反艦導(dǎo)彈抗干擾性能分析與評估方法*

費(fèi)惠佳，崔連虎

(91336部隊(duì)， 河北秦皇島 066326)

0 引言

抗干擾能力是制約武器裝備戰(zhàn)技指標(biāo)、作戰(zhàn)使用性能以及作戰(zhàn)效能發(fā)揮的關(guān)鍵因素。對反艦導(dǎo)彈抗干擾能力進(jìn)行有效的評估，確保反艦導(dǎo)彈的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力，是評估反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的一項(xiàng)重要任務(wù)。基于仿真試驗(yàn)的反艦導(dǎo)彈抗干擾能力評估具有效費(fèi)比高、操作靈活的特點(diǎn)[1]。通過仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對反艦導(dǎo)彈各項(xiàng)抗干擾性能指標(biāo)進(jìn)行評分，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行抗干擾綜合評分，不僅能發(fā)現(xiàn)反艦導(dǎo)彈抗干擾能力的薄弱環(huán)節(jié)，同時能夠?qū)Ψ磁瀸?dǎo)彈的抗干擾性能進(jìn)行整體把握，為改進(jìn)反艦導(dǎo)彈的抗干擾技術(shù)、提高反艦導(dǎo)彈抗干擾能力發(fā)揮積極的作用。

1 導(dǎo)彈抗干擾性能評估原則和基本方法

1.1 基本原則

近些年，國內(nèi)外學(xué)者對導(dǎo)彈抗干擾性能評估以及類似問題做了很多基礎(chǔ)性研究，結(jié)合研究背景，認(rèn)為一般應(yīng)遵循以下幾個原則。

1)評估指標(biāo)的全面、系統(tǒng)性原則[2]

反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評估指標(biāo)體系的分解要從全面考慮，然后逐層進(jìn)行分解，直至具有明確內(nèi)涵及測度性的最底層。

2)評估結(jié)果相對性原則

評估結(jié)果的相對性原則包括兩個方面：一是同一型號的導(dǎo)彈在干擾環(huán)境下的作戰(zhàn)性能相對于無干擾環(huán)境下作戰(zhàn)性能的變化；二是在相同試驗(yàn)條件下，不同型號導(dǎo)彈抗干擾性能評估結(jié)果的相對性。

3)分析評估方法的簡明性原則

在保證評估結(jié)果有效的前提下，應(yīng)盡可能簡化評估方法，評估模型盡量做到簡單實(shí)用，便于非專業(yè)人員對評估模型的理解。評估所需數(shù)據(jù)均可通過歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)或者仿真手段獲得。

1.2 基本方法

以具有相同技術(shù)體制及技術(shù)參數(shù)的反艦導(dǎo)彈為研究個體，將反艦導(dǎo)彈自身在無干擾環(huán)境下測得的性能參數(shù)作為參照系，對反艦導(dǎo)彈在有干擾環(huán)境下測得的性能參數(shù)進(jìn)行評分，即通過反艦導(dǎo)彈在有、無干擾環(huán)境下性能指標(biāo)的變化程度來反映反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能。

通過研究反艦導(dǎo)彈在不同飛行階段的作戰(zhàn)任務(wù)，分析反艦導(dǎo)彈抗干擾性能主要影響因素，制定層次化的反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評估指標(biāo)體系；針對底層的評估指標(biāo)，結(jié)合試驗(yàn)和專家經(jīng)驗(yàn)建立指標(biāo)的量化評分模型，從指標(biāo)性能變化趨勢上反應(yīng)導(dǎo)彈某一方面的抗干擾性能；通過分析不同指標(biāo)對反艦導(dǎo)彈攻擊效果影響的重要性，確定各指標(biāo)的權(quán)重，對各層單項(xiàng)指標(biāo)逐級評分，通過對比各層次單項(xiàng)指標(biāo)評分，來分析反艦導(dǎo)彈在面對不同干擾環(huán)境時存在的薄弱環(huán)節(jié)；最終利用層次分析法對各層指標(biāo)進(jìn)行聚合，對反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能進(jìn)行綜合評分。

