火力规划:不规则形状目标的毁伤效果计算方法

火力规划:不规则形状目标的毁伤效果计算方法

陈邓安等 海军航空工程学院

2013年2月 <舰船科学技术>

概述

针对不规则形状目标毁伤效果评估研究了一种基于不规则形状目标灰度图像进行毁伤效果评估的新方法.

通过采用不同灰度等级表示目标不同部位的重要性,结合像素点分析法进行蒙特卡洛模拟评估设计毁伤效果.

知识点

一般认为,武器毁伤概率是武器命中概率与目标毁伤函数乘积的积分.利用这种解析方法求解不规则形状目标的毁伤情况,过程复杂.

基于目标灰度图像运用像素点评估毁伤效果则较为简单.

在获取目标实物图像后,直接在目标灰度图像上进行模拟射击,并将模拟设计的单弹着点以特定颜色显示.在模拟射击结束后,图像上的弹着点都将显示出该种特定射击的颜色,在计算机屏幕上就能形象的显示该次射击的命中情况,经过统计分析目标图像上显示该种特定颜色的像素点个数,即可得到相应的命中概率.

考虑到目标各部分的重要程度不同,故射击时命中部位不同,毁伤效果也不一样.因此,将目标实物图像区分为若干区域,用不同灰度等级表示,通过分析不同区域的命中情况,可以更加精确的评估射击的毁伤效果.

1 获取不规则形状目标图像的基本数据

(1)对目标图像进行初步处理

对目标图像进行初步处理,将目标和背景分离,并将其至于白色背景种.将其处理为灰度图像,并用不同的灰度等级表示目标不同位置的重要程度.

2 基于目标灰度图像进行模拟射击

以目标图像中心作为瞄准中心,直接在目标灰度图像上进行模拟射击,采用蒙特卡洛法确定每次模拟射击的弹着点坐标,并将每次射击的命中情况以区别目标的特定彩色图像表示,以观测射击弹着点的分布情况.

火炮对目标进行射击,受到随机因素影响,其弹着点服从正态分布,利用正态分布随机数可以模拟弹着点坐标,从而可以直接在目标图像上以该目标画出弹着点,为方便计算,将弹着点设置为白色,与目标背景颜色相同.

1) 在模拟射击之前，分别统计目标图像上以 不同灰度等级显示的不同部位的像素点数量。

2) 以图像中心为模拟射击的瞄准点进行模拟
射击，通过蒙特卡罗模拟得到弹着点坐标，并直接 在目标灰度图像上画出弹着点，设置弹着点为白色， 得到弹着点分布图。

3) 射击结束后，再次统计不同灰度等级的像素点数量.

4) 因为模拟射击着色点被设定为白色,故目标图像上不同灰度等级区域的弹着点数量,实质上等于该区域原始像素点数量减去模拟射击后统计得到的像素点数量,也就是本轮射击在该区域的命中次数.

5) 根据既定条件，分析评估模拟射击对目标
的毁伤情况。

(该区域的灰度值乘以原始像素点数量-该区域灰度值乘以射击后像素点数量,也可以直接区分毁伤效果,目标重要区域灰度值设置大,乘以弹着点数量,整体灰度值减少量更大)

实例分析

光学侦察发现3000m外敌军轻型护卫舰,目标图片处理后得到该护卫舰灰度图像.设火炮射击系统误差为0,弹着点坐标受到随机因素影响服从正态分布.在命中情况下,关键区域如指挥室\轮机舱命中3枚以上炮弹,则目标丧失全部战斗能力,关键区域命中两发,且重要区域如主要武备与集控室命中两发以上则目标重伤,丧失大部分战斗力,其余情况均视为轻伤.

(没有考虑真实目标与炮弹大小之间的区别,设定100发炮弹打击该护卫舰)

(灰度处理可以留意下,其他的,跟不上时代了,已经)