陳曉榕，李彥志，魯建華

(空軍航空大學(xué)學(xué)員一隊(duì)，吉林長春 130022)

隨隊(duì)支援干擾［1］主要負(fù)責(zé)在航空兵遂行空中進(jìn)攻作戰(zhàn)和支援陸、海軍作戰(zhàn)中，為攻擊敵地(海)面目標(biāo)的突擊隊(duì)、防空壓制隊(duì)或其他任務(wù)編隊(duì)提供隨隊(duì)支援干擾，主要干擾敵防空體系中的地(艦)空導(dǎo)彈的目標(biāo)指示雷達(dá)、制導(dǎo)雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)和機(jī)載火控雷達(dá)，兼顧干擾部分遠(yuǎn)程警戒雷達(dá)，降低其作戰(zhàn)效能，提高作戰(zhàn)飛機(jī)的突防成功率和戰(zhàn)場生存率，保障航空兵完成突防和突擊目標(biāo)的作戰(zhàn)任務(wù)。如何對隨隊(duì)支援干擾進(jìn)行有效評估，對于提高隨隊(duì)支援干擾的效能具有重要的意義。

1 基本效能評估

1.1 ADC法簡介

ADC法［2］是美國工業(yè)界武器系統(tǒng)效能咨詢委員會WSEIAC(Weapon System Efficiency Industry Adbisory Committee)用于評價(jià)武器系統(tǒng)效能的模型或方法，主要利用系統(tǒng)的有效性(Availiability)、可信性(Dependability)和能力(Capacity)3大要素評價(jià)裝備系統(tǒng)效能，把這3大要素組合成一個(gè)用于表示裝備系統(tǒng)總性能的單一效能量度，系統(tǒng)性能就可以表示為這3項(xiàng)的乘積E=ADC。

1.2 隨隊(duì)支援干擾基本效能評估

(1)有效性。有效性是對裝備系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)處于各種系統(tǒng)狀態(tài)可能性的量度，是人員、裝備、程序三者之間的函數(shù)。與裝備系統(tǒng)的可靠性、維修性、維修管理水平、維修人員數(shù)量及其水平、器材供應(yīng)水平等因素有關(guān)。即式中，ai為開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)系統(tǒng)處于狀態(tài)i的概率，∑ai=1。

一般而言，可以認(rèn)為裝備系統(tǒng)具有兩個(gè)可能的狀態(tài)，即工作狀態(tài)和故障狀態(tài)，此時(shí)有效性向量矩陣只有兩個(gè)分量，即

式中，aT為裝備系統(tǒng)處于可工作狀態(tài)的概率;aR為裝備系統(tǒng)處于修理狀態(tài)的概率。

對于隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)來說，有效性是其平均故障時(shí)間(MTBF)及平均故障修復(fù)時(shí)間(MTTR)的函數(shù)，即

(2)可信性?？尚判允茄b備系統(tǒng)在已知開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)的情況下，在執(zhí)行任務(wù)過程中的某一或某幾個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)狀態(tài)的度量，可表示為系統(tǒng)在完成某項(xiàng)特定任務(wù)時(shí)將進(jìn)入和處于它的任一有效狀態(tài)，且完成與這些狀態(tài)有關(guān)的各項(xiàng)任務(wù)的概率，也可以表示為其他適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)量度。

可信性直接取決于裝備系統(tǒng)的可靠性和使用過程中的修復(fù)性，也與人員素質(zhì)、指揮因素有關(guān)，即

式中，dij為已知在開始執(zhí)行任務(wù)時(shí)系統(tǒng)處于第i個(gè)狀態(tài)，則在執(zhí)行任務(wù)過程中，系統(tǒng)處于狀態(tài)j的概率。

如果武器系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)過程中發(fā)生某類故障后不可修復(fù)，則可信性矩陣中對應(yīng)的元素值為0?？尚判跃仃囍械臓顟B(tài)與有效性矩陣中的狀態(tài)是對應(yīng)的，所以確定武器系統(tǒng)的工作狀態(tài)非常關(guān)鍵，要兼顧考慮系統(tǒng)任務(wù)準(zhǔn)備和執(zhí)行任務(wù)過程中的狀態(tài)，并根據(jù)裝備系統(tǒng)的性能特征、任務(wù)要求來具體確定。