2 抗干擾性能評估指標(biāo)體系

導(dǎo)彈的抗干擾能力，可通過對比有無干擾情況下導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)的變化進(jìn)行評估。評估導(dǎo)彈的抗干擾性能，首先需要分析從發(fā)射到命中整個過程中影響脫靶量的各個因素，以及各因素的作用方式，設(shè)計(jì)形成與反艦導(dǎo)彈抗干擾性能相關(guān)的戰(zhàn)術(shù)性能指標(biāo)，從而為建立抗干擾性能評估指標(biāo)體系奠定基礎(chǔ)。

2.1 性能指標(biāo)分析

2.1.1 目標(biāo)檢測性能指標(biāo)分析

導(dǎo)引頭開機(jī)搜索過程中，期望能夠以最小的時間代價，在預(yù)期的距離范圍內(nèi)迅速從復(fù)雜干擾信號環(huán)境中檢測出目標(biāo)信號，正確選擇指定目標(biāo)并轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)。主要從以下幾個方面評價反艦導(dǎo)彈的目標(biāo)檢測性能：

1)作用距離：末制導(dǎo)雷達(dá)能夠正確捕捉跟蹤指定目標(biāo)的最遠(yuǎn)距離。

2)捕捉時間：從末制導(dǎo)雷達(dá)開機(jī)后，首次目標(biāo)搜索、截獲至穩(wěn)定跟蹤的時間。

3)識別概率：首次捕獲目標(biāo)時正確選擇目標(biāo)的概率。

2.1.2 目標(biāo)跟蹤性能指標(biāo)分析

反艦導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)穩(wěn)定捕捉目標(biāo)后進(jìn)入目標(biāo)跟蹤階段，要求末制導(dǎo)雷達(dá)能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確的跟蹤目標(biāo)。引入下面幾個指標(biāo)：

1)角度跟蹤精度：在目標(biāo)跟蹤狀態(tài)下(戰(zhàn)斗指令發(fā)出)，末制導(dǎo)雷達(dá)目標(biāo)角度測量值與真值之間存在誤差，該誤差的均值與方差反映角度跟蹤精度。

2)距離跟蹤精度：在目標(biāo)跟蹤狀態(tài)下(戰(zhàn)斗指令發(fā)出)，末制導(dǎo)雷達(dá)目標(biāo)距離測量值與真值之間存在誤差，該誤差的均值與方差反映距離跟蹤精度。

3)跟蹤時間飽和度：末制導(dǎo)雷達(dá)首次進(jìn)入跟蹤狀態(tài)后，正確跟蹤目標(biāo)(方位、距離誤差在精度允許范圍內(nèi))的時間與跟蹤總時間(首次進(jìn)入跟蹤狀態(tài)直到完成作戰(zhàn)攻擊過程)之比。

2.1.3 命中性能指標(biāo)分析

制導(dǎo)命中情況可以最為直觀地反映反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能。在制導(dǎo)飛行末段，主要通過脫靶量和命中概率指標(biāo)進(jìn)行定量描述制導(dǎo)命中性能。

1)脫靶量。導(dǎo)彈落點(diǎn)與目標(biāo)中心點(diǎn)之間的偏差。

2)命中概率。設(shè)目標(biāo)域沿射擊方向投影到散布平面上的象區(qū)域?yàn)镋，則在散布平面上的象區(qū)域?yàn)镋，則散布平面上的彈著點(diǎn)落入?yún)^(qū)域E上的概率就是命中目標(biāo)的概率。

2.2 評估指標(biāo)體系

根據(jù)上述分析，建立反艦導(dǎo)彈抗干擾評估指標(biāo)體系如圖1所示[3]。從目標(biāo)檢測性能、目標(biāo)跟蹤性能和制導(dǎo)命中性能3個方面進(jìn)行分解，分別從電子對抗作戰(zhàn)過程和作戰(zhàn)效果多個角度進(jìn)行互補(bǔ)性的完備描述。對于具體性能指標(biāo)的量化評分，關(guān)鍵在于底層指標(biāo)的評估，可通過建立評估模型以及對仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析進(jìn)行計(jì)算。對于上層指標(biāo)，可通過對底層指標(biāo)進(jìn)行向上聚合進(jìn)行計(jì)算。

