基于層次分析法的地面雷達戰(zhàn)場生存能力評估
2008-04-12 00:00:00黃桂生蘇五星
現(xiàn)代電子技術(shù) 2008年7期
摘 要：基于層次分析法建立了地面雷達戰(zhàn)場生存能力綜合評估指標體系，重點考慮了當前精確制導(dǎo)武器的使用特點，突出了雷達站的防護能力因素。在專家根據(jù)經(jīng)驗評判確立的權(quán)重基礎(chǔ)上，給出了地面雷達戰(zhàn)場生存能力的定量評估方法。最后結(jié)合實例，研究了雷達站的防護建設(shè)對雷達的生存能力的影響，為雷達站的防護建設(shè)提供參考。
關(guān)鍵詞：地面雷達；戰(zhàn)場生存能力；精確打擊；雷達站防護
中圖分類號：TN97文獻標識碼：B
文章編號：1004-373X(2008)07-047-03
Evaluation for the Survivability of Ground Radar in Battlefield Based on
Analytic Hierarchy Process
HUANG Guisheng，SU Wuxing
(Air Force Radar Academy，Wuhan，430019，China)
Abstract：Based on the Analytic Hierarchy Process (AHP)，a systematic evaluation index system of ground radar survivability in battlefield is proposed in this paper，in which the defensive ability and the characteristic of precision guided weapon in use are taken into account as main factors.According to the expert evaluating weight，a quantitative evaluation method is given.At last，an example is used to demonstrate the effect in different defensive mode，which will offer a referrence to the defensive construction of radar station.
Keywords：ground radar;survivability in battlefield;precision attack;defence of radar station
1 引 言
地面雷達戰(zhàn)場生存能力的研究是隨著雷達裝備的發(fā)展與相應(yīng)作戰(zhàn)使用的需求而發(fā)展的。從近幾次局部戰(zhàn)爭來看，精確打擊已成為最主要的作戰(zhàn)形式，作為聯(lián)合預(yù)警探測系統(tǒng)重要組成部分的雷達必然最先被各種精確制導(dǎo)武器摧毀。因此，對地面雷達戰(zhàn)場生存能力進行評估，更應(yīng)該考慮對各種制導(dǎo)武器的防護能力。目前軍內(nèi)外對于雷達生存能力的研究主要集中在雷達新體制、新技術(shù)以及機動性能對雷達生存能力的影響，忽視了雷達的防護因素，導(dǎo)致結(jié)論與戰(zhàn)場應(yīng)用結(jié)果有較大的偏差[1，2]。本文基于層次分析法建立了地面雷達戰(zhàn)場生存能力綜合評估模型，重點討論了各種雷達防護措施對雷達生存能力的影響，為雷達站的防護系統(tǒng)建設(shè)提供參考。
2 建立評估指標體系
根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭中反雷達作戰(zhàn)的特點以及雷達自身的特性，對雷達生存能力影響較大的因素主要有光電隱蔽能力、干擾誘偏能力、威脅告警能力、空中攔截能力。其中威脅告警主要服務(wù)于空中武器攔截和部分主動的干擾誘偏防護措施。因此，指標體系選取光電隱蔽能力、干擾誘偏能力、武器攔截能力三個方面，如圖1所示。
圖1 雷達戰(zhàn)場生存能力評估指標體系
3 指標量化分析
3.1 光電隱蔽能力A
電磁隱蔽能力a1主要與雷達的能量隱蔽能力有關(guān)，用低被截獲性能LPI來描述，即:
a1=[JB((]GRGI[JB))][JB((]LILR[JB))][JB((]FSIFSR[JB))][JB((]BIBR[JB))][JB((]EI(m)ER(m)[JB))][JB((]SNRILOSNRRLO[JB))]γIηI
式中，GR，GI分別為雷達和偵察接收機天線增益，LR，LI分別為雷達和偵察接收機的插入損失，F(xiàn)SR，F(xiàn)SI分別為雷達和偵察接收機的噪聲系數(shù)，BR，BI分別為雷達和偵察接收機的接收帶寬，ER(m)，EI(m)分別為雷達和偵察接收機的積累因子，SNRILO，SNRRLO分別為雷達和偵察接收機的單脈沖檢測所需的最小信噪比，γI，ηI分別為偵察接收機的極化失配損失系數(shù)和帶寬損失系數(shù)。
雷達隱蔽能力a2主要與雷達截面形狀和雷達的目標暴露特征有關(guān)[2]：0.910(圓形)、0.865(矩形)、0.840(正方形)、0.695(長條形)、0.672(復(fù)雜形)。
紅外隱蔽能力與裝備與背景的溫差Δt有關(guān)[3]，即：
a3=0[WB]Δt≥4
1-Δt-13[DW]1<Δt<4
1[DW]Δt≤1
可見光隱蔽能力與目標、背景亮度有關(guān)[2]：
a4=1[WB]r≤0.2
