潜艇指控系统理论与应用

本书是关于潜艇指控系统理论及应用的一部著作，是作者团队多年研究及应用成果的总结，同时也参考了靠前外相关领域作者公开发表的著作和文章。全书共分11章，包括潜艇指控系统概述，潜艇指控系统发展历程，潜艇信息融合，潜艇目标综合识别，目标运动要素解算，鱼雷武器控制，潜射巡航导弹武器控制，潜艇综合防御，远程水中兵器指挥控制，潜地弹道导弹弹道与诸元计算以及潜艇指控系统关键技术发展趋势。本书读者为军民电子信息系统领域的工程技术人员和相关专业的院校师生。

第1章潜艇指控系统概述1
1.1潜艇指控系统的基本概念1
1.2潜艇指控系统的发展动因1
1.2.1军事需求提出的挑战1
1.2.2技术发展提出的挑战2
1.2.3系统演进提出的挑战2
1.3潜艇指控系统的主要功能与特征2
1.3.1潜艇指控系统的作战使命与发展要求2
1.3.2潜艇指控系统的总体结构与系统组成2
1.3.3潜艇指控系统的使命任务3
1.3.4潜艇指控系统的主要功能与性能4
1.4潜艇指挥控制过程6
参考文献6
第2章潜艇指控系统发展历程8
2.1国外潜艇指控系统的发展概述8
2.2国外典型潜艇指控系统介绍9
2.3国外潜艇指控系统的典型特点12
2.4国内潜艇指控系统的发展情况16
2.4.1集中式指控系统16
2.4.2分开式指控系统16
2.4.3分布式指控系统17
参考文献17
第3章潜艇信息融合18
3.1概述18
3.1.1潜艇信息源特性18
3.1.2潜艇信息融合体系框架23
3.2信息预处理27
3.2.1野值处理27
3.2.2平滑滤波29
3.2.3时间一致处理30
3.2.4空间一致处理31
3.3多源数据关联融合33
3.3.1空间关联融合33
3.3.2时间关联融合38
3.4态势估计42
3.4.1概略态势分析42
3.4.2短时态势预测44
3.4.3意图分析46
3.4.4威胁估计48
3.5传感器管理51
3.5.1基本原理51
3.5.2艇载传感器管理示例54
3.6模拟仿真54
3.6.1纯方位关联54
3.6.2特征辅助关联55
3.7小结56
参考文献57
第4章潜艇目标综合识别59
4.1概述59
4.1.1目标身份层次分类61
4.1.2识别信息源分析63
4.1.3目标综合识别实现结构64
4.2特征级身份识别65
4.2.1水声目标特征提取与分类65
4.2.2侦察参数识别68
4.2.3目标运动特征识别69
4.2.4多特征目标综合识别70
4.3决策级目标综合识别技术71
4.3.1身份命题转换与信任函数生成71
4.3.2传感器可信度估计71
4.3.3目标综合识别算法73
4.4基于鱼雷回传信息的目标综合识别77
4.5作战集群目标识别79
4.5.1目标分群79
4.5.2编队队形识别82
4.6目标综合识别数据库应用83
4.7仿真案例84
4.7.1水声目标识别仿真84
4.7.2证据理论改进方法仿真85
4.7.3纯方位目标分群仿真86
4.8小结88
参考文献88
第5章目标运动要素解算91
5.1概述91
5.1.1潜艇隐蔽攻击的概念91
5.1.2潜艇隐蔽攻击的发展92
5.2水下目标纯方位定位跟踪系统可观测性分析93
5.2.1线性系统可观测性的一般结论93
5.2.2纯方位定位跟踪系统可观测性分析94
5.2.3二要素多方位目标定位跟踪可观测性分析103
5.2.4一要素多方位目标定位跟踪可观测性分析105
5.3纯方位目标运动要素解算108
5.3.1本艇机动优化控制108
5.3.2纯方位目标运动要素解算方法112
5.4已知部分要素的目标运动要素解算118
5.4.1已知一要素条件下的目标运动要素解算118
5.4.2已知两要素条件下的目标运动要素解算121
5.5方位距离量测条件下的目标运动要素解算123
5.5.1二方位二距离目标运动要素解算123
5.5.2多方位多距离目标运动要素解算124
5.6基于水声信号的目标运动要素解算124
5.6.1目标运动要素解算的水声信号需求分析124
5.6.2声呐波束域信息运动特征提取130
5.6.3基于声呐波束域信息的目标运动要素解算134
5.6.4基于声呐阵元信号的目标运动要素解算技术140
5.7会聚区目标定位与跟踪143
5.7.1会聚区形成机理144
5.7.2会聚区参数计算145
5.7.3会聚区目标的跟踪146
5.8机动目标运动要素解算148
5.8.1水声目标机动检测149
5.8.2变速变向机动目标运动要素解算方法163
5.8.3特殊情况下的机动目标运动要素解算167
5.9多平台协同定位170
5.9.1多平台协同探测优化控制170
5.9.2多平台目标协同定位解算172
5.10目标运动要素解算效果在线评估178
5.10.1解算精度评估178
5.10.2解算稳定性评估181
5.10.3解空间及置信度估计182
5.11仿真案例185
5.11.1不同量测条件下匀速直航目标运动要素解算仿真185
