舷外有源干擾評(píng)估方法研究

范慶輝，熊 坤，鄧曉龍，王文民

(北京遙感設(shè)備研究所，北京 100854)

舷外有源干擾評(píng)估方法研究

范慶輝，熊 坤，鄧曉龍，王文民

(北京遙感設(shè)備研究所，北京 100854)

根據(jù)舷外有源干擾的特點(diǎn)，選取引導(dǎo)時(shí)間、干擾功率、干擾頻率對(duì)準(zhǔn)度、電磁信號(hào)環(huán)境及干擾機(jī)的干擾樣式，作為有源干擾效果的五個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，使用模糊綜合評(píng)估方法實(shí)現(xiàn)對(duì)舷外有源干擾進(jìn)行評(píng)估，此評(píng)估方法綜合考慮有源干擾效果的五個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，提高了對(duì)舷外有源干擾評(píng)估的全面性。

舷外有源干擾；模糊綜合評(píng)估；干擾評(píng)估

0 引言

國(guó)外海軍從20世紀(jì)90年代起大量裝備舷外有源干擾,典型的裝備有美海軍的MK-234有源電子誘餌等。舷外有源干擾是利用懸停、拖曳、漂浮等布放方式對(duì)反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)施干擾，該干擾技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)是降低了對(duì)防御平臺(tái)的限制，可以綜合配置干擾設(shè)備，使干擾方式多樣化、靈活化、綜合化，這使得舷外有源干擾成為艦艇自衛(wèi)反導(dǎo)防御的重要手段。如何對(duì)舷外有源干擾進(jìn)行評(píng)估是一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容，本文提出了舷外有源干擾評(píng)估五指標(biāo)，即引導(dǎo)時(shí)間、干擾功率、干擾頻率對(duì)準(zhǔn)度、電磁信號(hào)環(huán)境及干擾機(jī)的干擾樣式，并使用基于五指標(biāo)的模糊綜合評(píng)估方法對(duì)舷外有源干擾進(jìn)行評(píng)估。

1 模糊綜合評(píng)估方法

模糊綜合評(píng)估方法是利用模糊數(shù)學(xué)的理論把某事物的多個(gè)指標(biāo)放到一起進(jìn)行評(píng)估，該方法使某些難以利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的問(wèn)題能夠定量求解。當(dāng)某事物的評(píng)估受到多方面因素的共同作用時(shí)，要對(duì)各方面的因素進(jìn)行綜合考慮，根據(jù)模糊變換最后給出一個(gè)定量的評(píng)估結(jié)果。

該方法對(duì)事物做出評(píng)價(jià)的步驟如下：

4) 利用模糊評(píng)判的方法對(duì)事物評(píng)分。將權(quán)重系數(shù)矩陣和隸屬度矩陣相乘，所得到的結(jié)果就是目標(biāo)在各評(píng)價(jià)指標(biāo)下的結(jié)果。記為：E=WV。

5) 對(duì)比評(píng)價(jià)集給出評(píng)價(jià)結(jié)果。將各評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)定結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，與評(píng)價(jià)集比較，即可得出事物的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2 基于模糊綜合舷外有源干擾評(píng)估方法

在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取時(shí)，既要考慮雷達(dá)干擾效果的指標(biāo)，也要考慮舷外有源干擾的自身的指標(biāo)。本文通過(guò)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析得出，評(píng)價(jià)指標(biāo)大致有以下幾類：

1)雷達(dá)和干擾機(jī)的自身性能。針對(duì)雷達(dá)和干擾機(jī)的自身性能，將有干擾機(jī)的引導(dǎo)時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以此指標(biāo)來(lái)判斷干擾方的設(shè)備性能的好壞。

2)干擾機(jī)的干擾功率。針對(duì)干擾機(jī)的干擾功率，只有干擾機(jī)的干擾功率足夠大，才能對(duì)雷達(dá)產(chǎn)生干擾效果，所以可用干擾機(jī)的干擾功率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3)干擾機(jī)的干擾頻率。針對(duì)干擾機(jī)的干擾頻率，由于每個(gè)雷達(dá)有自己的工作頻段，要想對(duì)雷達(dá)進(jìn)行有效的干擾，需要干擾機(jī)的干擾頻率對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)的工作頻段，所以可以選取干擾機(jī)的干擾頻率作為指標(biāo)。

