高炮命中目标位置的解算方法及其精度仿真

基于外弹道的高炮火控算法与仿真
李强;欧阳攀
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2014(000)005
【摘要】为适应现代战争中目标速度与机动性的提高，增强高炮打击空中运动目标能力，需要充分发挥基于外弹道火控解算精度高的优点，并提高解算速度。

通过整合外弹道实时解算和解命中迭代算法与初值选择，得到了一种完全基于外弹道解算的快速火控解算算法体系。

经过仿真计算，并将仿真结果与射表数据对比，验证了外弹道实时解算的准确性。

利用GDI+图形功能基于C#语言仿真分析了匀速与匀加速直线运动目标的解命中问题，验证了算法的可行性，为火控系统的研制提供了参考。

【总页数】4页(P131-134)
【作者】李强;欧阳攀
【作者单位】中北大学，太原 030051;中北大学，太原 030051
【正文语种】中文
【中图分类】TJ3
【相关文献】
1.高炮火控外弹道实时解算及其应用 [J], 孙幸福;狄邦达
2.基于外弹道算法的C-RAM火控处理技术 [J], 刘剑威
3.基于Vega的高炮外弹道视景仿真系统设计与实现 [J], 孙鹏;赵捍东;曹红松;白福
明
4.基于外弹道的防空火控改进算法及模型仿真 [J], 李智;吴盘龙
5.基于遗传算法的高炮弹丸外弹道优化设计 [J], 李帅孝;李莉;李泽宇
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一种高炮集火射击快速命中检测方法肖颖;梅卫;张小伟【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2013(000)006【摘要】Antiaircraft guns are important close-in land-based air defense weapon,one of whose most important tactic indexes is hit precision.To calculate hit probability quickly and exactly,and avoid missed pill and slow detection process in each of a family of discrete times,this paper put forward a collision detection method,which ignores influence of firing interval by adding pills,and finds a valid detection interval from balance between detection missing and long detection time.This method is proved feasible and can be used to quickly and exactly solve collision detection of moving fast model.%高炮作为重要的近程地面防空武器,命中精度是衡量其作战能力的重要指标.为了快速准确地计算出命中概率,尽量避免炮弹在相邻的离散时间点上出现检测遗漏和检测缓慢的情况,本文提出忽略射击间隔对命中概率的影响,根据目标大小确定合理的检测间隔,并提高发射弹数的碰撞检测方法,在检测遗漏和检测时间上找到一个平衡.结果表明,该方法能快速准确地检测炮弹和目标在高速运动下的碰撞问题.【总页数】3页(P57-59)【作者】肖颖;梅卫;张小伟【作者单位】军械工程学院,石家庄050003;军械工程学院,石家庄050003;西安军代局驻咸阳地区军代室,陕西咸阳712099【正文语种】中文【中图分类】G642.0【相关文献】1.高炮应急射击时一种新的火控诸元求解方法 [J], 刘锐;李银伢;盛安冬2.随机数的产生及其在高炮射击命中仿真中的应用 [J], 蒋里强;王学奎;韩文超3.轮式自行高炮射击线补偿的一种途径 [J], 张双运;苏娟莉;王波;李敏4.一种高炮拦阻射击新体制 [J], 孟留成;张相炎5.一种高炮武器系统射击准备精度综合检测方法 [J], 刘永鸿;张文红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种火炮快速解命中问题的新方法
郝伟;侯朝桢;王小艺
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2007(032)010
【摘要】在火炮解命中过程中,对于射表数据的处理方法主要有逼近法和插值法.基于对射表数据进行插值处理的基础上,用一种解非线性方程的迭代方法对解命中问题进行研究,这种方法可避免导数计算,收敛较快.经仿真计算,并与其他方法进行了比较,验证了该方法在火炮解命中问题中的可行性和优越性.
【总页数】3页(P65-67)
【作者】郝伟;侯朝桢;王小艺
【作者单位】北京理工大学信息科学技术学院,北京,100081;北京理工大学信息科学技术学院,北京,100081;北京理工大学信息科学技术学院,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】TJ3
【相关文献】
1.快采慢放—一种记录快变生理信号的新方法 [J], 邢志新;邱衍勃
2.鱼雷命中目标的一种快速解算方法 [J], 贾建华;王彦书;王金云
3.快速解命中的一种改进算法 [J], 胡绍勇;朱齐丹
4.快速解命中的一种有效方法 [J], 陈群斋
5.一种三维调制信号快速解调新方法 [J], 张俊博; 宋汉斌; 陈晓光
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高炮实弹射击中目标的自动提取0 引言随着计算机图像处理技术、图像模式识别技术的迅速发展，计算机图像模式识别技术在工业、农业、国防、科学研究和医学等各个方面得到了更加全面的应用。

