戰(zhàn)術分析的目標威脅判斷*

馬天林，韓壯志

(陸軍工程大學石家莊校區(qū)，河北 石家莊 050003)

0引言

在信息化戰(zhàn)爭中，空襲與反空襲已經成為戰(zhàn)爭的一種主要作戰(zhàn)方式?？找u目標的類型呈現(xiàn)多樣化趨勢，同時，空襲目標呈現(xiàn)多批次、多方位、連續(xù)飽和攻擊的特點，此外，空中還存在很多非攻擊目標。準確快速地篩選出對我方造成破壞最大的目標成為有效防御的重要前提。因此，對空中目標進行準確、實時的威脅判斷是實現(xiàn)有效防御和有效攻擊的關鍵技術[1]。

對威脅判斷的方法有層次分析法[2]、熵權法[3]、最大離散差法[4]、多屬性決策法[5]、灰度關聯(lián)法[6]、專家知識法[7]、神經網絡法[8]、貝葉斯推理法[9]等。這些威脅判斷模型都是首先提取目標的特征因素，進而對特征因素進行融合確定目標的威脅值。其中層次分析法判斷矩陣的構造具有一定的主觀性。熵權法和最大離散差法雖然客觀地確定了特征因素的權重，但是權重卻不符合實際情況。灰度關聯(lián)法的關聯(lián)系數(shù)沒有考慮特征因素間的權重，僅僅計算與理想解間的歐式距離。多屬性決策法和專家知識法的因素權重主觀性太大，其準確性無法保證。神經網絡法需要一定數(shù)量和質量的學習樣本，和平環(huán)境下的樣本數(shù)量和質量難以保證。同時神經網絡易陷入局部學習。貝葉斯推理法的初始概率受樣本影響。目標的威脅因素有距離、速度、高度、方位角、航向角、航路捷徑、干擾能力、目標類型、敵我識別等，雷達可直接獲取的參數(shù)有斜距、方位角、仰角、敵我識別。其他威脅因素都是通過這些目標計算得到，因此它們存在一定的耦合關系。而上述威脅判斷算法只是簡單地將它們獨立分開，沒有考慮它們之間的聯(lián)系，而且具體的目標類型、目標的干擾能力等參數(shù)大部分雷達并不能準確獲取。其次，多數(shù)算法在確定威脅因素權重時，通過專家人為給定，具有一定的主觀性和盲目性。最后，算法最終確定的威脅值是特征因素的加權相加，最終的威脅度沒有明確的實際物理意義，其準確性需要進一步的驗證。

本文從戰(zhàn)術推理出發(fā)，首先根據(jù)雷達連續(xù)2次所獲取目標的斜距、方位角、仰角參數(shù)，確定目標的航向與我方目標的關系，即確定目標的攻擊意圖。根據(jù)目標的攻擊意圖和敵我識別確定目標的威脅等級，初步篩選出威脅度較大的目標。最后由目標的可攻性和目標的毀傷能力確定目標的攻擊效能，根據(jù)目標的攻擊效能對一級威脅目標進行威脅排序。本算法所選取的目標參數(shù)均為雷達可直接獲取的參數(shù)，實用性強。其次算法根據(jù)目標的戰(zhàn)術推理，綜合考慮各個因素之間的聯(lián)系。由目標的攻擊效能作為威脅排序的依據(jù)，使得威脅度具有明確的物理意義。避免了主觀因素權重的引入，使得威脅評估的結果更加準確。

1 威脅判斷過程

威脅判斷過程主要分為2個過程。首先根據(jù)攻擊意圖和敵我識別對空中目標進行初步威脅等級的劃分，劃分完成后由目標的攻擊效能對一級威脅目標進行進一步威脅排序。更加有利于將高威脅度目標篩選出來。

1.1 威脅等級劃分

雷達可以直接獲取目標的仰角、距離、方位、敵我識別參數(shù)。間接獲取的目標因素有速度、加速度、航向角、航路捷徑等。其中攻擊意圖和敵我識別大體表征了目標的威脅等級大小。目標在空中時建立坐標系如圖1所示，其中在Oxy平面上的投影如圖2所示。

圖1 目標空中示意圖及坐標系建立Fig.1 Target aerial map and coordinate system

圖2 目標在Oxy平面投影圖Fig.2 Projection of a target in a plane

如圖1所示，以我方O為原點，目標在t1時刻位于T1處，距離為lT1，方位角為αT1，仰角為βT1，目標在Oxy平面上的投影為T1′。距離經過一次雷達掃描周期(t2-t1)之后，在t2時刻探測到目標位于T2處，距離為lT2，方位角為αT2，仰角為βT2，目標在Oxy平面上的投影為T2′。如圖2所示，在t1時刻目標在Oxy平面上距我方的距離為rT1，在t2時刻目標在Oxy平面上距我方的距離為rT2，從t1時刻到t2時刻目標的方位角變化為αT12。

