基于威脅等級判定的欺騙干擾效果評估方法

沈義龍，陸洪濤，王　堯

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

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·試驗與評估·

基于威脅等級判定的欺騙干擾效果評估方法

沈義龍，陸洪濤，王堯

(中國洛陽電子裝備試驗中心，河南 洛陽 471003)

研究了對組網(wǎng)雷達系統(tǒng)欺騙干擾效果評估的方法。結(jié)合防御系統(tǒng)的使用特點給出了基于假目標干擾情況下防御系統(tǒng)剩余攔截時間、毀傷效能兩個屬性的威脅等級判定方法，確定了基于威脅等級的假目標打分準則。該方法在假目標干擾效果評估中具有一定的參考意義。

威脅等級；剩余攔截時間；毀傷效能

0　引言

防空與突防在現(xiàn)代高技術(shù)條件下受到的重視程度日益突出。防御方需要對空中目標的威脅程度做出及時而正確的判斷，進而合理分配抗擊的力量；攻擊方則需要通過各種手段提高突防能力，欺騙干擾是最為常用的手段之一，因而欺騙干擾效果的評估顯得尤為重要。

現(xiàn)有的欺騙干擾評估準則大多從干擾效能出發(fā)評估其干擾效果，幾種典型的評估指標有：跟蹤誤差、壓制系數(shù)、干擾有效概率、欺騙干擾成功概率、欺騙干擾條件下發(fā)現(xiàn)真目標的時間和穩(wěn)定跟蹤真目標的時間的統(tǒng)計分布、模糊綜合評判和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評估法等[1]，這些方法有兩個缺陷：一是評判的出發(fā)點是某型防御雷達，不具有普遍性；二是只能給出定性的判定準則，缺乏定量的評判。本文的研究從攻擊方的角度出發(fā)，給出基于威脅等級的欺騙干擾效果評估的評分方法，旨在為決策者提供一種普適的評估欺騙干擾效果的方法。

1　威脅等級的確定

1.1確定準則

1.1.1剩余攔截時間

文獻[2]針對攔截方法問題，建立了多目標非線性規(guī)劃數(shù)學模型，并運用運籌學理論，根據(jù)漏截率最小、攔截器消耗最少兩個性能指標，為目標進行了優(yōu)化設(shè)計。

因此在對假目標干擾效果進行評估時可認為攔截系統(tǒng)剩余的攔截時間越長，威脅等級越低。本文中定義以假目標剩余攔截時間[3-4]決定的威脅等級ZT，計算方法如下：

(1)

式中，Nl為防御系統(tǒng)最多所能完成的攔截次數(shù)，Tjs為假目標剩余攔截時間，Tl為單次攔截所需時間。

1.1.2毀傷效能

1)彈頭威力

評估來襲彈頭對目標的毀傷能力并沒有硬性統(tǒng)一指標，這里選取和彈頭自身性能有關(guān)的長度、直徑、質(zhì)量等3個指標來衡量彈頭的威力[5]。三者相乘，然后取對數(shù)，具體用公式表示為：

(2)

式中，H為彈頭毀傷能力，l為彈頭長度，d為彈頭直徑，g為彈頭質(zhì)量。對其進行歸一化處理得到毀傷能力指數(shù)ZH：

(3)

式中，Hk為目標k的毀傷能力。

2)預估彈著點與被保護目標的距離

命中精度反映彈頭命中目標的精確程度，用圓概率誤差(CEP)表示，其對殺傷概率的影響遠大于彈頭威力。因此，CEP越小，威脅度越大。這里取相對值，為了和其它威脅因子量綱取一致，對其歸一化處理。

(4)

式中，ZL為預估彈著點與被保護目標的距離所確定的威脅因子，Lk為目標k預估彈著點與被保護目標的距離。

綜上所述，在素質(zhì)教學理念不斷發(fā)展的當今時代，運用信息技術(shù)開展小學語文教學能夠有效地幫助教師提升整體的教學質(zhì)量，完成教學任務，促進學生綜合素養(yǎng)的提升。在小學語文教學的過程中，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學能夠有效地激發(fā)學生的主體意識，使其形成一定的自主學習能力以及自主學習欲望，在降低自身學習難度的同時，提升自身的學習質(zhì)量，促進自身的全面發(fā)展。

3)目標戰(zhàn)役價值

圖1　基于AHP的欺騙干擾威脅等級層次結(jié)構(gòu)模型

[3]，對于特別重要的目標，比如航母、地面相控陣雷達數(shù)據(jù)融合中心等戰(zhàn)略級目標、軍事要地等給予特別大的戰(zhàn)役價值(ZV=0.85)；對于比較重要的目標，比如熱電站、能源儲備基地、電力輸送設(shè)備中心、互聯(lián)網(wǎng)以及民用通信大型終端等給予中等的戰(zhàn)役價值(ZV=0.55)；對于一般的大型工廠等給予較小的值(ZV=0.25)。

1.2確定方法

1.2.1層次分析法模型

目前，對目標威脅等級的確定方法主要有模板匹配法、專家系統(tǒng)法以及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法。其中，模板匹配法的知識結(jié)構(gòu)常采用靜態(tài)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫維護復雜；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法目前還不成熟，存在許多需要解決的問題。因此本文在評價威脅等級時采用專家系統(tǒng)法[6-7]。具體步驟如下：1)建立層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。2)構(gòu)造判斷(成對比較)矩陣。3)層次單排序及其一致性檢驗。4)層次總排序及其一致性檢驗。