高炮实弹射击中目标的自动提取，就是应用图像模式识别技术对预先的高炮实弹射击录像进行分析，自动提取录像中的目标，确立目标在屏幕中的位置，进而计算射击偏差量，并给出校正量。

1 图像的预处理由于预先捕获的高炮射击录像存在一些问题，如图像灰度不均匀，整帧图像的灰度范围较小，这样显得对比度不够，模糊不清，目标与周围景物之间的灰度差别很小，这样的图像直接进行目标的提取将比较困难，使目标的轮廓不清，这样需要我们预先对图像进行图像增强处理，从而除去图像中的噪声，使边缘清晰以及突出图像中的某些性质等。

图像增强技术可使图像灰度级的动态范围增大，变的轮廓比较清晰，对比度增大，使目标及弹丸与背景的灰度区别增大，易于从背景图像分离出来进行处理。

通过修正直方图而增强对比度是图像增强最常用，最重要的一种方法。

直方图修正中最优性质的是直方图均衡。

图像直方图均衡处理就是用灰度变换函数对输入图像直方图进行修正，修正后的图像直方图趋向均匀分布。

设rk 为原始图像的第k 级灰度，sk 为变换后图像的的第k 级灰度，那么直方图均衡的具体方法如下：首先计算原始图像的灰度级直方图，用n(i)(i=0，1，…255)表示。

