一種新的超視距空戰(zhàn)目標威脅評估距離指標模型*

荊獻勇，寧成達，侯滿義，王大博

（1.空軍航空大學，長春 130022；2.解放軍95926部隊，長春 130011）

一種新的超視距空戰(zhàn)目標威脅評估距離指標模型*

荊獻勇1，寧成達1，侯滿義1，王大博2

（1.空軍航空大學，長春 130022；2.解放軍95926部隊，長春 130011）

距離指標是進行超視距空戰(zhàn)目標威脅評估的重要指標，但當前多數的距離指標模型都過于簡單。針對這種不足，在仿真分析當前典型模型的基礎上，根據空戰(zhàn)的實際情況，首先定性分析了目標位置等因素對于威脅度的影響；然后根據探測距離、導彈射程等參數，將敵我距離分成不同階段，區(qū)分敵我性能強弱的不同情況，分階段建立了一種新的距離指標模型。最后，針對不同的戰(zhàn)場態(tài)勢，進行了仿真分析，證明了模型的有效性。模型對于提升空戰(zhàn)威脅評估的準確性具有積極意義。

超視距，空戰(zhàn)，威脅評估，距離指標，模型

0 引言

目標威脅評估是保證空中平臺順利完成作戰(zhàn)任務的一項重要技術，是進行攻擊決策和態(tài)勢評估的必要前提條件［1-2］。考慮到日趨復雜的未來戰(zhàn)場態(tài)勢，這項技術就顯得尤為重要，將直接關系到平臺在復雜環(huán)境下作戰(zhàn)能力。針對威脅評估問題，多位學者進行了深入的研究，運用的方法包括貝葉斯網絡［3］、支持向量機［4］、Vague 集［5］、神經網絡［6-7］、TOPSIS［8］、直覺模糊集［9］等，取得了顯著的效果。

在當前多數的威脅評估方法中，需要分別建立距離指標、角度指標、速度指標等威脅評估指標，在此基礎上，再根據不同的評估方法綜合得出目標的威脅度值。距離指標是威脅評估中采用的一個重要指標，代表了位置、探測、攻擊性能等因素對于空戰(zhàn)威脅程度的影響。距離指標是否準確、合理將直接影響威脅評估的結果。但在當前多數的威脅評估模型中［10-12］，對于距離指標的處理過于籠統(tǒng)和簡單，難以反映實際空戰(zhàn)中威脅度的變化。

本文在定性分析空戰(zhàn)中目標位置、探測、導彈性能對于空戰(zhàn)進程影響的基礎上，根據空戰(zhàn)的實際情況，對距離指標模型進行了深入分析，分階段討論并建立了一種新的威脅評估距離指標模型。

1 典型距離指標模型

距離指標模型主要根據敵我雙方的導彈射程和雷達距離分階段建立，典型的距離指標模型如下。

①距離指標模型1

式（1）中：d為目標距離，dm為我機導彈最大射程，dm為敵機導彈最大射程，dr為我機雷達最大跟蹤距離，dtr為敵機雷達最大跟蹤距離［11］。

②距離指標模型2

該模型根據敵我雙方戰(zhàn)機導彈最大射程和雷達最大探測距離分兩種情況進行討論［12］。當敵機的性能優(yōu)于我機時，即，則：

設定敵我雙方的探測距離為100 km（我機）、120 km（敵機），敵我雙方的導彈射程為60 km（我機）、80 km（敵機），敵機性能占優(yōu)情況下，距離指標的變化情況如圖 1 所示。模型 3［13］、模型 4［6］可參考相關文獻。

圖1 敵機占優(yōu)時的距離指標值變化情況

設定敵我雙方的探測距離為120 km（我機）、100 km（敵機），敵我雙方的導彈射程為80 km（我機）、60 km（敵機），我機性能占優(yōu)情況下，距離指標值的變化如圖2所示。

