兵工学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (1): 339-348.doi: 10.12382/bgxb.2022.0547
收稿日期:
2022-06-19
上线日期:
2024-01-30
通讯作者:
LIU Haobang1, SHI Xianming1,*(), ZHAO Mei1, ZHANG Jianjun2
Received:
2022-06-19
Online:
2024-01-30
摘要:
针对现有导弹命中概率贝叶斯估计中主要采用二维正态射弹散布但未考虑X轴、Y轴两向相关导致估计精度不高的问题,采用正态-逆威沙特分布作为射弹散布参数先验分布,对地空导弹命中概率估计方法展开研究。在描述地空导弹脱靶量定义的基础上,以两向相关特点确定相关系数。针对地空导弹外场试验成本高、数据少,经典统计学方法估计命中概率困难问题,采用贝叶斯方法融合先验信息进行研究。基于正态-逆威沙特分布,利用先验信息对先验分布超参数进行求解,并利用贝叶斯公式融合外场实测试验数据,求出射弹散布参数后验分布,最终完成地空导弹命中概率估计。试验结果表明,该方法相比现有正态-逆伽马分布方法,能够考虑地空导弹射弹散布两向相关的实际情况,并充分利用命中概率信息,有利于提升估计准确性,为地空导弹命中概率估计提供理论方法。
中图分类号:
刘昊邦, 史宪铭, 赵美, 张建军. 基于正态-逆威沙特分布的地空导弹命中概率贝叶斯估计[J]. 兵工学报, 2024, 45(1): 339-348.
LIU Haobang, SHI Xianming, ZHAO Mei, ZHANG Jianjun. Bayesian Estimation of Surface-to-Air Missile Hit Probability Based on Normal-inverse Wishart Distribution[J]. Acta Armamentarii, 2024, 45(1): 339-348.
uxw | uyw | ρw | ||
---|---|---|---|---|
2.6403 | 2.4799 | 7.5723 | 5.9074 | 0.132 |
0.7555 | -0.139 | 6.6879 | 6.5947 | 0.347 |
1.6672 | 1.1085 | 6.3770 | 5.2931 | 0.293 |
2.0232 | 2.1851 | 7.5895 | 6.7872 | 0.281 |
2.8013 | 0.4143 | 7.6679 | 5.3524 | 0.306 |
0.3645 | -1.961 | 7.1918 | 4.4118 | 0.211 |
0.6867 | 0.1977 | 8.2224 | 6.5851 | 0.471 |
-0.4182 | 0.3964 | 6.4517 | 5.6393 | 0.193 |
-1.6221 | -0.1843 | 7.3581 | 4.4016 | 0.207 |
2.5087 | -0.0998 | 7.2903 | 5.5550 | 0.255 |
0.3648 | 1.0525 | 9.1168 | 6.8629 | 0.129 |
2.9984 | 1.5372 | 8.2664 | 6.5618 | 0.345 |
3.9850 | 2.6212 | 7.1418 | 5.3819 | 0.219 |
2.6754 | 1.8164 | 7.3274 | 4.6665 | 0.167 |
2.3072 | 2.4857 | 7.2153 | 5.3975 | 0.286 |
2.0955 | 1.364 | 6.7565 | 6.2557 | 0.108 |
-0.2608 | -1.3818 | 6.5446 | 7.1421 | 0.223 |
1.0069 | -0.621 | 7.2879 | 6.4085 | 0.267 |
0.5769 | 0.1977 | 5.6595 | 6.2875 | 0.163 |
-0.1456 | 0.4277 | 6.3870 | 5.4659 | 0.275 |
0.6136 | 1.9062 | 9.1106 | 6.2640 | 0.233 |
-1.1208 | -0.3237 | 6.7686 | 5.3795 | 0.195 |
1.0378 | 0.4674 | 6.8930 | 3.8074 | 0.301 |
0.9787 | 1.5857 | 5.4529 | 4.3073 | 0.179 |
0.0439 | 0.3098 | 7.6678 | 5.2978 | 0.197 |
表1 先验信息射弹散布参数数据
Table 1 Projectile dispersion parameter data of prior information m
uxw | uyw | ρw | ||
---|---|---|---|---|
2.6403 | 2.4799 | 7.5723 | 5.9074 | 0.132 |
0.7555 | -0.139 | 6.6879 | 6.5947 | 0.347 |
1.6672 | 1.1085 | 6.3770 | 5.2931 | 0.293 |
2.0232 | 2.1851 | 7.5895 | 6.7872 | 0.281 |
2.8013 | 0.4143 | 7.6679 | 5.3524 | 0.306 |
0.3645 | -1.961 | 7.1918 | 4.4118 | 0.211 |
0.6867 | 0.1977 | 8.2224 | 6.5851 | 0.471 |
-0.4182 | 0.3964 | 6.4517 | 5.6393 | 0.193 |
-1.6221 | -0.1843 | 7.3581 | 4.4016 | 0.207 |
2.5087 | -0.0998 | 7.2903 | 5.5550 | 0.255 |
0.3648 | 1.0525 | 9.1168 | 6.8629 | 0.129 |
2.9984 | 1.5372 | 8.2664 | 6.5618 | 0.345 |
3.9850 | 2.6212 | 7.1418 | 5.3819 | 0.219 |
2.6754 | 1.8164 | 7.3274 | 4.6665 | 0.167 |
