水中兵器延壽后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估

謝 勇 朱文振 高 江 閆銳兵

(91388部隊(duì) 湛江 524022)

水中兵器延壽后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估

謝 勇 朱文振 高 江 閆銳兵

(91388部隊(duì) 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(píng)估問題,針對(duì)其延壽樣本存在小子樣這一實(shí)際情況,運(yùn)用Bayes方法,根據(jù)水中兵器在部隊(duì)服役期間的測(cè)試數(shù)據(jù)與實(shí)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(yàn)分布,結(jié)合延壽工作后的實(shí)航信息完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估。實(shí)例計(jì)算表明:在確保評(píng)估效果的前提下,新方法可在較小的實(shí)航樣本條件下快速完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估工作,滿足水中兵器延壽工程的實(shí)際需要。

水中兵器; 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo); 評(píng)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(dòng)航行、自動(dòng)控制、自動(dòng)尋找與跟蹤、命中目標(biāo)時(shí)能自動(dòng)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(qiáng)大的爆炸威力,在歷次海上戰(zhàn)爭(zhēng)中顯示了強(qiáng)大的威力發(fā)揮了重大作用?？梢哉f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(gè)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(píng)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(duì)的現(xiàn)實(shí)問題[6～8]。然水中兵器延壽樣本存在子樣小的特點(diǎn),不可能有大量的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,而水中兵器延壽前在部隊(duì)服役期間有相當(dāng)數(shù)量的測(cè)試數(shù)據(jù)與實(shí)航數(shù)據(jù)可供收集使用,基于此,本文將充分運(yùn)用延壽前水中兵器的測(cè)試與實(shí)航試驗(yàn)信息,挖掘延壽前戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)信息,確定其先驗(yàn)分布,運(yùn)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(píng)估工作。實(shí)例計(jì)算表明:在確保評(píng)估效果的前提下,新方法可在較小的實(shí)航樣本條件下快速完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估工作,滿足水中兵器延壽工程的實(shí)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(gè)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(cè)試與實(shí)航訓(xùn)練信息

(1)

(2)

2.2 水中兵器延壽后的測(cè)試與海上實(shí)航試驗(yàn)信息

(3)

3 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的先驗(yàn)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(diǎn)、工程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)實(shí)際情況運(yùn)用以下兩類先驗(yàn)信息。

1) 對(duì)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(duì)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(duì)服役期間的航速信息統(tǒng)計(jì)中可以看出。

3) 隨著延壽工作的推進(jìn),通過對(duì)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(duì)于出廠時(shí)、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(yàn)信息為

μ1≤μ≤μ0

(5)

4 戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的先驗(yàn)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(gè)值的機(jī)會(huì)均等,也即可取先驗(yàn)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(yàn)分布為

(6)

(7)

(8)

5 基于Bayes方法的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估

(9)

由Bayes定理,可得到戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)均值的后驗(yàn)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(shí)例計(jì)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(duì)時(shí)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(yàn)得到航速信息為:49.5、49.9、50,下面對(duì)其延壽后航速均值進(jìn)行評(píng)估。

由上可知延壽后航速均值取先驗(yàn)分布為均勻分布時(shí),其為

(17)

(18)

因此可用式(18)來近似表達(dá)式(17)的均勻分布,由圖1可知所得正態(tài)分布能較好地?cái)M合均勻分布。

圖1 均勻分布與其等價(jià)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(duì)水中兵器延壽工作開展后的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估問題,針對(duì)其延壽樣本存在小子樣這一實(shí)際情況,運(yùn)用貝葉斯方法,根據(jù)水中兵器在部隊(duì)服役期間的測(cè)試數(shù)據(jù)與實(shí)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(yàn)分布,結(jié)合延壽工作后的實(shí)航信息完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估。實(shí)例計(jì)算表明:在確保評(píng)估效果的前提下,新方法可在較小的實(shí)航樣本條件下快速完成戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)評(píng)估工作,滿足水中兵器延壽工程的實(shí)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào):60902071)資助。

謝勇,男,博士,工程師,研究方向:水中兵器試驗(yàn)總體技術(shù)。

TJ631; TB114.3

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.01.025