步驟1：由雷達獲取目標t1時刻的斜距l(xiāng)T1，方位角αT1，仰角βT1；t2時刻的斜距l(xiāng)T2，方位角αT2，仰角βT2，得

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雷達可以通過向目標發(fā)送詢問信號來區(qū)分目標是我機或不明。綜合敵我識別和目標攻擊意圖對目標進行威脅等級排序。當識別目標為不明時，并且目標對我方有攻擊意圖，則將目標設為一級威脅等級。當目標識別為不明，并且對我方沒有攻擊企圖，將目標設為二級威脅等級。當目標識別為我機，將目標設為三級威脅等級。威脅等級劃分如表1所示。

表1 目標威脅等級劃分Table 1 Target threat level division

1.2 基于最大毀傷概率的威脅排序

威脅等級的劃分對空中目標只是一個初略的篩選，需要進一步對威脅等級為一級的目標進行威脅排序。威脅等級排序，實際上是敵方對我方攻擊能力的排序。這種攻擊能力，可定義為敵方目標的攻擊效能，將其記為S。敵方對我方進行攻擊，可分為2個階段：一是飛臨攻擊位置，二是實施攻擊。前者可采用目標的可攻性進行表征，后者采用目標的毀傷能力進行表征[11]。

(4)

目標的最短飛臨時間與目標的速度、航向角、方位角、距離和最大機動過載有關。從戰(zhàn)術推理可知，目標以最大過載加速度轉彎，直到目標的速度方向與我方的方向相同，之后直線飛行到我方上空，此時，目標的飛臨時間最短。目標的飛行路線在Oxy平面上的投影如圖3所示。

如圖3所示，探測到tTi時刻目標位于Ti處，目標以最小轉彎半徑Rmin飛行到Ti′處，此時，目標的速度方向與Ti′O的方向相同，而后沿直線Ti′O飛行到我方O點。由雷達直接探測到的目標參數(shù)，

即斜距l(xiāng)Ti(未畫出，如圖1所示)、方位角αTi、仰角βTi(未畫出，如圖1所示)，斜距l(xiāng)Ti在Oxy平面上的投影為rTi。計算最短飛臨時間，其計算步驟如下：

圖3 目標飛行航線在Oxy平面上的投影Fig.3 Projection of the target flight route on the plane

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同理可得

.

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步驟3：在△OTiPi中，計算rOPi和∠TiPiO，可得

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∠TiPiTi′=∠OPiTi-∠OPiTi′,

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將目標的飛臨時間規(guī)范化，得

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2 仿真分析

仿真敵方出動不同類型的目標對我方進行攻擊，其中包含大型轟炸機、中型轟炸機、殲擊機等。此外，空中還有非攻擊目標、民航客機等。某型雷達每隔3 s獲取一次目標參數(shù)，獲取的目標參數(shù)如表2所示。

表2 t1和t2時刻獲取的目標參數(shù)取值Table 2 Value of the target parameters obtained at t1and t2

根據(jù)表3中各個目標的攻擊意圖和表2中的目標敵我識別結果，由表1對各個目標進行威脅等級劃分，劃分結果如表4所示。

按照表5中的最優(yōu)攻擊效果S從大到小對一級目標進行威脅排序，結果為目標3>目標5>目標4。因此最終的威脅判斷結果為：一級威脅目標：目標3>目標5>目標4；二級威脅目標：目標2；三級威脅目標：目標1。

表3 各個目標的攻擊意圖Table 3 Attack intentions of each target

表4 各個目標的威脅等級劃分Table 4 Threat level division of each target

表5 一級威脅目標的最短飛臨時間和最優(yōu)攻擊效果STable 5 Shortest flight time and the best attack effect S oof a level threat target

3 結束語

最終的仿真結果符合戰(zhàn)術推理和實際情況。本威脅判斷算法根據(jù)雷達實際可獲得的目標參數(shù)出發(fā)，首先根據(jù)目標的敵我識別和目標企圖對目標進行威脅等級判斷，將威脅大的目標進行初步篩選。之后，根據(jù)目標的最短飛臨時間和目標的毀傷能力對威脅等級為一級的目標進行進一步威脅排序，最后獲得目標的威脅判斷結果。算法從目標的最大概率運動路線出發(fā)，綜合考慮目標各個因素之間的聯(lián)系，減少主觀因素的引入，得到一個更加合理的威脅判斷結果，實用性強，易于編程，運算量小。已經在衛(wèi)星傳輸目標航跡的終端機中使用，而且取得很好的目標威脅評估，具有很好的工程應用價值。