连续波强激光武器动态毁伤概率确定方法技术

本发明专利技术公开了一种强激光武器动态毁伤概率的确定方法。该方法运用随机穿越理论，在强激光武器的跟踪误差为均方可导、各态历经、零均值的正态过程的条件下，导出了它的动态毁伤概率的级数表达式；展现了动态毁伤概率的性质，它存在两个优化的随机穿越的自然频率，当跟踪系统工作在其中的非零频率上时，它还具有快速的反应能力；给出了跟踪误差的传递函数与动态毁伤概率间的定量关系。本发明专利技术可以为论证、设计、检验强激光武器系统的动态毁伤概率以及通过对强激光武器的目标跟踪系统的参数优化其动态毁伤概率提供一种有效的计算方法。

Continuous wave laser weapon dynamic damage probability method

The invention discloses a method for determining the dynamic damage probability of a high power laser weapon. The method uses random cutthrough theory, normal process, guide is available in the tracking error of laser weapons of the ergodic and zero mean condition derived series expressions of dynamic damage probability of it; to show the dynamic nature of the damage probability, it has two optimized random through natural frequency and when the tracking system in which the work of non zero frequency, it also has the ability to respond quickly; the transfer function and the quantitative relationship between the dynamic damage probability of tracking error. The invention can dynamic damage probability design, demonstration and verification of strong laser weapon system and parameter optimization of the dynamic damage probability provides an effective calculation method of tracking system based on laser weapon target.

