Способ обстрела невидимой ненаблюдаемой береговой групповой цели

Предлагается способ обстрела невидимой ненаблюдаемой береговой групповой цели, заданной координатами отдельных ее элементов, позволяющий оптимальным образом построить способ ее обстрела. Изобретение относится к области управления огнем артиллерии, а более конкретно к определению параметров способа обстрела береговой групповой цели корабельной артиллерией. Техническим результатом изобретения является автоматизированный расчет параметров способа обстрела групповой цели с известными координатами элементарных целей. Способ заключается в определении оптимальной области обстрела методом кластерного анализа функции плотности распределения цели, заданной координатами элементарных целей, входящих в состав групповой цели. Далее в пределах полученной оптимальной области определяются точки прицеливания и расход снарядов в них исходя из максимизации вероятности поражения цели.

 

Изобретение относится к области управления огнем артиллерии, а более конкретно к определению параметров способа обстрела береговой цели корабельной артиллерией.

Известны способы определения параметров обстрела площадных целей наземной артиллерией (патент RU №239985 от 20.12.2009, патент RU №2315940 от 26.12.2015), реализующие равномерную плотность обстрела площади, занимаемой групповой целью.

Недостатками известных способов являются не учет координат положения элементарных целей, входящих в групповую цель, что приводит к завышению расхода снарядов, необходимого для поражения цели.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принятому в качестве прототипа является способ ведения огня на основе идеальной плотности обстрела (В.И. Кубышкин «Стрельба корабельной артиллерией», Изд. КВВМКУ, стр. 292-322).

Однако данный способ также не учитывает координаты положения элементарных целей, входящих в групповую цель.

Задачей заявляемого изобретения является при сравнительно низких затратах повышение эффективности стрельбы артиллерийских комплексов по невидимым ненаблюдаемым береговым целям.

Техническим результатом изобретения является автоматизированный расчет параметров способа обстрела групповой цели с известными координатами элементарных целей.

Указанный технический результат, позволяющий решить поставленную задачу заключается в том, что в заявляемом способе обстрела учитываются координаты элементарных целей из состава групповой, что снижает расход снарядов для поражения групповой цели.

Заявляемый способ обстрела невидимой ненаблюдаемой береговой групповой цели артиллерийским комплексом заключается в определении оптимальной области (областей) обстрела, в пределах которой определяются точки прицеливания и расход снарядов в них. При этом предварительно получают данные о положении и характере отдельных элементарных целей из состава групповой цели. Новым является анализ оптимальной области обстрела, исходя из наличия координат элементарных целей, входящих в групповую цель.

Исходными данными для расчета параметров обстрела являются характеристики системы ошибок стрельбы (повторяющиеся Ex, Ez и неповторяющиеся Вд, Вб), координаты элементарных целей и ошибки их обнаружения соответственно x_m, z_m, Ex_m, Ez_m (m=1…n, где n количество элементарных целей), могущество снаряда, выражаемого коэффициентом C₂=Sτ(l, m), для определения которого используется усредненная приведенная зона поражения всех элементарных целей и заданный показатель эффективности стрельбы (расход снарядов Nz либо вероятность поражения цели Pz). Табличный коэффициент

Определение параметров максимально возможной зоны обстрела цели.

Осуществляют выбор максимальных и минимальных значений координат элементарных целей:

Затем определяют размеры элементарных ячеек, на которые делится предполагаемая область обстрела:

Осуществляют вычисление координат центра объекта поражения:

Х_с=Х_min+(Х_max - X_min)/2

Z_c=Z_min+(Z_max-Z_min)/2

Вычисляют координаты центров элементарных целей в системе координат объекта поражения:

х_m=х_m+Х_с

z_m=z_m+Z_c

Определяют максимально возможные размеры области обстрела исходя из координат элементарных целей, ошибок средств обнаружения и повторяющихся ошибок стрельбы:

Вычисляют число ячеек сетки области обстрела:

nx=Gzp/Δх

nz= Fzp/Δz

Определяют положение начальной ячейки (левой верхней) области обстрела:

xc₀=X_c+(Gzp/2-Δx/2)

zc₀=Z_c+(Fzp/2-Δz/2)

Вычисляют координаты центров ячеек сетки области обстрела:

j=1…nx

i=1…m

xc_j=xc₀ - 2(j-1)Δx/2

zc_i=zc₀+2(i-1)Δz/2

Таким образом, возможная область обстрела разделяется прямоугольной сеткой, размеры ячеек которой выбираются исходя из усредненной приведенной площади поражения элементарных целей.

Вычисляют значение вероятности нахождения элементарной цели в каждой из ячеек сетки:

где функция плотности распределения цели.

Определяют значения логарифмов от функции Р_j,i:

lnP_j,i=ln(P_j,i)

Решение «прямой» задачи оценки эффективности стрельбы - определение заданного ущерба цели при заданном расходе снарядов.

При заданном значении Nz производят поиск значения параметра δ, которое бы удовлетворяло заданному расходу снарядов Nz.

Устанавливают точность решения по поиску величины δ:ε=0.000001.

Задают начальное значение параметра δ, которое в процессе вычислений уточняется (увеличивается на ε):

δ_i=δ_i-1+ε,

где δ_i - текущее значение параметра δ; δ_i-1 - предыдущее значение параметра δ.

Определяют расход снарядов при текущем значении δ_i:

Выполняется проверка условия окончания процедуры поиска величины δ. Если |Nz-N_i|<l, то есть заданный расход соответствующий величине δ_i отличается менее чем на один снаряд от найденного, то процесс подбора δ завершается. Если |Nz-N_i|>1, то значение величины δ увеличивается на ε и определяется очередное значение N_i до выполнения условия |Nz-N_i|<1.

