離和方向偏差。仿真計(jì)算表明,新方法受海況條件影響小,精度高,射程越遠(yuǎn)精度優(yōu)勢(shì)越明顯。隨著導(dǎo)航定位精度的提高應(yīng)用前景廣闊。

艦艇導(dǎo)航; 航速; 航向; 經(jīng)緯度; 艦炮; 虛擬射

艦炮對(duì)海虛擬射是提高對(duì)海上目標(biāo)射擊精度的有效手段,可以省略對(duì)目標(biāo)試射直接效力射,對(duì)提高作戰(zhàn)效能具有重要意義。艦炮對(duì)海傳統(tǒng)虛擬射虛擬點(diǎn)相對(duì)射擊艦距離和方位角固定不變,虛擬點(diǎn)相對(duì)射擊艦靜止,射擊艦保持航向航速不變,但是,艦艇受風(fēng)、流、涌等條件的影響,實(shí)際航跡線(xiàn)航向航速與預(yù)計(jì)航向航速不一致,導(dǎo)致虛擬射精度下降。隨著艦艇導(dǎo)航定位系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和定位精度的提高,艦艇導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)可用于艦炮火控解算[1],本文研究基于艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)的艦炮對(duì)海虛擬射方法,解決艦艇航速航向誤差影響虛擬射精度的問(wèn)題。

1 傳統(tǒng)虛擬射

1.1 傳統(tǒng)虛擬射原理

圖1 傳統(tǒng)虛擬射原理

1.2 航速航向誤差的影響

圖2 航速航向誤差的影響

2 基于艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)虛擬射新方法

2.1 新方法原理

艦炮對(duì)海傳統(tǒng)虛擬射,射擊艦實(shí)際航跡線(xiàn)航向和對(duì)地航速與平臺(tái)羅經(jīng)提供的航向和計(jì)程儀提供的航速不一致,用虛擬射獲取的偏差量校正將對(duì)目標(biāo)射擊諸元產(chǎn)生校射誤差。本文提出一種新的在絕對(duì)坐標(biāo)系中確定彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)偏差量的方法,射擊艦可以靈活機(jī)動(dòng),提高了射擊艦戰(zhàn)術(shù)靈活性。另外,艦炮射擊外彈道解算是在絕對(duì)坐標(biāo)系中進(jìn)行的[3],所以,在絕對(duì)坐標(biāo)系中確定彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)偏差是合理的。目前,水面艦艇裝備的導(dǎo)航定位系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)提供艦位經(jīng)緯度坐標(biāo),為在絕對(duì)坐標(biāo)系中建立艦炮對(duì)海虛擬射模型提供了方便。

本文提出艦炮對(duì)海基于艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)虛擬射原理如圖3所示。

圖3 基于經(jīng)緯度坐標(biāo)的測(cè)量距離方向法原理

艦炮對(duì)?；谂炍唤?jīng)緯度坐標(biāo)虛擬射,以發(fā)射點(diǎn)為原點(diǎn)，在絕對(duì)坐標(biāo)系中計(jì)算彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)距離偏差和方向偏差的方法為:

1)火控在人工裝定虛擬點(diǎn)M0(d、qw)基礎(chǔ)上增加彈道氣象修正量,計(jì)算射擊諸元控制艦炮發(fā)射,發(fā)射時(shí)射擊艦位于K0、經(jīng)緯度坐標(biāo)為(Lw0,Bw0);

2)射擊艦機(jī)動(dòng)至K1，彈丸落水,艦載跟蹤雷達(dá)測(cè)量水柱相對(duì)射擊艦K1的距離dp和舷角qwp;

3)利用(dp、qwp)、射擊艦在K1時(shí)艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)(Lw1,Bw1)和航向CW1,計(jì)算水柱經(jīng)緯度坐標(biāo)(LP,BP);

4)利用射擊艦位于K0的經(jīng)緯度坐標(biāo)(Lw0,Bw0)、水柱經(jīng)緯度坐標(biāo)(LP,BP),計(jì)算水柱P相對(duì)發(fā)射點(diǎn)K0的距離Dp和方位角Bp[4];

水面艦艇衛(wèi)星接收設(shè)備安裝位置與艦炮、跟蹤雷達(dá)安裝位置不在同一處,需要修正衛(wèi)星接收設(shè)備與跟蹤雷達(dá)安裝位置間隔差,以及衛(wèi)星接收設(shè)備與艦炮安裝位置間隔差。

2.2 新方法的優(yōu)點(diǎn)

基于艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)艦炮對(duì)海虛擬射,在絕對(duì)坐標(biāo)系中計(jì)算彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)距離偏差和方向偏差的好處在于:

1)射擊過(guò)程中艦艇實(shí)際航跡線(xiàn)航向和對(duì)地航速與平臺(tái)羅經(jīng)提供的航向和計(jì)程儀提供的航速不一致,不影響計(jì)算彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)距離偏差和舷角偏差,有利于提高虛擬校射精度;