圖1 反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評估指標(biāo)體系

3 抗干擾性能單項(xiàng)指標(biāo)量化評分方法

3.1 指標(biāo)評估基礎(chǔ)模型

將反艦導(dǎo)彈抗干擾能力評估指標(biāo)體系分為兩類，一類為成本型指標(biāo)，即指標(biāo)實(shí)測值越小越好，如反應(yīng)跟蹤精度的跟蹤誤差，反應(yīng)命中精度的脫靶量等；一類為效益型指標(biāo)，即越大越好，如末制導(dǎo)雷達(dá)的作用距離、命中概率等。

對于成本型指標(biāo)，以遞減折線函數(shù)作為構(gòu)造指標(biāo)評估模型的基礎(chǔ)函數(shù)，其圖形化表示如圖2所示。圖中，X軸為觀測值，Y軸為指標(biāo)評分。

圖2 分段遞減函數(shù)模型

對于效益型指標(biāo)，以遞增折線函數(shù)作為構(gòu)造指標(biāo)評估模型的基礎(chǔ)函數(shù)，其圖形化表示如圖3所示。上述兩個模型中，a、b、c、d為可變參數(shù)，對于不同的評估指標(biāo)，可以根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等先驗(yàn)信息進(jìn)行分析與設(shè)定。

圖3 分段遞增函數(shù)模型

3.2 單項(xiàng)指標(biāo)量化評分建模

選取角度跟蹤精度指標(biāo)和命中概率指標(biāo)2個指標(biāo)，分別介紹成本性指標(biāo)和效益型指標(biāo)評分模型的建立方法。

3.2.1 跟蹤精度評分模型建模

從目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)確性方面來看，角度跟蹤精度通過角度跟蹤誤差的統(tǒng)計(jì)均值和方差來表示。在無干擾環(huán)境下，末制導(dǎo)雷達(dá)對典型目標(biāo)的跟蹤誤差均值反映了目標(biāo)信息測量的系統(tǒng)誤差，一般可通過系統(tǒng)標(biāo)校或數(shù)字修正手段來消除影響，使誤差的期望為零。跟蹤誤差的方差，則可以認(rèn)為是多種隨機(jī)因素綜合作用的結(jié)果。

在無干擾環(huán)境下角度跟蹤誤差方差為D0，在有干擾環(huán)境下跟蹤誤差方差為D,假設(shè)經(jīng)對歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)D≥3D0時，反艦導(dǎo)彈將無法命中目標(biāo)，跟蹤指標(biāo)評分為零，令Dmax=3D0，跟蹤誤差方差越小，說明跟蹤穩(wěn)定性越好，因此該指標(biāo)為成本型指標(biāo)，當(dāng)D靠近D0時單位變化量對指標(biāo)評分的影響高于D靠近3D0時單位變化量對指標(biāo)評分的影響，選擇四段折線模型，得指標(biāo)評估模型為：

(1)

3.2.2 命中概率評分模型建模

命中概率是考察反艦導(dǎo)彈抗干擾能力最直接的指標(biāo)，也是最重要的指標(biāo)。命中概率越大，說明反艦導(dǎo)彈目標(biāo)捕捉性能越好，因此命中概率為效益型指標(biāo)。在無干擾環(huán)境下命中概率為pmax，在有干擾環(huán)境下命中概率為p，顯然，p在靠近pmax側(cè)的單位變化量與靠近0的單位變化量比較對發(fā)現(xiàn)概率的影響相對較小，而且呈明顯的非線性變化，選擇五段折線模型，y為相應(yīng)指標(biāo)評分，得相應(yīng)的評估模型為：

(2)

在建立量化指標(biāo)評分模型后，便可以通過大樣本試驗(yàn)對反艦導(dǎo)彈在干擾環(huán)境下的性能參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而利用評分模型對反艦導(dǎo)彈的單項(xiàng)抗干擾性能指標(biāo)進(jìn)行評分。

