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，同时也参考了国内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。

　　第七一六研究所创建于1965年5月，是中国船舶重工集团公司（世界五百强排名第281位，英文缩写CSIC）所属的一个以军为本、军民融合，集科研、生产、经营于一体的综合性研究所，地处江苏省连云港市著名风景区花果山脚下。现有从业人员近2500名，各类专业技术人员1500余名，其中，博士37人、硕士700余人，高级职称人员580余名，国务院政府特殊津贴”等各类专家60余人。七一六所建有完整的科研生产管理体系，拥有四个部级测试中心、四个省级工程技术研究中心、两个省级企业技术中心、一个省级工程中心、一个机电产品制造中心；设有控制科学与工程硕士点、兵器系统工程联合博士点和博士后科研工作站，是国家工业化和信息化两化”融合管理体系贯标试点企业。建所以来，共获得包括国家科技进步特等奖”在内的科技成果奖480余项，其中***奖20余项，省部级奖290余项。曾获得全国质量奖”、全国文明单位”、全国精神文明建设工作先进单位”、全国企业文化建设优秀单位”、全国实施卓越绩效模式先进企业”、国防科技工业军工文化建设示范单位”、中央企业先进集体”、江苏省文明单位标兵”、江苏省五一劳动奖状”、江苏省质量奖”等荣誉称号。

第1章 潜艇指控系统概述\t1
1．1 潜艇指控系统的基本概念\t1
1．2 潜艇指控系统的发展动因\t1
1．2．1 军事需求提出的挑战\t1
1．2．2 技术发展提出的挑战\t2
1．2．3 系统演进提出的挑战\t2
1．3 潜艇指控系统的主要功能与特征\t2
1．3．1 潜艇指控系统的作战使命与发展要求\t2
1．3．2 潜艇指控系统的总体结构与系统组成\t2
1．3．3 潜艇指控系统的使命任务\t3
1．3．4 潜艇指控系统的主要功能与性能\t4
1．4 潜艇指挥控制过程\t6
参考文献\t6
第2章 潜艇指控系统发展历程\t8
2．1 国外潜艇指控系统的发展概述\t8
2．2 国外典型潜艇指控系统介绍\t9
2．3 国外潜艇指控系统的典型特点\t12
2．4 国内潜艇指控系统的发展情况\t16
2．4．1 集中式指控系统\t16
2．4．2 分开式指控系统\t16
2．4．3 分布式指控系统\t17
参考文献\t17
第3章 潜艇信息融合\t18
3．1 概述\t18
3．1．1 潜艇信息源特性\t18
3．1．2 潜艇信息融合体系框架\t23
3．2 信息预处理\t27
3．2．1 野值处理\t27
3．2．2 平滑滤波\t29
3．2．3 时间一致处理\t30
3．2．4 空间一致处理\t31
3．3 多源数据关联融合\t33
3．3．1 空间关联融合\t33
3．3．2 时间关联融合\t38
3．4 态势估计\t42
3．4．1 概略态势分析\t42
3．4．2 短时态势预测\t44
3．4．3 意图分析\t46
3．4．4 威胁估计\t48
3．5 传感器管理\t51
3．5．1 基本原理\t51
3．5．2 艇载传感器管理示例\t54
3．6 模拟仿真\t54
3．6．1 纯方位关联\t54
3．6．2 特征辅助关联\t55
3．7 小结\t56
参考文献\t57
第4章 潜艇目标综合识别\t59
4．1 概述\t59
4．1．1 目标身份层次分类\t61
4．1．2 识别信息源分析\t63
4．1．3 目标综合识别实现结构\t64
4．2 特征级身份识别\t65
4．2．1 水声目标特征提取与分类\t65
4．2．2 侦察参数识别\t68
4．2．3 目标运动特征识别\t69
4．2．4 多特征目标综合识别\t70
4．3 决策级目标综合识别技术\t71
4．3．1 身份命题转换与信任函数生成\t71
4．3．2 传感器可信度估计\t71
4．3．3 目标综合识别算法\t73
4．4 基于鱼雷回传信息的目标综合识别\t77
4．5 作战集群目标识别\t79
4．5．1 目标分群\t79
4．5．2 编队队形识别\t82