计算灰度级的变换函数T(rk)其中，N 是图像的像素总数，然后根据灰度级变换函数T(rk)完成图像的灰度级变换。

由于只是图像灰度级概率密度函数的近似，因此经过直方图均衡后，只能得到接近平坦的直方图。

2 图像分割图像分割一直是图像处理领域中的重点和难点，是实现自动图像分析时首先需要完成的操作，图像在分割后的处理，如特征提取，目标识别。

高炮火控精度分析方法
朱莹;李文才;段刚
【期刊名称】《兵工自动化》
【年(卷),期】2006(25)8
【摘要】高炮火控系统的火控精度分析采用VC++实现.分析系统从滤波出的目标航路中向后找到弹丸击中目标时的目标位置,向后周期数为原火控系统解算出的弹飞时间除以数据周期的商.系统对获得的目标数据进行坐标变换、解算偏流和高角,分别求得理论的射击诸元后再进行精度分析.并由此通过对航路、姿态信息的改变及对系统中其它信息的改变,模拟不同空情、不同条件下各参数对系统精度的影响.【总页数】2页(P1-2)
【作者】朱莹;李文才;段刚
【作者单位】中国兵器工业第五八研究所,军品部,四川,绵阳,621000;中国兵器工业第五八研究所,军品部,四川,绵阳,621000;中国兵器工业第五八研究所,军品部,四川,绵阳,621000
【正文语种】中文
【中图分类】E924.5
【相关文献】
1.高炮火控系统射击精度虚拟试验方法 [J], 韦国军;黄广利;夏明革
2.自行高炮火控系统动态精度模拟中的视觉测量方法 [J], 苏建东;段修生
3.基于靶场试验的高炮火控系统战技指标分析方法 [J], 石彦召;朱新华;王永磊
4.机载火控系统误差对精度影响的分析方法 [J], 胡子剑;高晓光;贺楚超;焦璐;尹登宇
5.高炮火控系统的精度估计与检验 [J], 潘承泮
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某自行高炮火控系统软件设计与仿真测试杨维;赵凯;徐建锋;赵维【摘要】火控系统是自行高炮武器系统的重要组成部分,火控系统的跟踪、解算能力和射击诸元精度直接影响着对目标的拦截能力.提出了自行高炮火控系统软件总体设计方案,给出了软件任务间的调用关系及数据流向.采用转换测量Kalman滤波算法实现了机动目标的跟踪,采用弦截法进行了命中问题的求解.仿真及测试结果表明,该软件设计合理,求解精度高,具有一定的工程应用价值.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P63-66,79)【关键词】转换测量Kalman滤波;射表;弦截法;火控诸元【作者】杨维;赵凯;徐建锋;赵维【作者单位】西北机电工程研究所,陕西咸阳 712099;西北机电工程研究所,陕西咸阳 712099;西北机电工程研究所,陕西咸阳 712099;西北机电工程研究所,陕西咸阳712099【正文语种】中文【中图分类】TJ302现代火控系统由火控计算机来完成数据处理工作，其任务是融合有关目标诸元、气象诸元、弹道诸元、武器载体姿态诸元；估算目标运动诸元；根据实战条件下的弹道方程或存储于火控计算机中的射表求解命中点坐标；计算射击诸元；根据实测的脱靶量修正射击诸元等。

本文详细论述了火控系统软件的总体设计思路和方法，给出了火控软件中航迹滤波模块和解命中模块关键技术的详细设计算法，对工程实践有一定的指导作用。

1 火控系统软件总体设计火控系统软件总体结构如图1所示。

其中，点划线以上的部分表示任务之间的调用关系，点划线以下的部分表示数据的流向，两者之间存在大致的对应关系。

1.1 任务及其调用关系1) 主任务：主任务是整个软件系统中第1个被调用并执行的任务。

其主要功能为：(1) 初始化中断服务程序，使其在收到中断命令后执行中断服务函数；(2) 初始化CAN；(3) 创建定时器并使之与定时器任务相关联；(4) 调用CAN接收任务，等待外部数据输入；(5) 为一些公共变量设置缺省值。

高炮射击提前点的解法研究
王涛;唐宴虎
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2005(030)008
【摘要】针对高炮射击解提前点方法进行的研究,在图解法的基础上,运用解方程的思想,提出了精度更高的"系数调整法"、"图解逼近法"和"一元四次方程法".较好地解决对匀速运动目标命中问题的求解,"图解逼近法"具有单方向收敛的优点."一元四次方程法"可直接用消元法求解,不需循环.解法与迭代法比较,具有计算精度高、速度快,计算步骤、时间固定,在火控系统计算和修正等方面有重要的实用价值.
【总页数】4页(P40-43)
【作者】王涛;唐宴虎
【作者单位】桂林空军学院,广西,桂林,541003;桂林空军学院,广西,桂林,541003【正文语种】中文
【中图分类】TJ35;E920.8
【相关文献】
1.高炮对超高速目标射击死界与射击时限的研究 [J], 李银伢;陈黎;戚国庆;盛安冬
2.基于C4ISR的空炸射击高炮拦阻射击效力仿真研究 [J], 曾前腾;吴慧中
3.空炸射击高炮拦阻射击效力仿真 [J], 曾前腾;昊慧中
4.悬挂特性对某高炮射击密集度的影响研究 [J], 宁变芳;刘欢;薛庆阳;赵萌;单春来
5.高炮射击诸元离线式试验方法 [J], 史海龙;王晶晶;杜伟;陈国军;任成才
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炮兵侦察兵是如何做到准确为炮群提供打击目标坐标参数的？炮兵侦察兵可做不到说打哪儿就一定能打中的程度，除非预先标定了射击诸元，否则他们只能尽可能提供牢靠的参数，但怎么打、打多少、具体数据怎么调，都需要一整套炮兵班子精诚团结，完成得一丝不苟才行。

