電子防空作戰(zhàn)中雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅分析與評(píng)估

金 朝，劉洪亮，劉道偉，王成威

（中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽(yáng) 471003）

電子防空作戰(zhàn)中雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅分析與評(píng)估

金 朝，劉洪亮，劉道偉，王成威

（中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽(yáng) 471003）

針對(duì)電子防空作戰(zhàn)雷達(dá)對(duì)抗力量在指揮與運(yùn)用中面臨的目標(biāo)威脅評(píng)定問(wèn)題，首先從技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)、動(dòng)態(tài)和靜態(tài)等方面全面分析了雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)的威脅因素，其次，運(yùn)用可拓學(xué)的多目標(biāo)優(yōu)化理論和運(yùn)籌學(xué)中的理想決策法的原理和方法，提出了一種新的基于物元矩陣的理想決策模型，最后，實(shí)例驗(yàn)證表明該模型可行、有效，便于計(jì)算機(jī)輔助決策，為雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅評(píng)估提供一種新途徑，可為指揮員對(duì)空情威脅做出正確判斷提供支持。

電子防空，雷達(dá)對(duì)抗，威脅評(píng)估，物元模型，理想決策

0 引言

由于現(xiàn)代空襲武器和作戰(zhàn)平臺(tái)信息化水平和作戰(zhàn)能力的大幅提升，復(fù)雜電磁環(huán)境下的防空作戰(zhàn)，正逐步由火力防空向火力與電子聯(lián)合防空轉(zhuǎn)變，并且電子防空的地位和作用日益凸顯。在電子防空作戰(zhàn)中，要面臨敵方預(yù)警、火控、制導(dǎo)、轟炸瞄準(zhǔn)、導(dǎo)航、地形回避等多種雷達(dá)的威脅［1］，在雷達(dá)對(duì)抗力量的指揮與運(yùn)用中，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地判斷各個(gè)目標(biāo)輻射源的威脅等級(jí)，對(duì)合理高效地分配電子干擾資源非常重要，因此，如何全面、定量地對(duì)各種輻射源的威脅等級(jí)進(jìn)行建模、分析和評(píng)估，成為電子防空雷達(dá)對(duì)抗領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

1 雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅因素分析

由于現(xiàn)代空襲中雷達(dá)信號(hào)復(fù)雜多元且空襲武器平臺(tái)一般具有隱身性和高機(jī)動(dòng)性的特點(diǎn)，空襲作戰(zhàn)體現(xiàn)出更高的技戰(zhàn)術(shù)水平，因此，在電子防空雷達(dá)對(duì)抗作戰(zhàn)中，對(duì)雷達(dá)輻射源目標(biāo)的威脅評(píng)估要依據(jù)敵我雷達(dá)及雷達(dá)對(duì)抗裝備性能、敵作戰(zhàn)企圖、我方重點(diǎn)保衛(wèi)目標(biāo)和敵我雙方的作戰(zhàn)策略等多方面因素，以定量形式對(duì)敵方威脅程度作出評(píng)估和分析?？梢哉f(shuō)，輻射源威脅等級(jí)評(píng)估是一個(gè)多屬性決策問(wèn)題，影響因素既包括裝備性能、信號(hào)特性等技術(shù)因素，也包括作戰(zhàn)企圖、作戰(zhàn)策略等戰(zhàn)術(shù)因素，既有靜態(tài)因素，也有動(dòng)態(tài)因素，因此，綜合考慮這幾方面的因素，影響雷達(dá)輻射源威脅等級(jí)的因素主要包括：

＞輻射源距離

＞輻射源速度

＞輻射源高度

＞輻射源平臺(tái)類(lèi)型

＞預(yù)攻擊對(duì)象的重要程度

＞輻射源平臺(tái)進(jìn)攻夾角

＞輻射源信號(hào)特性

上述前6項(xiàng)屬于戰(zhàn)術(shù)因素，由偵察設(shè)備或防空雷達(dá)直接得出，其中預(yù)定攻擊目標(biāo)的重要程度根據(jù)防空方的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)得出，第7項(xiàng)為技術(shù)因素，它由探測(cè)到的雷達(dá)信號(hào)的載頻、重頻、脈寬、方位等屬性參數(shù)得出。