4．6 目标综合识别数据库应用\t83
4．7 仿真案例\t84
4．7．1 水声目标识别仿真\t84
4．7．2 证据理论改进方法仿真\t85
4．7．3 纯方位目标分群仿真\t86
4．8 小结\t88
参考文献\t88
第5章 目标运动要素解算\t91
5．1 概述\t91
5．1．1 潜艇隐蔽攻击的概念\t91
5．1．2 潜艇隐蔽攻击的发展\t92
5．2 水下目标纯方位定位跟踪系统可观测性分析\t93
5．2．1 线性系统可观测性的一般结论\t93
5．2．2 纯方位定位跟踪系统可观测性分析\t94
5．2．3 二要素多方位目标定位跟踪可观测性分析\t103
5．2．4 一要素多方位目标定位跟踪可观测性分析\t105
5．3 纯方位目标运动要素解算\t108
5．3．1 本艇机动优化控制\t108
5．3．2 纯方位目标运动要素解算方法\t112
5．4 已知部分要素的目标运动要素解算\t118
5．4．1 已知一要素条件下的目标运动要素解算\t118
5．4．2 已知两要素条件下的目标运动要素解算\t121
5．5 方位距离量测条件下的目标运动要素解算\t123
5．5．1 二方位二距离目标运动要素解算\t123
5．5．2 多方位多距离目标运动要素解算\t124
5．6 基于水声信号的目标运动要素解算\t124
5．6．1 目标运动要素解算的水声信号需求分析\t124
5．6．2 声呐波束域信息运动特征提取\t130
5．6．3 基于声呐波束域信息的目标运动要素解算\t134
5．6．4 基于声呐阵元信号的目标运动要素解算技术\t140
5．7 会聚区目标定位与跟踪\t143
5．7．1 会聚区形成机理\t144
5．7．2 会聚区参数计算\t145
5．7．3 会聚区目标的跟踪\t146
5．8 机动目标运动要素解算\t148
5．8．1 水声目标机动检测\t149
5．8．2 变速变向机动目标运动要素解算方法\t163
5．8．3 特殊情况下的机动目标运动要素解算\t167
5．9 多平台协同定位\t170
5．9．1 多平台协同探测优化控制\t170
5．9．2 多平台目标协同定位解算\t172
5．10 目标运动要素解算效果在线评估\t178
5．10．1 解算精度评估\t178
5．10．2 解算稳定性评估\t181
5．10．3 解空间及置信度估计\t182
5．11 仿真案例\t185
5．11．1 不同量测条件下匀速直航目标运动要素解算仿真\t185
5．11．2 机动目标运动要素解算仿真\t186
5．12 小结\t187
参考文献\t187
第6章 鱼雷武器控制\t189
6．1 概述\t189
6．2 直航鱼雷射击诸元解算\t189
6．2．1 直航鱼雷正常提前角的计算\t189
6．2．2 直航鱼雷齐射散角及转角的计算\t192
6．3 声自导鱼雷诸元解算\t195
6．3．1 声自导鱼雷单射有利提前角的计算\t195
6．3．2 自导开机时机的相关计算\t198
6．3．3 声自导鱼雷齐射射击诸元计算\t199
6．4 尾流自导鱼雷诸元解算\t202
6．4．1 尾流自导鱼雷单射射击诸元计算\t202
6．4．2 入尾流点选取的相关规则\t204
6．4．3 尾流自导鱼雷齐射射击诸元计算\t205
6．5 线导鱼雷导引参数解算\t207
6．5．1 前置点导引法导引参数解算\t207
6．5．2 方位导引法导引参数解算\t208
6．6 鱼雷打击效果评估\t210
6．6．1 射击误差散布分析\t211
6．6．2 声自导鱼雷发现概率估计技术\t211
6．6．3 尾流自导鱼雷发现概率估计技术\t213
6．6．4 线导鱼雷发现概率估计技术\t214
6．6．5 毁伤效果估计技术\t217
6．7 仿真案例\t222
6．7．1 鱼雷发现概率估计技术仿真\t222
6．7．2 毁伤效果仿真\t224
6．8 小结\t224
参考文献\t225
第7章 潜射巡航导弹武器控制\t227
7．1 概述\t227
7．2 潜射巡航导弹信息保障技术\t227
7．2．1 多弹多目标任务分配技术\t228