5.11.2机动目标运动要素解算仿真186
5.12小结187
参考文献187
第6章鱼雷武器控制189
6.1概述189
6.2直航鱼雷射击诸元解算189
6.2.1直航鱼雷正常提前角的计算189
6.2.2直航鱼雷齐射散角及转角的计算192
6.3声自导鱼雷诸元解算195
6.3.1声自导鱼雷单射有利提前角的计算195
6.3.2自导开机时机的相关计算198
6.3.3声自导鱼雷齐射射击诸元计算199
6.4尾流自导鱼雷诸元解算202
6.4.1尾流自导鱼雷单射射击诸元计算202
6.4.2入尾流点选取的相关规则204
6.4.3尾流自导鱼雷齐射射击诸元计算205
6.5线导鱼雷导引参数解算207
6.5.1前置点导引法导引参数解算207
6.5.2方位导引法导引参数解算208
6.6鱼雷打击效果评估210
6.6.1射击误差散布分析211
6.6.2声自导鱼雷发现概率估计技术211
6.6.3尾流自导鱼雷发现概率估计技术213
6.6.4线导鱼雷发现概率估计技术214
6.6.5毁伤效果估计技术217
6.7仿真案例222
6.7.1鱼雷发现概率估计技术仿真222
6.7.2毁伤效果仿真224
6.8小结224
参考文献225
第7章潜射巡航导弹武器控制227
7.1概述227
7.2潜射巡航导弹信息保障技术227
7.2.1多弹多目标任务分配技术228
7.2.2目标捕获概率计算模型231
7.2.3仿真结果及分析240
7.3潜射巡航导弹航路规划技术241
7.3.1潜射巡航导弹航路规划建模242
7.3.2潜射巡航导弹对海／对陆打击航路规划技术246
7.3.3仿真结果及分析255
7.4潜射巡航导弹打击效果评估技术257
7.4.1针对机场和机库的打击效果自动评估257
7.4.2针对桥梁的打击效果自动评估261
7.4.3针对楼房建筑物的打击效果自动评估265
7.4.4仿真结果及分析274
7.5小结277
参考文献278
第8章潜艇综合防御281
8.1概述281
8.2潜艇威胁目标信息综合处理283
8.2.1反潜平台威胁预警283
8.2.2来袭鱼雷综合识别与定位283
8.2.3潜艇对空信息综合处理284
8.3潜艇软硬防御武器综合控制286
8.3.1潜艇软硬防御武器的作战使用286
8.3.2综合防御来袭鱼雷287
8.3.3综合防御反潜平台293
8.4综合防御效果评估295
8.5小结297
参考文献297
第9章远程水中兵器指挥控制299
9.1概述299
9.2远程水中兵器作战使命任务分析299
9.2.1情报侦察及监视299
9.2.2反水雷300
9.2.3反潜301
9.2.4时敏打击302
9.2.5信息战303
9.2.6其他使命任务304
9.3任务规划技术304
9.3.1打击目标选择304
9.3.2打击时间和海域选择305
9.3.3打击方案流程306
9.4远程水中兵器航路规划306
9.4.1基于图形的航路规划方法307
9.4.2基于栅格建模的航路规划方法307
9.4.3基于仿生学的智能航路规划方法308
9.5基于多平台探测的信息综合处理技术308
9.5.1水雷目标识别信息综合处理309
9.5.2运动目标量测信息综合处理310
9.6远程水中兵器布放回收控制技术310
9.7小结311
参考文献311
第10章潜地弹道导弹弹道与诸元计算313
10.1概述313
10.2弹道导弹的飞行弹道313
10.2.1弹道特性及飞行条件314
10.2.2常用坐标系316
10.2.3弹道运动微分方程318
10.3地球物理因素对弹道的影响分析324
10.3.1落点经度和纬度的计算324
10.3.2射程偏差和横向偏差的计算325
10.3.3自转因素对被动段弹道的影响分析326
10.3.4科氏加速度及牵连加速度引起射程增加或减小的机理分析329
10.3.5扁率因素对被动段弹道的影响分析332
10.3.6再入气动阻力因素对再入段弹道的影响分析336
10.4弹道计算337
10.4.1弹道数值积分338
10.4.2主动段弹道快速计算339
10.4.3自由段弹道解析计算342
10.4.4再入段弹道解析计算345
10.4.5全弹道落点参数计算352
10.5诸元计算359
10.5.1诸元计算方案359
10.5.2诸元计算的特点360
10.5.3诸元计算的基本内容361
10.5.4发射方位角初值的精确计算362
10.5.5飞行程序选择369
10.6小结370
参考文献370
第11章潜艇指控系统关键技术发展趋势372
11.1潜艇信息融合技术发展趋势372
11.2潜艇指控目标综合识别技术的发展趋势373
11.3潜艇目标运动要素解算技术发展趋势374
11.4潜艇武器控制技术发展趋势374
11.5潜艇综合防御技术的发展趋势375
11.6远程智能水中兵器指挥控制发展趋势376
参考文献378
附录380