Вычисляется вероятность поражения цели при полученном значении параметра δ:

Определяется оптимальная область обстрела, которая представляет собой множество ячеек сетки Ω_x,z, в которых выполняется условие lnP_j,i>lnδ

Х_j=хс_j

Z_i=zc_i,

если lnР_j,i>lnδ

где (X_j, Z_i) - центры ячеек сетки Ω_x,z, представляющих собой оптимальную область обстрела.

При решении «обратной» (определение расхода снарядов для поражения цели при заданном ущербе) задачи аналогично «прямой» - методом итераций осуществляется поиск значения параметра δ, которое удовлетворяло бы заданному значению уровня поражения цели Pz, при этом вычисляется предполагаемый уровень поражения цели при текущем значении δ_i:

Выполняется проверка условия окончания процедуры поиска величины δ, до выполнения условия |Pz-P_i|<0.001. Если условие не выполнено, значение величины δ увеличивается на ε.

В соответствии с полученным параметром δ вычисляется расход снарядов для достижения заданного уровня поражения цели

Аналогично решению «прямой» задачи определяется множество ячеек сетки Ω_x,z, в которых выполняется условие Р_j,i>δ которое представляет собой оптимальную область обстрела и в блоке поражения используется для построения оптимального способа обстрела.

Разделяют оптимальную область обстрела на отдельные части (кластеры), которые затем принимаются к поражению.

Определяют количество локальных максимумов функции плотности обстрела

Вычисляют номера центров ячеек сетки области обстрела, содержащих локальные максимумы:

Определяют координаты начальных центров кластеров, которые задаются в точках, включающих максимумы оптимальной области обстрела:

где к k - количество локальных максимумов.

Вычисление расстояния между начальными центрами кластеров и центрами ячеек сетки оптимальной области обстрела:

где D представляет собой матрицу, размерностью k×h, где h - количество ячеек сетки оптимальной области обстрела, подлежащих кластеризации.

Определение принадлежности каждой ячейки сетки оптимальной области обстрела к k-му кластеру по правилу минимального расстояния (ячейка сетки принадлежит кластеру, расстояние до которого минимально):

(X_h, Z_h) ∈ k, если min D_k,_h,

где (X_k, Z_k) - координаты ячеек сетки.

Вычисляют целевую функции сходимости кластеризации, в качестве которой используется сумма квадратов ошибок между центром кластера и всеми вошедшими в него ячейками:

где (X_k, Z_k) - координаты ячеек сетки, которые принадлежат соответствующим кластерам с центром (mx_k, mz_k).

Уточняют координаты центра каждого кластера:

,

где m - количество точек оптимальной области обстрела в k-ом кластере.

По мере нахождения новых центроидов кластеров, для каждой ячейки сетки оптимальной области обстрела снова определяется ближайший к ней центр и ее принадлежность к соответствующему кластеру.

Затем вычисляют значение целевой функции сходимости кластеризации Е. Если уменьшение Е не происходит, что показывает уменьшение ошибки относительно начального состояния центров кластеров, то происходит остановка алгоритма «уточнения» центров кластеров и ячеек, принадлежащих соответствующим кластерам. Это говорит об улучшении качества кластеризации, т.е. более высокую «кучность» ячеек оптимальной области обстрела относительно центра кластера.

Определяют параметры оптимального обстрела локальной области обстрела (расход снарядов, величины максимально допустимых скачков прицела и целика и минимально необходимое число скачков прицела и целика).

Определяют расход снарядов в каждой локальной области обстрела

где N^k - расход снарядов в к k-ом кластере; j, i - номера ячеек оптимальной области обстрела, принадлежащие k-ой локальной области обстрела.

Определяют минимальные и максимальные координаты каждой локальной области обстрела по осям ОХ и OZ соответственно:

где min(j)^k, max(j)^k, min(i)^k, max(i)^k - минимальные и максимальные значения номеров координат k-го кластера по оси ОX и OZ.

Вычисляют размеры каждой локальной области обстрела соответственно по осям ОХ и OZ:

Ω_x=max xc^k-min хс^k

Ω_z=max zc^k-min zc^k

Проверяется условие ввода искусственного рассеивания (стрельбы на нескольких установках) по дальности и направлению соответственно k-ой области обстрела:

ввод рассеивания, если

ввод рассеивания, если

Если условие ввода искусственного рассеивания не выполняется, то стрельбу выполнять на одной установке по дальности, либо направлению.

Задается значение скачков прицела и целика:

Определение количества точек прицеливания по дальности и направлению соответственно в рассматриваемой области обстрела:

при этом n_п, n_ц округляются до целых значений.

Определяют расход снарядов на каждой установке k-ой области обстрела:

Таким образом, представленный порядок расчета позволяет сделать заключение о том, что заявляемый способ обстрела обладает новизной, отличаясь от прототипа таким существенным признаком, как использование информации о положении элементарных целей, входящих в групповую, входящих в состав групповой, что позволяет выполнить поставленную задачу и сделать вывод о наличии изобретательского уровня и промышленной применимости.

Способ обстрела невидимой ненаблюдаемой береговой групповой цели, заданной координатами отдельных элементарных целей, корабельным артиллерийским комплексом, включающий определение точек прицеливания и расход снарядов в них, при этом предварительно получают данные о положении элементарных целей из состава групповой цели, отличающийся тем, что оптимальную область обстрела разделяют на отдельные части методами кластеризации, которые затем обстреливают с параметрами, обеспечивающими равномерную плотность обстрела.