4)電子信號(hào)環(huán)境。電子信號(hào)環(huán)境指各種電子設(shè)備輻射的射頻信號(hào)之和，使用信號(hào)流密度(萬(wàn)脈沖/s)，表征了有源干擾設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境下的工作能力。

5)干擾機(jī)的干擾樣式。針對(duì)干擾機(jī)的干擾樣式，雷達(dá)有自己的作業(yè)方式，而干擾機(jī)也會(huì)有自己的干擾樣式，要想對(duì)雷達(dá)產(chǎn)生有效的干擾，就需要選擇合適的干擾樣式。

2.1 創(chuàng)建各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)

1)引導(dǎo)時(shí)間隸屬度函數(shù)

從干擾方的電子設(shè)備收到探測(cè)方的探測(cè)信號(hào)算起，直到干擾方的電子設(shè)備發(fā)出干擾信號(hào)，這期間所需要時(shí)間稱為引導(dǎo)時(shí)間，記為Δt。Δt值小，表明舷外有源干擾能夠快速對(duì)雷達(dá)實(shí)施干擾，Δt值大，表明舷外有源干擾對(duì)雷達(dá)實(shí)施干擾速度較慢。當(dāng)Δt→0時(shí)，舷外有源干擾的響應(yīng)效果最好；而當(dāng)Δt→∞時(shí)，說(shuō)明此時(shí)舷外有源干擾不能對(duì)雷達(dá)進(jìn)行干擾。因此，本文舷外有源千擾的引導(dǎo)時(shí)間隸屬度函數(shù)計(jì)算公式為：

I1=1/Δt

2)干擾功率隸屬度函數(shù)

無(wú)論是在雷達(dá)有源壓制性干擾還是在欺騙性干擾中,干擾功率對(duì)干擾效果都有著重要影響。在壓制性干擾中,干擾信號(hào)功率與目標(biāo)回波功率的干信比越大,則雷達(dá)發(fā)現(xiàn)概率、測(cè)速、測(cè)距、測(cè)角誤差越大。在欺騙性干擾中,干信比必須大于某值,干擾信號(hào)才能捕獲雷達(dá)信號(hào)波門。

引入功率壓制效益系數(shù)I2評(píng)價(jià)干擾功率對(duì)干擾效果的影響，定義如下：

式中，Pj為雷達(dá)能接收到的干擾信號(hào)功率；Ps為目標(biāo)回波功率；Kj為雷達(dá)正常工作所需要的干信比門限。

3)干擾頻率的頻率對(duì)準(zhǔn)度隸屬度函數(shù)

工作頻率是雷達(dá)工作中的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，頻率因素也是干擾機(jī)能否成功干擾的重要因素。壓制性干擾中，干擾頻率帶寬對(duì)被干擾雷達(dá)頻率帶寬的瞄準(zhǔn)程度直接影響干擾功率的效率，進(jìn)而影響最終干擾的效果。干擾帶寬對(duì)雷達(dá)帶寬的瞄準(zhǔn)程度越好，進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)的干擾能量就越多，干擾的效果就越好，反之則越差。

假設(shè)舷外有源干擾的頻帶范圍fj1～fj2,雷達(dá)的頻帶范圍fr1～fr2, 干擾頻率的頻率對(duì)準(zhǔn)度的隸屬度函數(shù)定義為：

當(dāng)干擾機(jī)的頻帶范圍完全偏離雷達(dá)頻帶范圍時(shí)，I3=0。當(dāng)干擾機(jī)的頻帶完全覆蓋雷達(dá)頻帶范圍時(shí),I3=1。

4)電磁信號(hào)環(huán)境隸屬度

不同的電磁環(huán)境，對(duì)干擾效能的影響也不相同。描述電磁環(huán)境的基本特征常使用脈沖信號(hào)流，即各種電子設(shè)備輻射的脈沖信號(hào)之和。而度量其面臨的電磁環(huán)境，常用雷達(dá)能夠接收到的信號(hào)流密度，即每秒鐘輻射的脈沖數(shù)。舷外有源干擾所面臨的電磁信號(hào)環(huán)境采用所能夠接收到的雷達(dá)信號(hào)流密度來(lái)度量，使用信號(hào)流密度(萬(wàn)脈沖/s)表征電磁信號(hào)環(huán)境。電磁信號(hào)環(huán)境的隸屬度定義為：