2)射擊過(guò)程中艦艇可以靈活機(jī)動(dòng),提高了艦艇戰(zhàn)術(shù)使用靈活性。

3 兩種方法精度對(duì)比

本文提出艦炮對(duì)海基于艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)虛擬射與傳統(tǒng)虛擬射相比,射擊精度的區(qū)別主要在于:前者有艦艇定位誤差[5];后者有艦艇實(shí)際的航跡線(xiàn)航向與平臺(tái)羅經(jīng)提供的航向不一致,以及艦艇航跡線(xiàn)對(duì)地航速與計(jì)程儀提供的航速不一致,引起的推算艦位誤差。兩種方法孰優(yōu)孰劣需要分析兩者艦位誤差的大小。

目前,水面艦艇導(dǎo)航差分GPS接收機(jī)定位精度可達(dá)5m～10m,我國(guó)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)精度也可以達(dá)到10m數(shù)量級(jí),定位精度可以滿(mǎn)足艦炮射擊的需要。

下面仿真計(jì)算分析艦炮對(duì)海傳統(tǒng)虛擬射航速航向誤差引起的推算艦位誤差。假設(shè)某型艦炮對(duì)海虛擬射,彈道氣象條件標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)航系統(tǒng)傳送給艦炮火控的計(jì)程儀速度為20kn、平臺(tái)羅經(jīng)航向?yàn)?00°,射擊舷角左舷80°,艦艇受到風(fēng)、流、涌的影響,航跡線(xiàn)航向比平臺(tái)羅經(jīng)航向偏右1.0°、對(duì)地速度比計(jì)程儀速度快2kn,不同虛擬點(diǎn)距離推算艦位誤差如表1所示;假設(shè)航跡線(xiàn)航向比平臺(tái)羅經(jīng)航向偏左1.5°、對(duì)地速度比計(jì)程儀速度慢3kn,不同虛擬點(diǎn)距離推算艦位誤差如表2所示。

表1 ΔVW=2.0kn、ΔCW=1.0°不同射距對(duì)應(yīng)的艦位誤差

表2 ΔVW=-3.0kn、ΔCW=-1.5°不同射距對(duì)應(yīng)的艦位誤差

從表1、表2可以看出,艦炮對(duì)海傳統(tǒng)虛擬射,虛擬點(diǎn)距離越遠(yuǎn)推算艦位誤差越大,航速航向誤差越大推算艦位誤差也越大;僅當(dāng)虛擬點(diǎn)距離小于6km時(shí),推算艦位誤差與衛(wèi)星定位艦位誤差相當(dāng),當(dāng)虛擬點(diǎn)距離大于6km時(shí),推算艦位誤差大于衛(wèi)星定位的艦位誤差。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出艦炮對(duì)?；谂炍唤?jīng)緯度坐標(biāo)虛擬射新方法,利用艦載雷達(dá)測(cè)量彈著水柱距離與舷角,結(jié)合艦位經(jīng)緯度坐標(biāo)和航向計(jì)算彈著水柱經(jīng)緯度坐標(biāo),以艦炮發(fā)射點(diǎn)為原點(diǎn)在絕對(duì)坐標(biāo)系中解算彈著水柱相對(duì)虛擬點(diǎn)距離偏差和方向偏差,與傳統(tǒng)虛擬射方法相比,射擊精度受海況條件影響小,精度更高,射程越遠(yuǎn)精度優(yōu)勢(shì)越明顯。新方法的精度受艦艇定位精度的影響,隨著艦艇導(dǎo)航定位精度的提高，其應(yīng)用前景廣闊。

[1] 周克強(qiáng). 基于彈跡跟蹤預(yù)測(cè)的艦艇定位方法[J]. 火力與指揮控制,2014,39(9):152-155.

[2] 蔡根明,戴耀，高輔剛，等. 艦載導(dǎo)航系統(tǒng)的艦炮對(duì)海校射方法[J]. 火力與指揮控制,2009,34(7):171-174.

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

[4] 汪德虎,張比升，胡江，等. 艦炮對(duì)岸無(wú)瞄準(zhǔn)點(diǎn)射擊諸元計(jì)算模型[J]. 火力與指揮控制,2006,31(9):85-87.

[5] 王金云,毛小燕. 艦炮武器系統(tǒng)對(duì)岸射擊新方法及其精度分析[J]. 火力與指揮控制,2011,36(8):52-55.

Shipborne Gun Firing Seaborne Dummy Target Based on Longitude and Latitude of Naval Vessel

HUANG Yi, WANG Jian-ming, YU Jia-xiang

(Dalian Naval Academy, Dalian 116018, China)

It is available to improve the firing accuracy of shipborne gun by firing dummy target firstly. But the calibrating accuracy descended due to the variance of velocity and course bearing between ship track and intending course. Therefore, the model of firing dummy target was optimized with longitude and latitude of ship navigation. The deviation between bomb water column and dummy target was calculated considering the position of gun firing was coordinate origin. It is proved by simulating that the firing accuracy of the new model was better and not influenced by sea condition, and the accuracy superiority was obvious much more when the firing distance was far. The new model would be applied widely along with the accuracy of ship navigation was improved.

navigation; ship velocity; course; longitude and latitude; shipborne gun; virtual firing

1673-3819(2017)06-0127-03

TJ391；E924.91

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.06.026

2017-05-16

2017-07-04

黃 義(1978-),男，安徽碭山人，博士，講師，研究方向?yàn)榕炁诨鹂?。王建?1964-),男，博士，教授。余家祥(1974-)，男，博士，副教授。