圖2　基于AHP的威脅等級判定模型實例

層次分析法中，最終的層次總排序即為不同欺騙干擾樣式的威脅等級的排序向量，其中元素值越大，對應的干擾類型的威脅等級越高。

1.2.2模型實例

對于1.2.1節(jié)中的模型，第一層中由于隨著時間的推移，剩余時間在威脅等級中所占的權(quán)重越高，因此分別選擇剩余時間權(quán)重因子低(0.1)、中(0.5)、高(0.9)三種情況進行仿真；第二層中的三個因素對時間而言具有相對的穩(wěn)定性，仿真中選取的權(quán)重向量為(0.3,0.4，0.3)；第三層中假設(shè)有50種欺騙干擾與真實目標進行最終的威脅等級評定。在仿真中假設(shè)50種欺騙干擾相對于上一層次中某一因素的重要程度服從正態(tài)分布，設(shè)真目標的重要程度為1，從而得到如圖2所示的仿真結(jié)果。

對于實際系統(tǒng)而言，不同的欺騙干擾樣式相對于上一層次中各個因素的重要程度可以通過1.1節(jié)中的定義進行歸一化處理得到；對于第二層與第一層(圖1所示)的各因素權(quán)重向量則可根據(jù)實際情況酌情處理。

2　基于威脅等級排序結(jié)果的假目標打分標準

在基于威脅等級排序?qū)倌繕舜蚍謺r，按照欺騙干擾對防御系統(tǒng)的資源占用情況進行打分，采用100分制。將威脅等級比真實目標高且滿足最低攔截條件的假目標稱為“第一類假目標”，將其他假目標稱為“第二類假目標”。當?shù)谝活惣倌繕藗€數(shù)等于系統(tǒng)同時最大攔截數(shù)且第二類假目標個數(shù)為0時，評分為60分，即當假目標能夠耗盡防御系統(tǒng)的攔截資源時認為欺騙干擾合格；在假目標耗盡防御系統(tǒng)的攔截資源基礎(chǔ)上，若同時能夠耗盡防御系統(tǒng)的搜索資源，則評定此時的欺騙干擾為100分。

綜上分析，本文將體現(xiàn)假目標干擾質(zhì)量的分數(shù)Grade定義為：

(5)

式中，Npjam為第一類假目標的數(shù)量；Nfjam為第二類假目標的數(shù)量；NLmax為系統(tǒng)同時最大攔截數(shù)；NRmax為雷達(雷達網(wǎng))的最大探測目標數(shù)。

上述評分過程中，假設(shè)僅有一個被掩護目標，但實際戰(zhàn)場環(huán)境中，面對日益發(fā)展的攔截技術(shù)[6]，彈頭為提高突防成功率多采用集群式、多彈頭等方式，此時需要對上述條件進行一定的修正。假設(shè)彈頭數(shù)量為Nw，要求的成功率為Ps，則第一類假目標的個數(shù)為：

(6)

式中，Npjam0為欺騙干擾形成的第一類假目標個數(shù)，Nw·(1-Ps)為未突防成功的彈頭目標個數(shù)。至此，可以將假目標分為兩類：將干擾機通過各種欺騙干擾技術(shù)生成的假目標稱之為電假目標；將實體假目標稱之為其他假目標，如文中提到的多彈頭以及其他伴飛裝置。

3　仿真

假設(shè)某防御系統(tǒng)可同時發(fā)現(xiàn)100批目標，同時攔截18批目標，假設(shè)彈頭總個數(shù)為10，設(shè)計的突防成功率為85%，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3　仿真結(jié)果

圖3(a)中三條曲線分別代表第二類假目標個數(shù)為0、50、80的情況下欺騙干擾的評分情況，可見在第一類假目標個數(shù)相同的情況下，評分隨著第二類假目標個數(shù)的增加而增加；圖3(b)中兩條曲線分別代表單彈頭和多彈頭的情形，對于多彈頭的情形，當電假目標個數(shù)為17時，其評分已經(jīng)超過60分為60.25。通過分析可知，當電假目標一致時，多彈頭中未能突防成功的彈頭也將作為第一類假目標，同時消耗組網(wǎng)雷達系統(tǒng)的攔截資源，當這類假目標越多時，產(chǎn)生干擾的評分越高。

4　結(jié)束語

本文結(jié)合防御系統(tǒng)的使用特點給出基于假目標剩余攔截時間、毀傷效能兩個屬性的威脅等級判定方法。并建立了基于威脅等級排序結(jié)果的假目標打分標準，以此作為組網(wǎng)雷達欺騙干擾的評估準則。本文的方法，有以下幾種應用，一是定量地對組網(wǎng)雷達欺騙干擾效果進行評估；二是在工程實踐中可以對試驗結(jié)果進行預估；三是在攻擊決策中可以提供一定的參考?！?/p>

參考文獻：

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Effect evaluation for deception jamming based on threat level method

Shen Yilong, Lu Hongtao, Wang Yao

(Luoyang Electronic Equipment Test Center,Luoyang 471003,Henan,China)

The method of effect evaluation for deception jamming against netted radars system is studied. Based on the operational use method of defense system, a judging method depended on the threat level of remaining intercept time and damage assessment is put forward. Based on threat level, scored rule of false taget is determined. And this method is fairly valuable in effect evaluation of false taget jamming.

threat level;remaining intercept time;damage assessment

2016-02-24；2016-03-14修回。

沈義龍(1988-)，男，助工，主要研究方向為雷達及雷達對抗。

TN97

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