5)干擾樣式隸屬度函數(shù)

干擾樣式必須與雷達(dá)體制相匹配，才能取得較好的干擾效果。可引入與這種匹配程度有關(guān)的干擾樣式效益因子來(lái)評(píng)價(jià)干擾樣式對(duì)干擾效果的影響。I5可以用0～1之間的數(shù)代表，但問(wèn)題是如何給出I5的大小。一種方法是由專家將干擾效果的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與專家的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，按主觀性判斷給出I5的取值，I5介于0～1之間，取值越大，說(shuō)明所選的干擾樣式越好。

2.2 權(quán)重確定

權(quán)重的確定方法有統(tǒng)計(jì)法、直接給出法、重要性排序法、層次分析法(AHP)和模糊子集法等。這里用層次分析法給出各因素權(quán)重。

1)采用1-9標(biāo)度構(gòu)造各因素兩兩比較判斷矩陣：

2)用特征根法求得矩陣A最大特征根λmax=5.1085,其相應(yīng)的特征向量歸一化后得到各因素權(quán)重向量為：

3)一致性檢驗(yàn)

CI=(λmax-1)/(n-1)

CR=CI/RI

在n=5時(shí)，查得RI=1.12，則CR=0.02<0.10，即矩陣的一致性可以接收。

2.3 評(píng)價(jià)集的確定

表1 評(píng)判指標(biāo)集

評(píng)價(jià)等級(jí)1級(jí)(好)2級(jí)(極好)3級(jí)(一般)4級(jí)(較差)5級(jí)(差)數(shù)值0．85以上0．6～0．850．4～0．60．2～0．40．2以下

這樣即可根據(jù)計(jì)算得到的各因素評(píng)估結(jié)果，進(jìn)行干擾效果的等級(jí)劃分。

3 評(píng)估實(shí)例

下面以某舷外有源干擾對(duì)某雷達(dá)的干擾為例,評(píng)估舷外有源干擾。

舷外有源干擾工作頻率范圍是8～20GHz,脈沖等效輻射功率為1000W,連續(xù)波等效輻射功率為100W,具有瞄準(zhǔn)、距離拖引、多假目標(biāo)等多種干擾樣式,引導(dǎo)時(shí)間小于1s。被干擾雷達(dá)工作頻率范圍是15.4～15.8GHz,峰值功率為100W,平均功率為10W,天線的主瓣增益為30dB,信號(hào)流密度ρ=20萬(wàn)脈沖/s,取目標(biāo)RCS為5000m2、R=8km、Kj=0.2、I5=0.75。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)舷外有源干擾效果的模糊綜合評(píng)估方法進(jìn)行了初步探討。此方法具有簡(jiǎn)單高效的優(yōu)點(diǎn)，但還存在諸如隸屬函數(shù)確定的可信度、權(quán)值確定的適當(dāng)性、因素集選取的完備性等問(wèn)題,需要做更深入的探討?！?/p>

[1] 鄭孝勇,姚景順.基于模糊層次分析法的雷達(dá)效能評(píng)估方法[J].現(xiàn)代雷達(dá),2002(3):7-10.

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Study on evaluation method of outboard active jamming

Fan Qinghui, Xiong Kun, Deng Xiaolong, Wang Wenmin

(Beijing Institute of Remote Sensing Equipment, Beijing 100854， China)

According to the characteristics of outboard active jamming, five kinds of evaluation indexes based on the guidance time, jamming power, jamming frequency alignment, electromagnetic signal environment and jamming mode are selected as the evaluation index of active jamming effect, and a fuzzy synthetic evaluation method is used to evaluate the outboard active jamming. This evaluation method considers the five evaluation indexes of active jamming effect and improves the comprehensiveness of outboard jamming effect evaluation.

outboard active jamming； fuzzy synthetic evaluation； jamming effect evaluation

2016-07-03；2017-01-23修回。

范慶輝(1979-)，男，高工，博士研究生，研究方向?yàn)槔走_(dá)信號(hào)處理技術(shù)。

TN972

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