圖2 我機占優(yōu)時的距離指標值變化情況

根據圖1、圖2的仿真結果，以敵機性能占優(yōu)時的模型1為例，當距離小于敵方探測距離時，指標值逐漸增大，反映了空戰(zhàn)的實際情況；而當距離小于我方探測距離時，指標值有一個階躍下降，這是不符合實際情況的，在這個階段，目標的威脅度值不應該小于前一個階段中的威脅指標值，但由于目標也進入了我機的探測范圍內，因此，其變化速度應該小于前一階段中指標值的增加速度。在其他階段中，指標值的變化也存在不合理之處，而其他距離威脅因子模型也存在類似問題。因此，基于現有的距離指標模型，討論、研究一種新的距離指標模型是十分必要的。

2 一種新的距離指標模型

2.1 威脅度隨距離變化的定性分析

在實際空戰(zhàn)中，從本機的視角出發(fā)，距離指標模型應該至少反映下列3個因素對于空戰(zhàn)威脅度的影響：目標距離、雷達探測、導彈攻擊。

①目標距離，反映目標與我機距離的遠近程度。距離近的目標對我機的威脅度大，因此，距離指標應隨目標距離的減小而增大；

②雷達探測，反映敵我雙方雷達探測能力強弱。對某一特定機型，在雷達有效距離內，目標距離越近，截獲概率越大［14］，截獲目標越容易。因此，在雷達探測距離內，距離指標應隨目標距離的減小而增大；

③導彈攻擊，反映攻擊能力強弱。對某一特定類型導彈，在其有效射程內，目標距離越近，最終的殺傷概率越大［15］。因此，在敵導彈有效射程內，距離越近，我機受到的威脅越大，并且增大程度相對較快。當進入敵導彈的不可逃逸射程時，導彈命中概率較高，我機受到的威脅度階躍增大，且隨著距離的減小持續(xù)增加。因此，在導彈射程內，距離指標應隨距離的減小而增大。

2.2 一種新的距離指標模型

根據前面的定性分析，區(qū)分兩種情況分階段討論距離指標的數學模型。這里假設：d為目標距離；dm為我機導彈最大射程；dtm為敵機導彈最大射程；d'm為我機導彈不可逃逸射程；d'tm為敵機導彈不可逃逸攻擊區(qū)；dr為我機雷達最大跟蹤距離；dtr為敵機雷達最大跟蹤距離。

2.2.1 我機性能弱的情況

⑦20＜d＜d'm，一般將超過20 km的空戰(zhàn)稱為超視距空戰(zhàn)，因此，定義距離因子模型的最小適用距離為20 km。在此階段內，敵我雙方均位于對方的不可逃逸攻擊范圍內，基本處于均勢。隨著距離的減小，敵導彈對我機的命中概率增大，同時由于目標距離變小、對我探測概率增大的原因，可定義距離指標模型為：

2.2.2 我機性能優(yōu)的情況

⑦20=＜d＜=d'tm。敵我雙方均位于對方的不可逃逸攻擊范圍內，基本處于均勢。在d'tm處，我機進入敵導彈不可逃逸攻擊范圍內，Tr應在d'tm處階躍上升，可定義距離指標模型為：

3 仿真分析

為了驗證模型的有效性，分別設定不同的空戰(zhàn)態(tài)勢進行仿真。首先設定本機的性能參數為探測距離為120 km，導彈射程為80 km，不可逃逸距離為40 km。為了驗證同一架飛機面對不同目標時的距離指標變化情況，設定如下的戰(zhàn)場態(tài)勢：

目標1：探測距離140 km，導彈射程100 km，不可逃逸距離50 km；目標2：探測距離130 km，導彈射程90 km，不可逃逸距離45 km；目標3：探測距離100 km，導彈射程60 km，不可逃逸距離為35 km；目標4：探測距離90 km，導彈射程50 km，不可逃逸距離為30 km；