不过事先说明一下，老王说的东西都是老掉牙的人肉打炮法，并不一定适应现代战争。

侦察兵是炮击报位的前线“眼睛”，他们需要建立观察所来完成自己的任务。

所谓的“观察所”，可以是工事，也可以是不显眼的隐藏处，没有硬性要求，但要求一定得视野开阔，明晰敌情。

在必要的情况下，最好还能做到隐蔽、便于撤退的地段。

最好不要将自己置于敌方的炮火笼罩下。

除了基本观察所，按照一般章程，还应该根据所处地形，在侧方300-500米设置同等的侧方观察所。

这个侧方观察所一方面可以补充基本观察所的信息和视野，形成对地形、空间的三维解读，避免死角和侦察误差。

一方面它也是基本观察所的备份，确保在前者暴露或出现状况时，侧方观察所能顶上。

基本观察所其实就是炮兵侦察兵的“指挥主基地”，侧方观察所是“副基地”，此外还有前进观察点、隐匿观察点、特务观察点、敌后观察点等等，各种信息综合给基本观察所，然后这个小型的观测指挥所会将信息整合归拢，交给观察站的指挥员。

一般这个指挥员应该起码是个炮兵连长担任，营长往上走的也多的是。

他负责根据战场观察点回馈的情况，直接下达攻击命令。

或者根据前方其他部队或上级的支援呼叫进行援助。

当然这种火力支援并非电影中炮兵连长小红旗一挥“放！”然后就千军万炮咚咚咚狂喷一气。

其实炮兵侦察兵传来的数据还做不得数，得炮兵指挥官进行策略制定和方案研究后才能决定。

采用何种方式的射击、接前线呼号是试射还是直接覆盖、何处的炮群冒着暴露的下场进行效力射等等，都有相当的讲究。

一句话，前线侦察兵查完了不算，得指挥官对应有效的炮火射击，才能最终确保准确有效打击目标。

上图就是一张炮兵的火力覆盖图，属于步炮合一的推进弹幕延伸射击，炮击点被规划为线段，中间进行数值分隔。

第４４卷第１期２０２２年２月指挥控制与仿真ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ＆ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＶｏｌ ４４㊀Ｎｏ １Ｆｅｂ ２０２２文章编号：１６７３⁃３８１９（２０２２）０１⁃０１１７⁃０４基于仿真的舰炮命中解算评估技术徐㊀聪，冯文飞，胡争争，马留洋（中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州㊀４５００４７）摘㊀要：在真实环境下，较难实现舰炮系统对空中高速机动目标的命中评估㊂通过构建一种半实物仿真测试系统，仿真生成模拟战场环境和威胁目标航路，驱动舰炮系统模拟射击，实时采集弹道数据解算弹丸飞行轨迹，通过与理论目标数据融合进行命中判别㊂因此，分析了舰炮系统在不同典型目标环境㊁不同射击区段㊁不同命中目标部位的打击效果，可提供一种有效的途径用于舰炮系统作战能力评估和改进设计㊂关键词：仿真环境；舰炮系统；命中；评估中图分类号：Ｅ９２４ ９１；Ｅ９１９㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３⁃３８１９．２０２２．０１．