论文导读:水下目标探测是实现打击目标前提条件。本文以主动声纳探测为例。研究整个探测过程的发现概率(累积发现概率)。PD(瞬时发现概率)。
关键词:目标探测,主动声纳,瞬时发现概率,累积发现概率
0引言
水下目标探测是实现打击目标前提条件,航空探测器材对水下目标探测主要依赖于水声探测器材,在作战过程中,如何使用探测器材以及对探测数据的处理、估算目标发现概率,对做到先敌发现首要因素。本文以主动声纳探测为例,从瞬时概率入手,研究整个探测过程的发现概率(累积发现概率),为声纳的战术使用,准确地发现水下目标提供科学依据。免费论文。
1瞬时发现概率
瞬时发现概率可从声纳方程的输出信噪比,在一定的虚警概率的条件下,遵循纽曼——
皮尔逊准则来确定。
具体方法如下:
 
Kn服从正态分布:


其中:SL(声源级),TL传播损失级),TS(目标强度),NL(环境噪声级),DI(接收指向性
指数),DT检测阈),(S/N)输出(输出信噪比),PF(虚警概率),PD(瞬时发现概率),Kn (门限值)。
2 累积发现概率模型
发现概率在传统意义上常以瞬时发现概率来定义,但此概率只.反映某一次探测的效果。
从战术角度考虑还应与具体的观察过程联系起来,即整个观察过程的累积发现概率。
2.1 “KoutofN”模型
对于“Kout[ofN,,模型,可以这样理解:即N次独立探测中,有K次回波被接收到,则可以认为发现目标。它有两种形式:连续“KoutofN”模型和不连续“Kout of N”模型。免费论文。
2.1.1连续“KoutofN”模型
在N次独立探测中,若连续接收到K(K≤N)个回波,可以确认为发现目标。
首次连续第1至第K次回波被接收到的概率为:
首次连续第2至第K+1次回波被接收到的概率为: , 其中ql=1-p1
首次连续第i至第K+i次回波被接收到的概率为: 
首次连续第N-(K-1)至第N次回波被接收到的概率为:
出现上述情形的累积发现概率FN为各项分概率之和,即

2.1.2不连续“KoutofN”模型
在N次独立探测中,至少接收到K次回波,也可以确认为已发现目标。N次探测后,所可能出现的情况如下:
能够接收全部回波(N次)的概率:
能够接收到其中N-1次回波的概率:
能够接收到其中K次回波的概率:

累积发现概率为以上各分概率之和,即

2.2“双亮点假设”模型 .
对于独立观察过程,与实际情况比较接近的是“双亮点假设”,即n次探测中,至少有连续两次观察到目标在荧光屏上的亮点,则可以确定出目标的回波。这一原则用与主动声纳探测过程的累积发现概率计算。
根据“双亮点假设”所提出的相关条件,进行主动声纳探测过程的累积发现概率计算模型的推导。这里提出操作手系数概念,即操作手不知道亮点在荧光屏上的位置时观察到该亮点的概率。
根据操作手系数的定义,它只对连续两次超过门限的第一次产生影响,因为在第二次操作已警觉(a0=1)。当接连三次或三次以上超过门限时,它也只对第一次产生影响,第二次、第三次已警觉。然而这第二、第三次接连超门限同样也构成确认发现目标的条件,a0对F’n的影响只表现在接连两次超过门限的情况,所以只须对此类情况进行修正。
在n次独立探测中发现k次接连两次超过门限,但不发生接连三次或三次以上超过门限的概率,记 。
当k=1时,计算 :它表示n次独立探测中发生一次接连两次超过门限,但不发生接连三次或三次以上超过门限的概率。
(1) 接连两次超过门限出现在第1、第2次的概率:
也是累积发现概率,等于pn代替pl,pn-1代替p2,…pn-i+1,代替pl后取得结果,由此可进行以下推导:
(2)接连两次超过门限出现在第2、第3次的概率:
(3)接连两次超过门限出现在第i、第i+1次的概率:

(4)接连两次超过门限出现在第n-1、第n次的概率:
出现以上情况得总概率为上述之和,为:

当k=2时,计算 :它意味着在n次独立探测中,接连两次超过门限发生两次,但不发生接连三次或三次以上超过门限的概率,会发生以下情形:
末次接连两次超过门限出现在第n-1、第n次的概率: ;
,末次接连两次超过门限出现在第n-2、第n-1次的概率:
同理 末次接连两次超过门限出现在第n-i、第n-i+1次的概率:

末次接连两次超过门限出现在第4、第5次的概率:
以上情形的总概率为上述各项概率之和:

当k=3时,计算 方法与 类似:

同理 当k=j时,计算 :
式中k=2,3,4,5, , 为取整,初始条件为 。
则修正后累积发现概率为:

2.3累积发现概率举例
对上述模型进行计算机编程并仿真计算,N=20次独立探测,得到以下结果。图中△表示“双亮点假设”模型估算结果, ○表示“K out N”模型的确估算结果,相比之下,“双亮点假设”所建立模型所仿真结果与实际探测的情况较为接近。
3 结束语
目标探测是对敌作战的一个重要环节。多年来,有关目标探测概率问题的研究文献也比较多。但关于战术意义上累积发现概率的研究较为缺乏。本文提出了对整个探测过程发现概率综合建模方法,对声纳的战术使用和声纳有效作用距离估算具有一定的指导作用。免费论文。同时也适用于被动声纳的探测,只是瞬时概率的估算方法有所不同。
参考文 献
1.汪德昭,尚尔昌.水声学.科学出版社,1981
2. R.J.尤立克.洪中译.水声原理.哈尔滨船舶工程学院出版社,1990,2
3. 陈遵银等.声纳探测目标发现概率研究.99年火力与指挥控制学术年会论文集
|