7．2．2 目标捕获概率计算模型\t231
7．2．3 仿真结果及分析\t240
7．3 潜射巡航导弹航路规划技术\t241
7．3．1 潜射巡航导弹航路规划建模\t242
7．3．2 潜射巡航导弹对海/对陆打击航路规划技术\t246
7．3．3 仿真结果及分析\t255
7．4 潜射巡航导弹打击效果评估技术\t257
7．4．1 针对机场和机库的打击效果自动评估\t257
7．4．2 针对桥梁的打击效果自动评估\t261
7．4．3 针对楼房建筑物的打击效果自动评估\t265
7．4．4 仿真结果及分析\t274
7．5 小结\t277
参考文献\t278
第8章 潜艇综合防御\t281
8．1 概述\t281
8．2 潜艇威胁目标信息综合处理\t283
8．2．1 反潜平台威胁预警\t283
8．2．2 来袭鱼雷综合识别与定位\t283
8．2．3 潜艇对空信息综合处理\t284
8．3 潜艇软硬防御武器综合控制\t286
8．3．1 潜艇软硬防御武器的作战使用\t286
8．3．2 综合防御来袭鱼雷\t287
8．3．3 综合防御反潜平台\t293
8．4 综合防御效果评估\t295
8．5 小结\t297
参考文献\t297
第9章 远程水中兵器指挥控制\t299
9．1 概述\t299
9．2 远程水中兵器作战使命任务分析\t299
9．2．1 情报侦察及监视\t299
9．2．2 反水雷\t300
9．2．3 反潜\t301
9．2．4 时敏打击\t302
9．2．5 信息战\t303
9．2．6 其他使命任务\t304
9．3 任务规划技术\t304
9．3．1 打击目标选择\t304
9．3．2 打击时间和海域选择\t305
9．3．3 打击方案流程\t306
9．4 远程水中兵器航路规划\t306
9．4．1 基于图形的航路规划方法\t307
9．4．2 基于栅格建模的航路规划方法\t307
9．4．3 基于仿生学的智能航路规划方法\t308
9．5 基于多平台探测的信息综合处理技术\t308
9．5．1 水雷目标识别信息综合处理\t309
9．5．2 运动目标量测信息综合处理\t310
9．6 远程水中兵器布放回收控制技术\t310
9．7 小结\t311
参考文献\t311
第10章 潜地弹道导弹弹道与诸元计算\t313
10．1 概述\t313
10．2 弹道导弹的飞行弹道\t313
10．2．1 弹道特性及飞行条件\t314
10．2．2 常用坐标系\t316
10．2．3 弹道运动微分方程\t318
10．3 地球物理因素对弹道的影响分析\t324
10．3．1 落点经度和纬度的计算\t324
10．3．2 射程偏差和横向偏差的计算\t325
10．3．3 自转因素对被动段弹道的影响分析\t326
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\t329
10．3．5 扁率因素对被动段弹道的影响分析\t332
10．3．6 再入气动阻力因素对再入段弹道的影响分析\t336
10．4 弹道计算\t337
10．4．1 弹道数值积分\t338
10．4．2 主动段弹道快速计算\t339
10．4．3 自由段弹道解析计算\t342
10．4．4 再入段弹道解析计算\t345
10．4．5 全弹道落点参数计算\t352
10．5 诸元计算\t359
10．5．1 诸元计算方案\t359
10．5．2 诸元计算的特点\t360
10．5．3 诸元计算的基本内容\t361
10．5．4 发射方位角初值的精确计算\t362
10．5．5 飞行程序选择\t369
10．6 小结\t370
参考文献\t370
第11章 潜艇指控系统关键技术发展趋势\t372
11．1 潜艇信息融合技术发展趋势\t372
11．2 潜艇指控目标综合识别技术的发展趋势\t373
11．3 潜艇目标运动要素解算技术发展趋势\t374
11．4 潜艇武器控制技术发展趋势\t374
11．5 潜艇综合防御技术的发展趋势\t375
11．6 远程智能水中兵器指挥控制发展趋势\t376
参考文献\t378
附录\t380