０１７Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ⁃ｂａｓｅｄＥｖａｌｕａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＮａｖａｌＧｕｎＨｉｔＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＸＵＣｏｎｇ，ＦＥＮＧＷｅｎ⁃ｆｅｉ，ＨＵＺｈｅｎｇ⁃ｚｈｅｎｇ，ＭＡＬｉｕ⁃ｙａｎｇ（Ｔｈｅ２７ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００４７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎａｒｅａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｈｉｔａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔｈｅｎａｖａｌｇｕｎｓｙｓｔｅｍａｇａｉｎｓｔｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｍａ⁃ｎｅｕｖｅｒｉｎｇｔａｒｇｅｔｓｉｎｔｈｅａｉｒ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｓｅｍｉ⁃ｐｈｙｓｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄｅｎ⁃ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｒｅａｔｔａｒｇｅｔｒｏｕｔｅ，ｄｒｉｖｅｔｈｅｎａｖａｌｇｕｎｓｙｓｔｅｍｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｒｉｋｅｓ，ｃｏｌｌｅｃｔｔｈｅｓｔｒｉｋｅｄａｔａｉｎｒｅａｌｔｉｍｅｔｏｃａｌｃｕ⁃ｌａｔｅｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｓｆｌｉｇｈｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ，ａｎｄｐｅｒｆｏｒｍｈｉｔｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎｂｙｆｕｓｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｔａｒｇｅｔｄａｔａ．Ｉｔａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｔｒｉｋｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｎａｖａｌｇｕｎｓｙｓｔｅｍｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｉｃａｌｔａｒｇｅｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈｏｏｔｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｉｔｐｏ⁃ｓｉｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｆｏｒｎａｖａｌｇｕｎｓｙｓｔｅｍｃｏｍｂａｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｎａｖａｌｇｕｎｓｙｓｔｅｍ；ｈｉｔ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ收稿日期：２０２１⁃０８⁃２４修回日期：２０２１⁃１０⁃１４作者简介：徐㊀聪（１９９１ ），男，硕士，工程师，研究方向为嵌入式指挥控制㊂冯文飞（１９７６ ），男，本科㊂㊀㊀命中概率是衡量一种武器系统作战效能的重要指标，但测量和统计一种武器系统的命中概率往往会受成本㊁战场环境模拟㊁安全性㊁目标属性等许多因素的影响㊂因此，在实际工作中常使用仿真的方法对武器系统作战效能进行研究［１］㊂由于舰炮具有射速快㊁射弹量大等特点，因此，在仿真试验时，需要同时进行大量的数学运算，算法模型的时效性至关重要㊂本文通过构建半实物仿真测试系统，提出了一种基于仿真的舰炮命中解算评估技术，通过分析舰炮武器系统在几种典型目标航路下的目标命中区段和命中部位，为评估和提高武器系统作战能力提供了一种有效的参考途径㊂１㊀仿真测试系统１ １㊀系统组成当前的舰炮武器系统一般由传感器㊁解算装置㊁发射装置组成㊂传感器测量目标现在点的位置参数，并传给解算装置，解算装置根据现在点位置㊁舰艇运动参数㊁弹道气象参数等进行解算，并驱动发射装置进行发射，进而毁伤目标［２］㊂仿真测试系统的组成结构如图１所示㊂图１㊀仿真测试系统组成结构示意图仿真测试系统主要由舰炮武器系统和仿真评估系统两部分组成㊂其中，仿真评估系统由命中判别设备㊁目标模拟器㊁战场环境模拟器三部分构成㊂命中判别设备通过舰炮武器系统的网络通信设备接入武器系统网络，目标模拟器通过和传感器的专用模拟信号连接，用于向传感器输入目标模拟数据，战场环境模拟器仿真构建真实作战场景，并将要打击目标通过目标模拟器输入舰炮武器系统㊂１ ２㊀系统工作过程仿真系统一个工作周期的工作过程如下：１）战场环境模拟器仿真构建真实作战场景，并将要打击目标发送给目标模拟器，同时将该批目标信息１１８㊀徐㊀聪，等：基于仿真的舰炮命中解算评估技术第４４卷发送给命中判别设备，命中判别设备转发给舰炮武器系统作为目标指示驱动系统运行；２）目标模拟器将目标数字信息同步转换成目标模拟信号，驱动传感器；３）解算装置计算打击诸元数据，控制发射装置转动进行模拟发射；４）命中判别设备实时采集武器系统网络数据和目标航路信息数据，记录模拟击发时刻的架位㊁姿态㊁气象等数据，推算弹丸弹道轨迹，与目标航路数据融合，计算命中结果㊂２㊀弹丸弹道参数模型２ １㊀弹丸质点弹道模型为了计算方便，通常将弹丸看作一个质点，利用弹丸的质点运动方程求解外弹道，假设弹丸运动存在以下前提条件［３］：１）弹丸在飞行过程中攻角为０；２）大气环境为标准气象；３）地球重力加速度的方向和大小始终不变；４）弹丸是对称的㊂以火炮发射方向为Ｘ轴正向，重力加速度负方向为Ｙ轴正向，建立直角坐标系，可以得到弹丸的理想质点运动方程为［４］ｄｖｘｄｔ＝－Ｃ㊃Ｈｙ()㊃Ｇｖ()㊃ｖｘｄｖｙｄｔ＝－Ｃ㊃Ｈｙ()㊃Ｇｖ()㊃ｖｙ－ｇｄｘｄｔ＝ｖｘｄｙｄｔ＝ｖｙｖ＝ｖ２ｘ＋ｖ２ｙìîíïïïïïïïïïïïï（１）式中，ｖｘ，ｖｙ分别为弹丸初速在坐标系两个投影轴上的分速度；Ｈ（ｙ）为空气密度函数，即实际条件和标准条件下的空气密度㊂Ｃ＝ｉ㊃ｄ２ｍ㊃１０３（２）式中，Ｃ为弹道系数，ｉ为弹形系数，ｄ为弹丸直径，ｍ为弹丸质量㊂Ｇｖ()＝４．７３７ˑ１０－４㊃ｖ㊃Ｃｘｏｎ（ｖｃｓ）（３）Ｇ（ｖ）为阻力函数，Ｃｘｏｎ为标准阻力系数㊂２ ２㊀弹道系数拟合弹道模型从式（１）可以看出，在标准气象条件下空气密度函数Ｈ（ｙ）为不变常量㊂从式（３）得到，空气阻力函数Ｇ（ｖ）只与弹丸初速ｖ相关，在理想条件下，弹丸初速ｖ不变，则空气阻力函数Ｇ（ｖ）也是不变常量㊂在式（２）的弹道系数中，弹丸直径ｄ和弹丸质量ｍ不发生变化，只有弹型系数ｉ为一个和弹型相关的总结查表得到的值，在弹型和标准弹型区别大时，ｉ不能很好地反映弹的特性㊂通过与实际弹道对比发现，当弹型系数ｉ不变时，不同射角的弹道存在不同的误差，因此，可以根据射角的变化，适当修改弹型系数ｉ，将得到的弹道数据和实际弹道做对比，找到不同射角下的最优弹型系数，将弹道误差做到最小㊂因此可以将弹道模型修改为：１）判断弹丸射角的值，根据总结得到的最优弹型系数，取不同的系数值ｉ；２）再利用弹丸的理想质点运动方程，求解微分方程，得到弹丸的完整弹道㊂３㊀目标命中解算模型３ １㊀坐标变换命中判别的基本思想是将同一时刻的弹丸坐标和目标坐标进行命中比对［５］，若某一时刻弹丸和目标的位置发生重叠，则该发弹命中；否则，该发弹不命中㊂目标数据采用战场环境模拟器产生的模拟目标真值数据，为ＣＧＣＳ２０００直角坐标系数据，弹丸数据采用的是以火炮发射方向为Ｘ轴正向，重力加速度负方向为Ｙ轴正向的弹道坐标系，因此，在进行命中比对前，需要将弹丸数据转换成ＣＧＣＳ２０００直角坐标系数据㊂其转换步骤如下：１）将采集的击发时刻舰艇不稳定坐标的炮架位信息转换成舰艇稳定坐标；２）将舰艇稳定坐标的炮架位作为舰炮射角，计算弹道坐标系下的弹丸外弹道数据；３）将弹道坐标系下的弹丸距离㊁方位㊁高低转换成ＣＧＣＳ２０００直角坐标㊂Ｌγ，θ，φ()Ａｌ２，０，０æèçöø÷Ｔ＝Ａｘａ，ｙａ，ｚａ()－Ｏｘｏ，ｙｏ，ｚｏ()[]ＴＬγ，θ，φ()Ｂ－ｌ２，０，０æèçöø÷Ｔ＝Ｂｘｂ，ｙｂ，ｚｂ()－Ｏｘｏ，ｙｏ，ｚｏ()[]Ｔìîíïïïï（４）第１期指挥控制与仿真１１９㊀Ｌγ，θ，φ()＝１０００ｃｏｓγｓｉｎγ０－ｓｉｎγｃｏｓγéëêêêùûúúúｃｏｓθｓｉｎθ０－ｓｉｎθｃｏｓθ０００１éëêêêùûúúúｃｏｓφ０－ｓｉｎφ０１０ｓｉｎφ０ｃｏｓφéëêêêùûúúú（５）３ ２㊀命中模型假设目标为一个主体为圆柱体，头部为半球体的一个物体，其模型如图２所示㊂图２㊀目标模型示意图其中，目标质心为Ｏｘｏ，ｙｏ，ｚｏ()，端点Ａｘａ，ｙａ，ｚａ()㊁Ｂｘｂ，ｙｂ，ｚｂ()㊂在弹体坐标系下，Ａ点坐标为ｌ２，０，０æèçöø÷，Ｂ点坐标为－ｌ２，０，０æèçöø÷，不带弹头的圆柱体长度为ｌ，半径为ｒ，γ㊁θ㊁φ分别为弹体坐标系下目标的偏航角㊁俯仰角㊁滚转角㊂具体命中模型的计算方法如下㊂１）根据公式（４）和公式（５），将Ａ㊁Ｂ两点的坐标转换为ＣＧＣＳ２０００坐标㊂２）将Ａ点坐标代入以下公式，计算得到圆柱体中心线的直线方程系数ｍ㊁ｎ㊁ｐ㊂ｘ－ｘｏｍ＝ｙ－ｙｏｎ＝ｚ－ｚｏｐ（６）３）假设弹丸的坐标为Ｄｘｄ，ｙｄ，ｚｄ()，点Ｄ在圆柱体中心线的垂点坐标Ｃｘｃ，ｙｃ，ｚｃ()，根据垂线向量和直线方向向量垂直，得到ｘｄ－ｘｃｙｄ－ｙｃｚｄ－ｚｃ[]ｍｎｐéëêêêùûúúú＝０（７）同时Ｃ点在圆柱体中心线上，满足：ｘｃ＝ｘｏ＋ｔ㊃ｍｙｃ＝ｙｏ＋ｔ㊃ｎｚｃ＝ｚｏ＋ｔ㊃ｐìîíïïïï（８）可求得ｔ的值㊂４）计算点Ｄ到中心线的距离ｄ为ｄ＝ｘｄ－ｘｃ()２＋ｙｄ－ｙｃ()２＋ｚｄ－ｚｃ()２（９）５）根据弹丸Ｄ的位置分情况判断是否命中：ａ）若垂点Ｃ在点Ａ的外侧，满足ＡＢң∗ＡＤң＜０，此时只需判断点Ｄ与Ａ距离ｄＡＤ与ｒ的关系即可㊂满足ｄＡＤ＜ｒＡＢң∗ＡＤң＜０{，为命中，否则为不命中㊂ｂ）若垂点Ｃ在点Ａ㊁Ｂ之间，满足ＡＢң∗ＡＤң＞０且ＢＡң∗ＢＤң＞０，此时判断点Ｄ到中心线的距离ｄ与ｒ的关系即可㊂满足ｄ＜ｒＡＢң∗ＡＤң＞０ＢＡң∗ＢＤң＞０ìîíïïïï，为命中，否则为不命中㊂ｃ）若垂点Ｃ在点Ｂ的外侧，满足ＢＡң∗ＢＤң＜０，此时均不命中㊂６）若满足命中条件，记录下命中时刻的命中点在目标模型的位置偏差㊁目标航路信息㊁命中点在目标航路中的区段等信息㊂４㊀仿真评估分析在仿真试验中，本系统设计了以下几种不同的典型航路：１）不同勾径的匀速直线航路，如勾径为０㊁５０㊁１