本书主要侧重于舰炮使用传统无控弹交战中的火力控制原理,重点介绍舰艇武器火力控制的基本概念、交战空间状态描述和外弹道学等武器控制的基本理论知识,内容共分7章。第1章介绍火控系统的功能和组成、分类及性能要求、武器的射击控制过程、发展概况等基本知识;第2章介绍空间点位置和运动的描述、坐标转换和变换、空间点的运动和哥氏定理;第3章介绍火控的目标跟踪坐标的选择、输入数据的预处理、滤波的基本原理及对机动目标的滤波算法;第4章通过分析舰炮、舰载导弹和水中兵器的交战过程,建立舰载武器火力控制的基本空间模型;第5章介绍舰炮的外弹道基本知识、射表和弹道函数计算,以及实现的基本工程方法;第6章在线性速率解命中原理的框架下介绍解命中基本原理、命中方程组的建立与求解、射击诸元计算方法;第7章介绍舰炮的校射基本原理,以及人工校射和闭环校射的基本方法。本书可作为火力指挥与控制工程等专业本科生教材,也可为相关专业的科研人员提供参考。
第1章舰艇火力控制概述1
1.1舰艇火力控制的发展历程1
1.2舰艇火力控制系统的相关概念3
1.2.1舰艇火力控制系统相关概念的定义3
1.2.2舰艇火力控制系统的外延3
1.2.3舰艇火力控制系统的组成、功能5
1.2.4舰艇火力控制系统与制导系统的区别6
1.3舰艇火力控制系统的技术基础6
1.4舰艇火力控制系统的发展趋势8
习题10
第2章火力控制空间状态的描述11
2.1火控中的空间描述量11
2.1.1目标位置测量量11
2.1.2火控求解的过程量和输出量12
2.1.3导航及舰艇姿态量12
2.2火控中的参考系13
2.2.1参考系的定义与要素13
2.2.2火控中的参考系14
2.3火控中的空间点位置的描述18
2.3.1火控中的常用坐标系18
2.3.2火控中的坐标系的选择20
2.4坐标转换与坐标变换20
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2.4.1坐标转换21
2.4.2坐标变换22
2.4.3坐标转变换在火控中的应用27
2.5空间点运动状态的描述31
2.5.1空间点运动要素的描述31
2.5.2哥氏定理32
2.5.3不同参考系中空间点运动要素的获取33
习题34
第3章火控中的估计与滤波35
3.1概述35
3.1.1机动目标跟踪35
3.1.2最优估计与滤波37
3.2最小二乘估计41
3.2.1最小二乘估计的求解41
3.2.2最小二乘估计的性质42
3.2.3线性最小二乘估计应用举例43
3.2.4最优加权递推线性最小二乘估计48
3.3线性随机系统卡尔曼滤波52
3.3.1线性随机系统卡尔曼滤波问题的一般描述52
3.3.2离散随机线性系统的卡尔曼滤波和预测55
习题63
第4章舰载武器交战过程及火控模型的建立65
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4.1舰炮交战过程及火控建模65
4.2舰载导弹交战过程及火控建模67
4.2.1舰载导弹武器系统概述67
4.2.2舰对舰导弹交战过程及火控建模69
4.2.3舰对空导弹交战过程及火控建模72
4.3舰载水中兵器交战过程及火控建模75
4.3.1水下目标状态的确定75
4.3.2舰载鱼雷交战过程及火控建模78
4.3.3舰载火箭深弹交战过程及火控建模83
4.4小结85
习题85
第5章舰炮弹道计算87
5.1舰炮外弹道的描述87
5.2舰炮外弹道的轨迹89
5.2.1作用于弹丸的力和力矩89
5.2.2弹丸的空间运动及其弹道91
5.3射表100
5.3.1射表的定义与组成100
5.3.2几何坐标法101
5.4舰炮火控中的弹道诸元计算方法105
5.4.1射表逼近解法106
5.4.2外弹道解法110
习题115
第6章舰炮解命中原理与诸元计算116
6.1解命中的基本原理116
6.1.1目标运动的假设116
6.1.2矢量方程的投影118
6.2命中方程组的建立119
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6.2.1舰载火控中常用的投影轴系119
6.2.2命中方程组的投影120
6.2.3解命中方程的完善122
6.3命中方程组的求解126
6.3.1非线性方程及方程组的一般解法126
6.3.2命中解分布特性132
6.3.3应用射表逼近函数的命中方程组的解法135
6.3.4应用弹道微分方程组的命中方程的解法138
6.4射击诸元的计算140
6.4.1稳定瞄准角的计算140
6.4.2不稳定瞄准角的计算141
习题142
第7章校射原理144
7.1舰炮校射概述144
7.2人工校射的基本原理144
7.2.1测量距离方向法144
7.2.2测量偏差法148
7.2.3弹着符号法148
7.3闭环校射的基本原理149
7.3.1概述149
7.3.2脱靶量的描述和获取151
7.3.3最佳校正量预测模型153
习题155
参考文献156