2.3072 | 2.4857 | 7.2153 | 5.3975 | 0.286 |
2.0955 | 1.364 | 6.7565 | 6.2557 | 0.108 |
-0.2608 | -1.3818 | 6.5446 | 7.1421 | 0.223 |
1.0069 | -0.621 | 7.2879 | 6.4085 | 0.267 |
0.5769 | 0.1977 | 5.6595 | 6.2875 | 0.163 |
-0.1456 | 0.4277 | 6.3870 | 5.4659 | 0.275 |
0.6136 | 1.9062 | 9.1106 | 6.2640 | 0.233 |
-1.1208 | -0.3237 | 6.7686 | 5.3795 | 0.195 |
1.0378 | 0.4674 | 6.8930 | 3.8074 | 0.301 |
0.9787 | 1.5857 | 5.4529 | 4.3073 | 0.179 |
0.0439 | 0.3098 | 7.6678 | 5.2978 | 0.197 |
统计量 | μ | Σ |
---|---|---|
均值 | [1.1426 0.7137]T | |
协方差 |
表2 先验信息射弹散布参数统计
Table 2 Projectile dispersion parameter statistics of prior informationm
统计量 | μ | Σ |
---|---|---|
均值 | [1.1426 0.7137]T | |
协方差 |
Σ | μ | ||
---|---|---|---|
Inv-Wishart(ν0,Ψ0) | $\mathrm{N}\left(\boldsymbol{\mu}_{0}, \frac{\boldsymbol{\Sigma}}{k_{0}}\right)$ | ||
ν0 | Ψ0 | μ0 | k0 |
5.3 | [1.1426 0.7137]T | 3.05 |
表3 射弹散布参数先验分布超参数
Table 3 Prior distribution hyperparameters of projectile dispersion parameters
Σ | μ | ||
---|---|---|---|
Inv-Wishart(ν0,Ψ0) | $\mathrm{N}\left(\boldsymbol{\mu}_{0}, \frac{\boldsymbol{\Sigma}}{k_{0}}\right)$ | ||
ν0 | Ψ0 | μ0 | k0 |
5.3 | [1.1426 0.7137]T | 3.05 |
Σ | μ | ||||
---|---|---|---|---|---|
Inv-Wishart(νn,Ψn) | N(μn, ) | ||||
νn | Ψn | $\hat{\boldsymbol{\Sigma}}_{\mathrm{E}}$ | μn | kn | $\hat{\boldsymbol{\mu}}_{\mathrm{E}}$ |
15.3 | [1.166, 0.802]T | 13.05 | [1.166, 0.802]T |
表4 射弹散布参数后验分布(导弹数量10)
Table 4 Posterior distribution of projectile dispersion parameters(10 missiles )
Σ | μ | ||||
---|---|---|---|---|---|
Inv-Wishart(νn,Ψn) | N(μn, ) | ||||
νn | Ψn | $\hat{\boldsymbol{\Sigma}}_{\mathrm{E}}$ | μn | kn | $\hat{\boldsymbol{\mu}}_{\mathrm{E}}$ |
15.3 | [1.166, 0.802]T | 13.05 | [1.166, 0.802]T |
计算目标 | 正态-逆威沙特分布方法 (本文方法) | 正态-逆伽马分布方法 (现有研究方法) | 外场射击试验样本 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
$\hat{\boldsymbol{\mu}}_{\mathrm{E}}$ | $\hat{\boldsymbol{\Sigma}}_{\mathrm{E}}$ | $\hat{u}_{x \mathrm{E}}$ | $\hat{\sigma}_{x \mathrm{E}}$ | $\hat{u}_{y \mathrm{E}}$ | $\hat{\sigma}_{y E}$ | ux | σx | uy | σy | ρ | |
射弹散布 参数 | [1.166, 0.802]T | 1.158 | 2.513 | 0.809 | 1.966 | 1.173 | 2.397 | 0.829 | 1.468 | 0.383 | |
命中概率 | 0.81 | 0.72 | 0.84 |
表5 两种方法命中概率计算对比
Table 5 Comparison of hit probability calculations of two methods
计算目标 | 正态-逆威沙特分布方法 (本文方法) | 正态-逆伽马分布方法 (现有研究方法) | 外场射击试验样本 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
$\hat{\boldsymbol{\mu}}_{\mathrm{E}}$ | $\hat{\boldsymbol{\Sigma}}_{\mathrm{E}}$ | $\hat{u}_{x \mathrm{E}}$ | $\hat{\sigma}_{x \mathrm{E}}$ | $\hat{u}_{y \mathrm{E}}$ | $\hat{\sigma}_{y E}$ | ux | σx | uy | σy | ρ | |
射弹散布 参数 | [1.166, 0.802]T | 1.158 | 2.513 | 0.809 | 1.966 | 1.173 | 2.397 | 0.829 | 1.468 | 0.383 | |
命中概率 | 0.81 | 0.72 | 0.84 |
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