【技术实现步骤摘要】
连续波强激光武器动态毁伤概率确定方法
本专利技术属于武器系统效能分析领域，特别是一种连续波强激光武器动态毁伤概率确定方法。
技术介绍
连续波强激光武器做为精确、高效的定点杀伤武器，已成为战术武器系统的发展前沿而受到极大的重视。装载在运载体上的连续波强激光武器在对运动目标实施射击时，在相同的毁伤定义下，只有它的毁伤概率优于现有担负同类任务的其他类型的武器，才有成为列装武器的可能。如果将强激光载体与其射击的目标存在相对运动时的毁伤概率称为强激光武器系统的动态毁伤概率。很显然，建立这种动态毁伤概率的数学模型，对论证、设计、检验强激光武器都是一项基础性重要任务。当用一个强激光对准一个固定目标直接照射时，不同特性的强激光在不同的应用环境下，对不同材质的目标的毁伤能力的特性，谓之强激光的静态毁伤特性。连续波强激光的静态毁伤特性：在确定的环境中对特定材质的目标直接照射一确定的时间(致毁时间)Th后，即可导致该目标毁伤；倘若上述条件发生确定性改变，只是致毁时间发生相应的变化；强激光致毁目标的时间都很短，目标由于温升而致毁的过程可近似一个绝热过程，即在一个允许的时间内，致毁时间可以分解为多个时段依次辐照，只要总的辐照时间不变，毁伤效果亦不变。但是现有技术中尚无一种针对连续波强激光武器动态毁伤概率的数学模型的数学描述，也未见其动态毁伤概率的计算方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强激光武器动态毁伤概率的计算方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种连续波强激光武器动态毁伤概率的确定方法，所述连续波强激光武器的方向跟踪误差是目标上某个选定的固定待毁点O为均值的各态历经的正态过程，动态毁伤概率的确定方法包括以下步骤：步骤1、确定强激光武器一次发射时间Ts，目标致毁时间Th，强激光束中心通过待毁点O时，跟踪误差Z(t)覆盖强激光束的概率α0，跟踪误差Z(t)未覆盖强激光束的概率α1＝1-α0，跟踪误差Z(t)在单位时间内穿越强激光光束边界的随机穿越周期个数的平均值λ；参数α0通过下述公式确定：当σx＝σy时，式中，ρ为强激光光束通过待毁点O时的半束散角；跟踪误差在过待毁点O的迎光面上水平方向的分量；跟踪误差的导数在过待毁点O的迎光面上水平方向的分量；跟踪误差在过待毁点O的迎光面上垂直方向的分量；跟踪误差的导数在过待毁点O的迎光面上垂直方向的分量；参数λ通过下述公式确定：式中，为ρ与x方向的张角；若σx＝σy，时，为：步骤2、利用毁伤概率公式确定连续波强激光武器动态毁伤概率，所用公式为：式中当α0＝α1＝0.5时，式中，n为辐照时间的个数。一种利用上述连续波强激光武器动态毁伤概率优化控制系统结构参数的方法，包括以下步骤：步骤A、利用下述公式求取方差参数：设wx(s),wy(s)为跟踪误差白化后的整形滤波器，Φx(s),Φy(s)为跟踪系统的误差传递函数，则步骤B、确定参数α0和λ，参数α0通过下述公式确定：当σx＝σy时，参数λ通过下述公式确定：若σx＝σy，时，为：本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术针对现有强激光武器对动态目标毁伤的特点，给出了它的动态毁伤概率的级数表达式；展现了动态毁伤概率的性质：它存在两个优化的随机穿越的自然频率，当跟踪系统工作在其中的非零频率上时，它还具有快速的反应能力；给出了跟踪误差的传递函数与动态毁伤概率间的定量关系。为论证、设计、检验强激光武器系统的动态毁伤概率提供了理论依据和实用方法。附图说明图1为射击门与跟踪误差的示意图。图2为跟踪误差的随机周期的密度函数图。图3为跟踪误差的随机穿越周期图。图4为动态毁伤概率随λ变化图。图5为毁伤概率(H)与系统参数T2变化曲线图。具体实施方式本专利技术公开了一种连续波强激光武器动态毁伤概率确定方法，这里的的动态毁伤概率指的是目标与强激光武器系统存在相对运动时的强激光毁伤概率。本专利技术要求强激光武器系统应满足下述二点要求：(1)强激光发射方向的控制系统应具有无偏控制策略，且强激光的发射应在该控制系统的初始暂态过程结束之后实施。这表明：强激光武器方向跟踪误差应是以目标上某个固定待毁点O为均值的各态历经的正态过程。(2)束散角为2ρ的强激光应在上述的固定待毁点O进入强激光束的边界时开始发射，如果在结束发射时间Ts之时，强激光束覆盖在固定待毁点的时间超过致毁时间Th,则目标被毁伤。为应用随机穿越理论与随机估计理论导出动态毁伤概率的计算公式，这里将权利要求书中所述的强激光武器系统应满足的二点要求进一步转化为三个致毁条件：条件1：连续波强激光光束覆盖目标上一个固定的待毁中心O的总时间超过致毁时间Th，目标将毁伤。条件2：强激光束的跟踪误差，即激光束中轴相对待毁中心O的方向角误差Z(t)＝(x(t),y(t))T为相互独立的二维、均方可导、各态历经、零均值的正态过程。当强激光武器载体的稳定系统与目标跟踪系统均采用无偏估计与无偏控制策略，且射击过程在过渡过程结束后实施时，上述条件是完全可以接受的。又，由随机过程理论知，各态历经、均方可导、零均值的正态过程的导数依然是各态历经、零均值的正态过程，且与原函数相互独立，故x(t),y(t),都是相互独立的的，其联合密度函数式中：σx,σy为x(t),y(t)的均方差；为的均方差。强激光束的束散角记为2ρ，以待毁点O为中心，半径等于ρ的圆称为射击门，显然，跟踪误差Z(t)可能以不同的随机轨迹穿越射击门，如图1所示。图中tin,i＝{t2i-1-t2i-2；i＝1,2,...}为辐照时间，一般文献上称为滞留时间。而tout,i＝{t2i-t2i-1；i＝1,2,...}为失照时间，一般文献称为待机时间，又tch,i＝tin,i+tout,i＝{t2i+1-t2i-1；i＝1,2,3,...}为随机周期。很明显，tch,i，tin,i和tout,i都是随机变量。条件3：强激光在t＝t0瞬时开始发射，在t-t0＝Ts＞Th＞0时间后结束发射。欲保证在t＝t0瞬时发射强激光，必须设置一个能检测到跟踪误差Z(t)穿入射击门瞬时的装置，例如一个与它同向的弱激光跟踪装置。在满足上述条件下，如果在t∈[0,Ts)的时间内，存在一个n，使则目标必然毁伤。实现方案：本专利技术给出的连续强激光武器的动态毁伤概率的计算公式，须给出四个参数，即Th：目标致毁所需要的总辐照时间；Ts：强激光一次发射的时间，Ts≥Thα0＝1-α1：强激光束中心通过待毁点O：跟踪误差Z(t)覆盖强激光束的概率；λ：跟踪误差Z(t)在单位时间内穿越强激光光束边界的随机穿越周期个数的平均值，称为自然频率。若上述四个参数已在技术文件中存在或通过测试已被检测，那么，可直接利用动态毁伤概率公式进行计算：式中当α0＝α1＝0.5，应以代替Fch,n(t)实施运算，以避免分母出现零值。证明过程如下：由随机过程理论可知：对均方可导、且各态历经的零均值的二维正态过程，当已知α0与λ，其单个辐照时间的密度函数服从指数分布n个辐照时间的密度函数服从Γ分布若将上述两式中的α0置换为α1，则得到对应的失照时间的密度函数。又，单个随机周期的密度函数考虑到n个独立随机周期的密度函数等于一个随机周期的密度函数的n-1次卷积，又由于一个随机周期的密度函数存在拉普拉斯变换，依据拉普拉斯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续波强激光武器动态毁伤概率的确定方法，所述连续波强激光武器的方向跟踪误差是目标上某个选定的固定待毁点O为均值的各态历经的正态过程，其特征在于，动态毁伤概率的确定方法包括以下步骤：步骤1、确定强激光武器一次发射时间T

【技术特征摘要】
1.一种连续波强激光武器动态毁伤概率的确定方法，所述连续波强激光武器的方向跟踪误差是目标上某个选定的固定待毁点O为均值的各态历经的正态过程，其特征在于，动态毁伤概率的确定方法包括以下步骤：步骤1、确定强激光武器一次发射时间Ts，目标致毁时间Th，强激光束中心通过待毁点O时，跟踪误差Z(t)覆盖强激光束的概率α0，跟踪误差Z(t)未覆盖强激光束的概率α1＝1-α0，跟踪误差Z(t)在单位时间内穿越强激光光束边界的随机穿越周期个数的平均值λ；步骤2、利用毁伤概率公式确定连续波强激光武器动态毁伤概率，所用公式为：式中当α0＝α1＝0.5时，2.根据权利要求1所述的连续波强激光武器动态毁伤概率的确定方法，其特征在于，步骤1中参数α0通过下述公式确定：当σx＝σy时，式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向民，王军，薄煜明，郭治，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32