2 基于物元矩陣和理想決策模型的威脅評(píng)估

雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅等級(jí)評(píng)估是一個(gè)典型的多屬性決策問(wèn)題，本文將可拓學(xué)的多目標(biāo)優(yōu)化理論［2］和運(yùn)籌學(xué)中的理想決策法［3］組合起來(lái)，提出一種新的基于物元矩陣的理想決策模型，用于雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅評(píng)估領(lǐng)域。

利用物元分析法建立多指標(biāo)屬性參數(shù)的綜合評(píng)判物元矩陣模型，依據(jù)理想決策原理，找出有限方案中的最優(yōu)方案和最劣方案，構(gòu)成一個(gè)決策空間，將各待評(píng)估方案的實(shí)際解與理想解和負(fù)理想解作比較，若某一方案的解最靠近理想解，同時(shí)又遠(yuǎn)離負(fù)理想解，則該解為方案集中的最優(yōu)解，所對(duì)應(yīng)的方案即為最優(yōu)方案。評(píng)估算法的一般步驟如下：

步驟1：建立威脅目標(biāo)物元模型

建立決策模型的首要問(wèn)題是確定目標(biāo)集與屬性集。設(shè)目標(biāo)集為A{A1，A2，A3，…，An，}，屬性集為G {G1，G2，G3，…，Gm，}，Y={vij}表示目標(biāo)集A關(guān)于指標(biāo)集G的決策矩陣，其中，vij=fi（xj），（i=1，2，…，n，j=1，2，…，m）為目標(biāo)Ai對(duì)指標(biāo)Gj的屬性值，指標(biāo)權(quán)重向量定義為W={w1，w2，w3，…，wTm，}且wi≥0，（i=1，2，…，m），。目標(biāo)Ai的指標(biāo)物元矩陣表示為：

步驟2：建立威脅因素指標(biāo)判定模型

由于各指標(biāo)的含義不同，造成各個(gè)指標(biāo)的量綱各異，為了使各指標(biāo)有公度性，在綜合評(píng)價(jià)前必須把這些分指標(biāo)按某種效用函數(shù)歸一化到某一無(wú)量綱區(qū)間，顯然，構(gòu)造不同的效用函數(shù)將直接影響最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。目前效用函數(shù)大多采用［0，1］區(qū)間方法。依據(jù)物元分析理論，針對(duì)各影響因素特點(diǎn)，構(gòu)造效用函數(shù)μij=k（vij）作為威脅因素判定模型，并將各指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

對(duì)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，影響輻射源威脅程度的因素有如下10項(xiàng)：輻射源距離、輻射源速度、輻射源高度、輻射源平臺(tái)類(lèi)型、預(yù)攻擊對(duì)象的重要程度、輻射源平臺(tái)進(jìn)攻夾角以及輻射源信號(hào)的重頻、方位、脈寬和載頻。

①輻射源距離威脅判定模型

輻射源的距離越近，對(duì)我防護(hù)目標(biāo)的威脅越大，因此，可視其為成本型指標(biāo)［4］，威脅判定模型可選取為：

式中，μi1為輻射源距攻擊目標(biāo)的距離，Rmax，Rmin分別為所有輻射源距攻擊目標(biāo)距離的最大值和最小值。

②輻射源速度威脅判定模型

輻射源的速度越快，我方越難以對(duì)其實(shí)施攔截，對(duì)我方的威脅越大，因此，可視其為效益型指標(biāo)［4］，威脅判定模型可選取為：

式中，μi2為輻射源的速度，Vmax，Vmin分別為所有輻射源速度的最大值和最小值。

③輻射源高度威脅判定模型

輻射源的高度越低，越容易突破我方防御體系，對(duì)我方的威脅越大，因此，可視其為成本型指標(biāo)，威脅判定模型可選取為：

式中，μi3為輻射源的高度，Hmax，Hmin分別為所有輻射源高度的最大值和最小值。

④輻射源平臺(tái)類(lèi)型威脅判定模型

敵空襲作戰(zhàn)的輻射源平臺(tái)不同，造成的威脅也不同，可用專(zhuān)家打分法確定平臺(tái)類(lèi)型屬性值，這里給出輻射源平臺(tái)類(lèi)型威脅判定模型的參考值：