仿真結果如圖3所示。

圖3 針對不同目標時，Tr值變化規(guī)律

從仿真結果可以看出，Tr值呈現階段性變化，并且隨著距離的減小，距離指標值逐漸增大，反映了空戰(zhàn)中的實際情況。對于本機而言，性能好的目標機（如目標1），在整個過程中其Tr值始終大于性能較弱的目標機的Tr值（如目標3）；不論是在本機占優(yōu)的情況下，還是在目標機占優(yōu)的情況下，對于兩個不同的目標，性能較差的目標機在整個變化范圍內，Tr值均小于性能較好的目標機Tr值，符合空戰(zhàn)中的實際情況，驗證了模型的有效性。

為了驗證模型在同一個目標相對于不同本機情況下的有效性，設定如下情況進行仿真。設定本機的參數為：

本機1的性能參數為探測距離120 km，導彈射程80 km，不可逃逸距離為40 km；

本機2的性能參數為探測距離110 km，導彈射程70 km，不可逃逸距離為35 km；

設定目標的參數為：

目標1：探測距離130 km，導彈射程90 km，不可逃逸距離45 km；

目標2：探測距離90 km，導彈射程60 km，不可逃逸距離為30 km；

仿真結果如圖4所示。

圖4 同一目標相對不同本機時，Tr值變化規(guī)律

在圖4中，“目標2（本機1）”曲線表示目標2相對于本機1時的Tr值變化曲線，其他曲線依次類推。從圖3可以看出，對于同一個目標2，兩架不同本方戰(zhàn)機會得出不同的Tr值變化曲線，當距離相同時，其相對于本機2的Tr值大于其相對于本機1的Tr值，即使在其他條件相同時，同一個目標會對性能較差的本方機造成更大的威脅，符合空戰(zhàn)中的實際情況，驗證了模型的有效性。

4 結論

距離指標模型作為空戰(zhàn)目標威脅評估的一項重要參考指標，主要反映目標位置、探測能力、攻擊能力等方面的影響因素，距離指標是否準確、合理將直接影響威脅評估的結果。

本文根據空戰(zhàn)的實際情況，首先定性分析了空戰(zhàn)中目標位置、探測、導彈性能對于威脅度的影響。然后根據探測距離、導彈射程、導彈不可逃逸射程，將敵我距離分為不同階段。在不同階段中，影響距離指標模型的因素是不同的，并且會受到我機相關性能指標的影響。在對各個階段中距離指標模型主要影響因素分析的基礎上，區(qū)分敵我性能強弱，建立了距離指標的分階段模型。分別設定了不同的戰(zhàn)場態(tài)勢，基于MATLAB進行了仿真分析，仿真結果證明了模型的有效性。

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A New Distance Index Model for Beyond-Visual Air Battle Targets Threat Evaluation

JING Xian-yong1，NING Cheng-da1，HOU Man-yi1，WANG Da-bo2
（1.Aviation University of Air Force，Changchun 130022，China；2.Unit 95926 of PLA，Changchun 130011，China）

Distance index is a very important reference index for target threat assessment，but most of these distance index models are too simple.To overcome this shortcoming，simulation analysis of typical distance index models are firstly executed in this paper.Secondly，according to the actual situation of air combat，the target position and other factors which influence the threat degree are qualitatively analyzed.Then according to the detection range，missile range and other parameters，the distance between ourselves and the enemy is divided into different stages.Finally，a new distance index model including all stages is suggested base on the distinction of different enemy performances..According to different battlefield situation，simulation analysis is carried out to prove the validity of the model.This model is of positive significance to enhance the accuracy of air combat threat assessment.

beyond-visual，air combat，threat assessment，distance index，model

TP391.4

A

10.3969/j.issn.1002-0640.2017.08.005

1002-0640（2017）08-0019-05

2016-06-14修回日期：2016-08-11

軍內科研基金資助項目（KJ2015023300B×××××）；空軍航空大學學科預研課題（HKDX2015XKQY10）

荊獻勇（1983- ），男，河南商丘人，博士。研究方向：機載火控系統(tǒng)、智能火控技術。