謝 勇 朱文振 高 江 閆銳兵

(91388部隊 湛江 524022)

水中兵器延壽后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估

謝 勇 朱文振 高 江 閆銳兵

(91388部隊 湛江 524022)

為研究水中兵器延壽工作開展后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估問題,針對其延壽樣本存在小子樣這一實際情況,運用Bayes方法,根據(jù)水中兵器在部隊服役期間的測試數(shù)據(jù)與實航訓(xùn)練信息,挖掘延壽前戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)信息,確定其先驗分布,結(jié)合延壽工作后的實航信息完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估。實例計算表明:在確保評估效果的前提下,新方法可在較小的實航樣本條件下快速完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估工作,滿足水中兵器延壽工程的實際需要。

水中兵器; 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo); 評估; 貝葉斯

Class Number TJ631; TB114.3

1 引言

現(xiàn)代水中兵器通常是能夠在水下自動航行、自動控制、自動尋找與跟蹤、命中目標(biāo)時能自動爆炸的攻擊性兵器[1～4]。由于水中兵器為水下航行并攻擊水下目標(biāo)或目標(biāo)的水下部分,因此具有很好的隱蔽性與強大的爆炸威力,在歷次海上戰(zhàn)爭中顯示了強大的威力發(fā)揮了重大作用。可以說水中兵器在過去是、現(xiàn)在是、將來也是最重要的海軍武器裝備[5]。

反映水中兵器延壽后效果好壞的一個重要標(biāo)準(zhǔn)就是戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)(如水中兵器的航速)的提升與恢復(fù),從而科學(xué)合理地評估水中兵器戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)是延壽工作開展后需要面對的現(xiàn)實問題[6～8]。然水中兵器延壽樣本存在子樣小的特點,不可能有大量的試驗測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,而水中兵器延壽前在部隊服役期間有相當(dāng)數(shù)量的測試數(shù)據(jù)與實航數(shù)據(jù)可供收集使用,基于此,本文將充分運用延壽前水中兵器的測試與實航試驗信息,挖掘延壽前戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)信息,確定其先驗分布,運用貝葉斯方法,結(jié)合延壽后的相關(guān)信息開展水中兵器延壽后戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估工作。實例計算表明:在確保評估效果的前提下,新方法可在較小的實航樣本條件下快速完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估工作,滿足水中兵器延壽工程的實際需要。

2 水中兵器戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)信息來源

水中兵器延壽過程中,每個階段均可以產(chǎn)生其戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)信息,主要包括兩類信息:

2.1 水中兵器延壽前測試與實航訓(xùn)練信息

(1)

(2)

2.2 水中兵器延壽后的測試與海上實航試驗信息

(3)

3 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的先驗信息

在確定水中兵器戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的信息來源后,結(jié)合水中兵器特點、工程經(jīng)驗和相關(guān)實際情況運用以下兩類先驗信息。

1) 對水中兵器而言,常用正態(tài)分布描述水中兵器的性能指標(biāo)分布,即對性能指標(biāo)x,有:

x～N(μ,σ2)

(4)

2) 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的方差在延壽前與延壽后可近似認(rèn)為不變,這可在水中兵器部隊服役期間的航速信息統(tǒng)計中可以看出。

3) 隨著延壽工作的推進,通過對采取相應(yīng)的措施與修正后,水中兵器的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)將隨之恢復(fù),即對于出廠時、延壽前與延壽后戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)均值μ0、μ1與μ,有先驗信息為

μ1≤μ≤μ0

(5)

4 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的先驗分布

由式(5)戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的均值在區(qū)間(μ1,μ0)取值,且取每個值的機會均等,也即可取先驗分布為均勻分布[9],則延壽后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)均值的先驗分布為

(6)

(7)

(8)

5 基于Bayes方法的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估

(9)

由Bayes定理,可得到戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)均值的后驗分布為

(10)

式中Θ為μ的取值范圍,記常數(shù)Le為

Le=∫ΘL(μ)π1(μ)dμ

則得:

π2(μ)∝L(μ)π1(μ)

(11)

而:

(12)

即有:

(13)

(14)

知延壽后戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的期望值為

(15)

(16)

6 實例計算

以某型水中兵器的航速這一戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)為例,若其裝備部隊時航速平均值為50節(jié),延壽前一年航速平均值為48節(jié),航速方差近似為0.6,延壽后相關(guān)試驗得到航速信息為:49.5、49.9、50,下面對其延壽后航速均值進行評估。

由上可知延壽后航速均值取先驗分布為均勻分布時,其為

(17)

(18)

因此可用式(18)來近似表達式(17)的均勻分布,由圖1可知所得正態(tài)分布能較好地擬合均勻分布。

圖1 均勻分布與其等價正態(tài)分布

由式(15)可得延壽后航速均值為

7 結(jié)語

本文針對水中兵器延壽工作開展后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估問題,針對其延壽樣本存在小子樣這一實際情況,運用貝葉斯方法,根據(jù)水中兵器在部隊服役期間的測試數(shù)據(jù)與實航訓(xùn)練信息,挖掘延壽前戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)信息,確定其先驗分布,結(jié)合延壽工作后的實航信息完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估。實例計算表明:在確保評估效果的前提下,新方法可在較小的實航樣本條件下快速完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評估工作,滿足水中兵器延壽工程的實際需要。

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Evaluation Method of Underwater Weapon’s Tactical Performance Indices After Life Extension

XIE Yong ZHU Wenzhen GAO Jiang YAN Ruibing

(No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022)

In order to research on the evaluation of torpedo tactical performance indices after life extension, for the actual fact that small sample exists in life extension. Bayes method is used to render loading sequence diagram and loading failure sequence diagram, evaluation torpedo loading failure rate and loading reliability in different years. An example was presented to show the validity of the method, and the method can satisfy the requirement of the engineering application.

underwater weapon, tactical performance indices, evaluation, Bayes

2016年7月12日,

2016年8月29日

國家自然科學(xué)基金項目(編號:60902071)資助。

謝勇,男,博士,工程師,研究方向:水中兵器試驗總體技術(shù)。

TJ631; TB114.3

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.01.025