⑤預(yù)攻擊對(duì)象重要程度威脅判定模型

空襲的性質(zhì)和規(guī)模不同，預(yù)定攻擊對(duì)象的類(lèi)型和重要性排序就會(huì)不同?？捎脤?zhuān)家打分法確定其屬性值，這里給出預(yù)定攻擊目標(biāo)重要性威脅判定模型的參考值［5］：

⑥輻射源平臺(tái)進(jìn)攻夾角威脅判定模型

以指揮員指定敵方主要來(lái)襲方向?yàn)榛€，順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，?guī)定敵方空襲目標(biāo)與基線之間的夾角為輻射源平臺(tái)進(jìn)攻夾角。當(dāng)進(jìn)攻夾角在-22.5°～22.5°區(qū)間時(shí)，對(duì)我保衛(wèi)目標(biāo)形成中等以上威脅，進(jìn)攻角的絕對(duì)值越小，威脅程度越大。進(jìn)攻角超出此區(qū)間范圍時(shí)，目標(biāo)對(duì)我保衛(wèi)目標(biāo)的威脅度在中等左右。建立進(jìn)攻夾角隸屬度函數(shù)［6］：

⑦輻射源信號(hào)載頻威脅判定模型

輻射源信號(hào)的載頻是識(shí)別輻射源類(lèi)型的重要的信息之一。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)空警戒雷達(dá)載波使用米波、分米波波段，導(dǎo)彈攻擊雷達(dá)及未制導(dǎo)雷達(dá)等使用毫米波段。通常，載頻越高，威脅越大。其威脅判定模型可選取為：

式中，μi7為輻射源信號(hào)的載頻，F(xiàn)max，F(xiàn)min分別為所有輻射源信號(hào)載頻的最大值和最小值。

⑧輻射源信號(hào)重頻威脅判定模型

輻射源信號(hào)的重頻是確定其性能的重要參數(shù)之一，重頻較低的輻射源一般為遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)，威脅較低。重頻較高的輻射源則一般可評(píng)估為威脅較高的近程制導(dǎo)或跟蹤雷達(dá)。也就是說(shuō)，重頻越高，威脅越大。一般來(lái)說(shuō)，重頻小于0.1 kHz時(shí)，威脅程度很小，幾乎可以忽略不計(jì)，但當(dāng)重頻超過(guò)0.1 kHz時(shí)，則威脅隨重頻的增大而增大［7］。因此，其威脅判定模型可選取為：

⑨輻射源信號(hào)脈寬威脅判定模型

輻射源信號(hào)的脈寬對(duì)于脈沖雷達(dá)來(lái)說(shuō)是確定其最小作用距離和距離分辨率的重要參數(shù)。通常脈沖寬度越窄，雷達(dá)的最小作用距離越大、距離分辨率越高，威脅程度越高［8］。脈寬威脅判定模型可選取為：

⑩輻射源信號(hào)方位威脅判定模型

輻射源信號(hào)方位信息是指?jìng)刹斓降妮椛湓吹膩?lái)波方向及其方位的變化情況。輻射源方位的變化方式通常有3種：方位不變、方位瞬變和方位慢變。輻射源方位不變，表示已鎖定或跟蹤到我方目標(biāo)，威脅最大；方位瞬變表示敵攻擊意圖不明確或處于搜索狀態(tài)，威脅較?。?］。因此，方位威脅判定模型可表示為：

步驟3：建立威脅目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物元矩陣

目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物元矩陣是對(duì)目標(biāo)指標(biāo)矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后的物元矩陣。則目標(biāo)Ai的標(biāo)準(zhǔn)物元矩陣為：

步驟4：確定正/負(fù)理想域A+和A-的威脅目標(biāo)物元矩陣U+和U-

式中，μj+=maxμim，μj-=minμim。

步驟5：建立目標(biāo)Ai到正/負(fù)理想域A+和A-的距離矩陣。

步驟6：確定權(quán)重向量WT，常用的權(quán)重確定方法有集值統(tǒng)計(jì)法、模糊區(qū)間法、熵權(quán)法、層次分析法等，結(jié)合本問(wèn)題的實(shí)際，可利用一致性排序方法確定威脅因素權(quán)重，具體方法參考文獻(xiàn)［9］。