1-r-0.20.2[DW]0.2 0[DW]r≥0.4 式中r=|ro-rb|ro，ro，rb分別為目標亮度與背景亮度。 綜上，光電隱蔽能力可以量化為A=∑4i=1λaiai，λai為加權(quán)系數(shù)且∑4i=1λai=1。 3.2 干擾誘偏能力B與武器攔截能力C 干擾誘偏能力取決于各種干擾誘偏裝備的設(shè)計性能，可以從生產(chǎn)廠家直接獲取。 故B=∑7i=1λbicm1bi，(m=0，1)，λbi為加權(quán)系數(shù)且∑7i=1λbi=1，c1為告警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)概率，若有t種告警裝備同時工作，則c1=1-∏ti=1(1-c1i)，c1i為第i種裝備的告警概率；若干擾誘偏裝備需告警系統(tǒng)支持，m取1，否則m取0值。 對于武器攔截能力，根據(jù)其工作過程發(fā)現(xiàn)-攔截，可以按下式計算：C=c1c2。 4 權(quán)重系數(shù)的確定 從上面的量化計算過程中都引入了加權(quán)系數(shù)，這些系數(shù)的確定要根據(jù)實際威脅情況進行確定。對隱蔽能力權(quán)重的確定，主要考慮當前敵偵察采用的主要技術(shù)；對干擾誘偏能力權(quán)重的確定，主要考慮現(xiàn)代戰(zhàn)爭中反雷達作戰(zhàn)規(guī)律與特點，即各種導(dǎo)彈對雷達的使用概率。由于這些數(shù)據(jù)都不能直接得到，只能根據(jù)專家經(jīng)驗，按1~9標度法進行兩兩比較，如表1所示，建立比較矩陣，再求出最大特征值對應(yīng)的特征向量，若滿足一致性檢驗，歸一化的特征向量即為所求權(quán)重。 表1 1～9標度表 一致性檢驗：偏差一致性指數(shù)為CI=(λmax-n)/(n-1)；隨機一致性指數(shù)RI可由表2查得，則相對一致性指數(shù)CR=CI/RI，當CR<0.1時，可以認為判斷矩陣具有滿意的一致性，特征向量{w1，w2，w3，…，wn}就是所要確定的各因素權(quán)值；當CR≥0.1時，應(yīng)該重新調(diào)整判斷矩陣的元素，直到具有滿意的一致性為止。 表2 各階矩陣的一致性指數(shù) 矩陣階數(shù)n2345678910 RI00.580.901.121.241.321.411.451.49 [KH-*2] 5 雷達生存能力綜合評估 因光電隱蔽、干擾誘偏、空中攔截四項能力只要有一項起作用，就能保證雷達的生存，則綜合前面所得數(shù)據(jù)，可得地面雷達戰(zhàn)時生存能力為： E=1-(1-A)(1-B)(1-C) 6 算例分析 若某雷達的隱蔽性能參數(shù)a1~a4分別為0.3，0.672，0.183 3，0.292 9；各種干擾誘偏裝備的性能b1~b7分別為：0.95，0.94，0.7，0.72，0.75，0.667，0.2；光電告警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)概率c1為0.9，其他探測手段發(fā)現(xiàn)概率為0.5，武器系統(tǒng)攔截概率c2為0.9，則: [WTHZ]Step [STHZ]1[STBZ][WTBZ] 各指標權(quán)重的確定 建立兩兩比較矩陣并用Matlab求出矩陣的最大特征值及其特征向量并歸一化，再進行一致性檢驗，其中光電隱蔽能力各指標兩兩比較矩陣及其計算結(jié)果如表3所示；干擾誘偏能力各指標兩兩比較矩陣及其計算結(jié)果如表4所示。 表3 光電隱蔽能力各指標兩兩比較矩陣 表4 干擾誘偏能力各指標兩兩比較矩陣 其中AA，AB分別為光電隱蔽能力和干擾誘偏能力各指標構(gòu)成的權(quán)向量： AA=(0.305 3，0.088 8，0.198 8，0.407 0) AB=[WB](0.387 7，0.210 5，0.140 6，0.061 2，0.132 3， [DW]0.030 2，0.037 4) 根據(jù)計算出來的權(quán)重以及各種防護措施的性能，可以計算出不同防護措施條件下的雷達生存能力。即當雷達具有評估體系中的某項防護能力時，則其參數(shù)為有效，否則為0，各防護措施疊加與雷達生存能力的關(guān)系如表5所示，圖2為數(shù)據(jù)的Matlab仿真圖。 表5 防護措施與雷達生存能力的關(guān)系 從圖2中可以直觀地看出有4個重要的節(jié)點E1，E2，E3，E4。E1點說明有效的光電隱蔽也能對雷達的生存能力起著重要的作用；E2點能對雷達的“克星”反輻射制導(dǎo)武器以及現(xiàn)代戰(zhàn)爭大量使用的GPS制導(dǎo)武器進行干擾誘偏，以較少的裝備較大地提升了雷達的生存能力；E3點的防護裝備、手段較多，對未來制導(dǎo)武器制導(dǎo)方式多樣性、復(fù)合化發(fā)展具有良好的適應(yīng)性；E4點根據(jù)精確打擊的作戰(zhàn)使用過程，綜合采用了各種措施全程多層多次對抗，極大地提高了雷達的生存能力，但是使用的防護裝備、手段較多，成本必然大幅提高而且使用復(fù)雜，只適用于重要雷達的防護。 圖2 防護措施與雷達生存能力的關(guān)系 7 結(jié) 語 本文通過對各種防護措施的具體化分析，更能精確地評估戰(zhàn)時雷達的生存能力，為雷達站的防護建設(shè)提供參考，也能為其他重要軍事目標的防護建設(shè)提供參考。 參 考 文 獻 ［1］孫合敏，張新好.機動狀態(tài)下雷達抗摧毀性能評估研究[J].電子對抗技術(shù)，2004，19(1):26-29，37. ［2］袁東海，夏敏學，郭宜忠.基于AHP的雷達抗硬殺傷能力評估研究[J].空軍雷達學院學報，2007(4):244-247. ［3］承德保.現(xiàn)代雷達反對抗技術(shù)[M].北京:航空工業(yè)出版社，2002. ［4］劉翔，梁幼鳴，嚴金東.雷達網(wǎng)可靠性指標分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，29(1):32-33. 作者簡介 黃桂生 男，武漢市空軍雷達學院碩士研究生。專業(yè)：軍事裝備學。 蘇五星 男，武漢市空軍雷達學院副教授，研究生導(dǎo)師。 注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。