4 抗干擾性能綜合評估案例分析

采用層次分析法對指標(biāo)體系進(jìn)行綜合評分[4]。

4.1 指標(biāo)權(quán)重設(shè)置

指標(biāo)權(quán)重的設(shè)定是層次分析法應(yīng)用中非常關(guān)鍵的問題，會直接影響最終的評估結(jié)果。指標(biāo)權(quán)重的確定方法有專家法、比較法、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法等[5]。根據(jù)各指標(biāo)對導(dǎo)彈能否準(zhǔn)確命中目標(biāo)的影響程度進(jìn)行排序，再根據(jù)同一節(jié)點(diǎn)下同一層級的指標(biāo)排序給予相應(yīng)的權(quán)重。各指標(biāo)對命中效果的影響程度，可以由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)專家進(jìn)行初步確定，但不能單純采用主觀判斷或個人經(jīng)驗(yàn)，排序結(jié)果必須經(jīng)過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，這樣，雖然無法保證各指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)值是絕對合理的，但是可以保證權(quán)重值的趨勢是符合實(shí)際的，不會出現(xiàn)次要指標(biāo)的權(quán)重比主要指標(biāo)的權(quán)重高的情況，設(shè)最終指標(biāo)權(quán)重設(shè)置如表1所示。

表1 指標(biāo)權(quán)重分配表

4.2 評估實(shí)例及結(jié)果分析

基于層次分析法，文中給出兩種不同干擾環(huán)境下反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評分案例，然后基于案例進(jìn)一步對反艦導(dǎo)彈抗干擾性能分析方法進(jìn)行闡述。

4.2.1 評估實(shí)例

假設(shè)在某壓制干擾試驗(yàn)環(huán)境下，反艦導(dǎo)彈各單項(xiàng)指標(biāo)評分如表2所示。

由表1、表2得到反艦導(dǎo)彈在某壓制干擾下的綜合性能評分為76.01分。

假設(shè)在某角度欺騙干擾試驗(yàn)環(huán)境下，反艦導(dǎo)彈各單項(xiàng)指標(biāo)評分如表3所示。

表3 抗欺騙干擾單項(xiàng)指標(biāo)評分

由表1、表3得到綜合評分為69.12分。

4.2.2 評估結(jié)果分析

基于上述評估實(shí)例對反艦導(dǎo)彈抗干擾性能進(jìn)行分析。從綜合評分比較，總體上反艦導(dǎo)彈抗角度欺騙干擾的性能要弱于抗壓制干擾的性能。從一級指標(biāo)分析，目標(biāo)檢測性能總體差異不大，但是二級指標(biāo)評分差異較大，作用距離和反應(yīng)時間指標(biāo)評分差異主要是由不同的干擾機(jī)理造成的，對最終的檢測結(jié)果會有影響，但不是決定性因素，而識別概率指標(biāo)評分的差異則說明反艦導(dǎo)彈在角度欺騙干擾環(huán)境下目標(biāo)檢測性能要弱于壓制干擾環(huán)境；角度欺騙干擾下的目標(biāo)跟蹤性能，除距離跟蹤精度指標(biāo)外，在一級指標(biāo)和二級指標(biāo)評分上均落后于壓制干擾；制導(dǎo)命中性能指標(biāo)評分中，角度欺騙干擾環(huán)境下的評分全部弱于壓制干擾。

基于以上分析，可以得出結(jié)論：反艦導(dǎo)彈在壓制干擾、欺騙干擾作用下，各指標(biāo)性能均出現(xiàn)明顯下降；反艦導(dǎo)彈抗角度欺騙干擾的性能要弱于抗壓制干擾性能。

5 結(jié)束語

提出了以反艦導(dǎo)彈基本性能為參照的抗干擾性能評估與分析思路及方法。建立的抗干擾性能評估指標(biāo)體系，能夠全面、直觀反映反艦導(dǎo)彈抗干擾性能?；谡劬€模型的單項(xiàng)抗干擾指標(biāo)建模方法，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法或用戶對指標(biāo)的可接受程度得出模型參數(shù)，進(jìn)而對單項(xiàng)抗干擾指標(biāo)進(jìn)行量化評分，能夠有效反映單項(xiàng)抗干擾性能的變化趨勢。基于專家意見與試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)驗(yàn)證的指標(biāo)權(quán)重設(shè)置方法，能夠確保指標(biāo)權(quán)重分布在合理區(qū)間內(nèi)?；趯哟畏治龇ǖ目垢蓴_性能綜合評估與分析方法，既能通過評估過程信息對反艦導(dǎo)彈面臨不同干擾時的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，又能對反艦導(dǎo)彈的總體抗干擾性能進(jìn)行把握，能夠?yàn)榉磁瀸?dǎo)彈的作戰(zhàn)效能評估提供一定的信息與方法支撐。