【首发命中的数学模型解析及验证】 数学模型

  摘 要: 文章从弹着点散布的统计理论出发,研究了击毁目标的数学模型,并根据这一模型推出首发命中击毁目标的数学依据,最后对数学模型行了数学验证。   关键词: 首发命中 射击效率 数学模型
  
  现代战争中,首发命中不仅能提高第一时间摧毁敌目标的概率,而且对于整个战局起着至关重要的作用。在一定条件下大量重复射击,其弹着点总是围绕着某一点散落的,这些点密集在此点的周围,我们称这一点为散布中心;经过大量的统计发现,这种弹着点的散布是服从正态分布规律的。假如我们考虑的是平面散布,目标的位置在坐标原点,那么,弹着点对目标的偏离,可以用两个随机变量加以描述。对于这类平面散布,在正态分布的假设下,可设它的概率密度为φ(x、y)
  φ(x,y)=e
  其中(μ,μ)为散布中心,也即平均弹着点位置的坐标。由于靶心在原点,因此(μ,μ)称为系统误差。σ和σ分别为沿O轴与O轴的均方差。此时,弹着点的坐标为
  x=μ+ε,y=μ+ε
  ε,ε是随机误差,它随着各次射击而随机改变。显然,射击条件相同时,系统误差μ,μ应不变化。
  对于神枪手来说,或在比较规范的射击条件下,散布中心往往与靶心相一致。故若设(μ,μ)=(0,0),则
  φ(x,y)=e
  如果随机变量x、y是相互独立的,那么
  φ(x、y)=φ(x)φ(y),
  其中
  φ(t)=e
  这里t为某随机变量。在此情况下,弹着点散布函数为F(x、y),且
  F(x,y)=F(x)F(y)
  其中
  系统误差μ,μ,均方误差φ,φ等均称为散布特征。
  在讨论首发命中时,必须涉及“击毁”这一概念。因为只有击毁敌方的目标,才能使对方的战斗能力完全丧失。有一些射击可能只有在直接命中目标的情况下,才能击毁目标;而另一些射击在目标附近的某个距离范围内爆炸也能击毁目标。我们引进一个概念:目标击毁率,它是指当一定数量的带触发引信的战斗部在直接命中目标时,或触发引信的战斗部在某点爆炸时击毁(杀伤)目标的条件概率,记作G(K)。
  然而,击毁率G(K)是比较复杂的,它与(所射弹丸的)战斗部威力、目标的易损程度、弹着点、引信的动作特点有关。
  G(K)定义:
  G(K)=1-(1-α)
  其中α表示一发射弹击中目标时的目标被毁率,K是击中的弹的发数。若假设命中弹对目标没有损伤积累,也即各发弹击毁目标的事件相互独立,并且每次命中目标的毁伤概率相同,则击毁目标的射弹平均数(期望数)应为
  E=1+[(1-a)+(1-a)+…]=
  若用A表示“击毁目标”这一事件,则该概率应记作W=P(A)。设用武器直射目标时,目标被毁概率用G(K)表示。假设对某单个目标射击n次而有m发弹击中目标的概率是P,又设有一发弹命中目标、两发弹命中目标,所有n发弹都命中目标等诸事件是互不相容的,那么
  W=P(A)=PG(m)
  让我们举个例子。设有某军事设施,它的幅员可划分成三个部分:Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区,其中Ⅰ区为要害部分,占30%;Ⅱ区为次要害部分,占20%;Ⅲ为非致命部分,占50%。攻击Ⅰ区,只需1枚某型导弹即可将该设施摧毁;攻击Ⅱ区需同型号导弹2枚;而攻击Ⅲ区至少需同型号导弹3枚。现向该设施发射同型号导弹4枚,设命中1、2、3、4枚的概率分别是P=0.3,P=0.35,P=0.20,P=0.15,试计算该军事设施的被毁概率W。
  实际上,只需算出G(K)(K=1,2,3,4)便可得到W,因为Ⅰ区只有中1枚导弹才算被毁,而Ⅰ区所占面积为30%,所以G(1)=0.30。发射2枚时,必须至少有Ⅰ枚击中Ⅰ区或2枚均击中Ⅱ区,所以
  G(2)=1-(1-0.3)+0.2=0.55
  3枚命中而该设施未被击毁的情况,只有在1枚中Ⅱ而2枚击中Ⅲ区时才可能出现,所以G(3)=1-3×0.2×0.5=0.85。
  由于击中Ⅲ区3枚以上即可将该设施摧毁,因此,只要4枚均命中,在任何情况下该设施均会被摧毁,因此G(4)=1G,从而有
  W=PG(m)=0.603
  从这一结果可以看出,首发命中对摧毁目标的概率非常重要。
  
  参考文献:
  [1]蒋泽军.模糊数学教程[M].北京:国防工业出版社,2007.
  [2]叶义成.系统综合评价技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社,2006.
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