００㊁１５０等；２）不同比例导引系数的比例导引航路；３）跃升俯冲航路；４）蛇形机动航路㊂通过以上典型航路，记录目标的命中区段㊁目标命中点在目标模型的位置偏差等信息，分析这些数据可以提高武器系统的射击精度和目标毁伤概率㊂１）分析目标命中区段，提高命中概率将射击区段分为间隔１００ｍ的若干小区段，根据命中时，目标位置在射击区段中的位置，可得到在每个小区段的命中个数，从而得出每个射击区段的命中概率㊂通过分析命中率较低射击区段的目标飞行特点及解算模型，可评估武器系统在不同射击区段下的作战效能，进而有针对性地进行改进㊂在余弹数较少的情况下，可控制系统在更高命中率的区段进行射击，提高射击命中率，达到最大射击效果㊂１２０㊀徐㊀聪，等：基于仿真的舰炮命中解算评估技术第４４卷２）分析目标命中部位，提高毁伤概率通常情况下，可根据目标特点将目标分为若干部位，命中部位的不同造成的毁伤效果也大相径庭，对目标的毁伤概率也大不一样㊂以导弹目标为例，一般将导弹分为弹头㊁动力推进装置㊁制导装置㊁弹体等部位［６］，命中弹头㊁动力推进装置等关键部位时，对目标造成的毁伤效果比命中其他部位时的毁伤效果更大一点㊂本系统在判断弹丸命中后，可根据命中点在目标模型的位置偏差，确定命中点在目标上的部位㊂例如对导弹目标时，命中弹头或动力推进部位时造成的毁伤效果更大㊂因此，可对武器系统解算模型进行针对性的优化设计，提高在目标关键部位的命中率，从而提高武器系统毁伤概率㊂５㊀仿真数据拟合弹道系数后的弹道误差如表１所示㊂表１㊀拟合弹道与实际弹道误差射角／（ʎ）距离误差／ｍ高度误差／ｍ３３．４７０．１８１２２．７７０．５９２１２．１３０．８１３０１．４４０．８４３９０．８７０．７１４８０．５２０．５８５７０．２１０．３２６６０．０４０．０９７５０．０４０．１４８４０．０１０．２６通过拟合弹道系数的方法，可以将弹道模型与实际弹道之间的误差缩小到４ｍ以内，提高仿真环境的真实度，从而更加真实地模拟作战环境㊂６㊀结束语本文通过构建半实物仿真测试系统，提出了一种基于仿真的舰炮命中解算评估技术㊂该系统通过拟合弹道系数㊁建立真实目标模型等方法减小仿真环境与真实作战环境之间的误差，简化计算方法，能够准确㊁快速地判断命中结果，并记录相关命中区段和命中部位㊂同时，通过设计多种典型航路，分析了不同命中区段和命中部位对评估和提高武器系统作战能力的影响，尤其是在余弹数不足的情况下，分析了如何能够达到更好的射击效果㊂后期，还可以通过更换目标模型算法，以解决针对不同类型的目标时，如何评估系统打击毁伤效果的问题㊂参考文献：［１］㊀傅冰，卢发兴，等．舰艇武器火控基础［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１７．［２］㊀朱庆和．提高舰炮武器系统精度的一种有效方法 误差相消原理［Ｊ］．火力与指挥控制，１９９６，２０（４）：２１⁃２６．［３］㊀钱林方．火炮弹道学［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００９．［４］㊀徐国亮，王勇．舰炮反导火控原理［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２０１８．［５］㊀汪德虎．舰炮火控原理［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００９．［６］㊀杨军．导弹控制原理［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２０１０．（责任编辑：胡志强）。