步驟7：距的計(jì)算，計(jì)算目標(biāo)Ai到A+和A-的距d（A+，Ai）和d（A-，Ai）

步驟8：建立決策模型，計(jì)算目標(biāo)Ai到A+的相對(duì)貼近度Ci。

相對(duì)貼近度Ci反映了目標(biāo)解靠近正理想解，同時(shí)遠(yuǎn)離負(fù)理想解的程度，Ci的值越大，表明目標(biāo)Ai的威脅越大。

3 仿真驗(yàn)證實(shí)例

假設(shè)在電子防空作戰(zhàn)中偵測(cè)到4批雷達(dá)目標(biāo)，各目標(biāo)的威脅指標(biāo)參數(shù)如表1所示。

表1 目標(biāo)威脅因素屬性參數(shù)

第1步：確定目標(biāo)物元模型Y1，Y2，Y3，Y4，以Y1為例：

第2步：依據(jù)威脅因素指標(biāo)判定模型，對(duì)各威脅指標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)化處理，確定目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)物元模型U1，U2，U3，U4，以U1為例：

第3步：確定正/負(fù)理想域A+和A-的威脅目標(biāo)物元矩陣U+和U-：

第4步：確定目標(biāo)Ai到正/負(fù)理想域A+和A-的距離矩陣；

第5步：確定威脅指標(biāo)權(quán)重向量WT，計(jì)算目標(biāo)A1，A2，A3，A4到A+和A-的距，得：

第6步：計(jì)算目標(biāo)A1，A2，A3，A4到A+的相對(duì)貼近度，得：C1=0.889，C2=0.284，C3=0.668，C4=0.316，由計(jì)算結(jié)果可知，4批目標(biāo)的威脅排序關(guān)系為：A1＞A3＞A4＞A2。

4 結(jié)束語(yǔ)

雷達(dá)對(duì)抗作為電子防空作戰(zhàn)中不可缺少的作戰(zhàn)行動(dòng)，其作用和地位日益突出，雷達(dá)干擾目標(biāo)威脅評(píng)估與判定是干擾資源分配與干擾決策的基礎(chǔ)和條件。本文將可拓學(xué)的多目標(biāo)優(yōu)化理論和運(yùn)籌學(xué)中的理想決策法組合起來(lái)，提出一種新的基于物元矩陣和理想決策的威脅評(píng)估模型，實(shí)例分析說(shuō)明，該評(píng)估模型可操作性好，克服了決策中人為因素影響大的缺點(diǎn)，為雷達(dá)對(duì)抗目標(biāo)威脅評(píng)估問(wèn)題提供了一條新的途徑。

［1］李亞楠.戰(zhàn)場(chǎng)偵查警戒信息融合仿真系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2005：28-29.

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Analysis and Assessment of Radar-Countermeasure Target Threaten in Electronic Air-Defense Operation

JIN Zhao，LIU Hong-liang，LIU Dao-wei，WANG Cheng-Wei
（EETC，Luoyang 471003，China）

In order to study threaten assessment of the target which radar-countermeasure forces are confronted with in electronic air-defense operation，the paper firstly analyzes the threaten factors in radar-countermeasure target from technic，tactics，dynamic，static，etc.Secondly，a new decision-making model based on matter-element matrix is established using the theory of multiple indexes optimizing in extensive research and ideal decision-making method in operational research.Finally，the real-life example demonstrated that the model proposed in this paper is feasible，effective and fit for computeraid-decision，it provides an approach for threaten assessment of radar-countermeasure target and also provides scientific basis for commanders to make right decisions against air-attack threatens.

electronic air-defense，radar-countermeasure，threaten assessment，matter-element model，ideal decision-making

TN974

A

1002-0640（2015）05-0108-04

2014-03-02

2014-04-21

金 朝（1979- ），男，河南開(kāi)封人，工程師。研究方向：電子對(duì)抗實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。