如果考慮僅有工作狀態(tài)和故障狀態(tài)的武器系統(tǒng)，此時(shí)可信性矩陣

式中，行下標(biāo)1表示武器系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，行下標(biāo)2表示武器系統(tǒng)處于故障狀態(tài)。

假設(shè)武器系統(tǒng)在執(zhí)行任務(wù)過程中的故障不可修復(fù)，且系統(tǒng)故障的發(fā)生服從指數(shù)分布，則有

式中，λ為武器系統(tǒng)故障率;T為系統(tǒng)任務(wù)持續(xù)時(shí)間。

(3)能力。是在已知執(zhí)行任務(wù)期間的系統(tǒng)狀態(tài)的情況下，系統(tǒng)完成任務(wù)能力的量度。更確切地說，能力是系統(tǒng)各種性能的集中表現(xiàn)。能力矩陣

式中，cij是在系統(tǒng)的有效狀態(tài)i條件下，第j個(gè)品質(zhì)因數(shù)的值。

對于一個(gè)干擾系統(tǒng)來說，其能力通?？蓺w納為3大類，即偵察能力、數(shù)據(jù)處理能力及干擾能力。在此使用偵察能力、數(shù)據(jù)處理能力及干擾能力作為隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)的效能分析能力指標(biāo)。下面利用專家打分法，對系統(tǒng)的能力各個(gè)因素進(jìn)行評估。在研究和計(jì)算指標(biāo)時(shí)，首先應(yīng)將具體的指標(biāo)歸一化。一般情況下，指標(biāo)可分為兩類:一類指標(biāo)是數(shù)值越大越好;另一類指標(biāo)是數(shù)值越小越好。對于數(shù)值越大越好的指標(biāo)，歸一化采用=x/x0;對于數(shù)值越小越好的指標(biāo)，歸一化采用=x0/x，其中，x～為歸一化指標(biāo);x為未歸一化指標(biāo);x0為歸一化特征值。當(dāng)計(jì)算得出＞1時(shí)，取1。以下提到的指標(biāo)均為歸一化后的指標(biāo)。

(1)偵察能力Cz。從系統(tǒng)的組成和所要完成的任務(wù)功能來看，系統(tǒng)的偵察能力［3］，主要包括信號截獲能力、定位能力及系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，如圖1所示。

圖1 偵察能力結(jié)構(gòu)

首先是信號截獲能力指標(biāo)。假設(shè)設(shè)備實(shí)際的頻率搜索范圍、瞬時(shí)帶寬、方位覆蓋范圍和瞬時(shí)方位覆蓋范圍、動態(tài)范圍、靈敏度分別為 x11、x12、x13、x14、x15、x16，對應(yīng)滿足作戰(zhàn)要求的頻率搜索范圍、瞬時(shí)帶寬、方位覆蓋范圍、瞬時(shí)方位覆蓋范圍、動態(tài)范圍、靈敏度分別為y11、y12、y13、y14、y15、y16。那么，頻率搜索范圍指標(biāo) p11、瞬時(shí)帶寬指標(biāo)p12、方位覆蓋范圍指標(biāo)p13、瞬時(shí)方位覆蓋范圍指標(biāo)p14、動態(tài)范圍指標(biāo)p15可分別表示為x11/y11，x12/y12，x13/y13，x14/y14，x15/y15。靈 敏 度 Prmin=;其中，R為最大偵收距離;λ為雷達(dá)工作波max長;Pt為雷達(dá)發(fā)射功率;Gt為雷達(dá)天線增益;Gr為接收天線增益;L為極化失配損耗和信號傳輸損耗。由公式可看出，將靈敏度指標(biāo)用設(shè)備的實(shí)際探測距離與滿足作戰(zhàn)要求的探測距離的比值更能準(zhǔn)確描述靈敏度指標(biāo)，如此，靈敏度指標(biāo)就表示為。由于靈敏度的單位為dBm，所以靈敏度指標(biāo)p16應(yīng)當(dāng)表示為10(y16－x16)/20。

定位能力指標(biāo)。設(shè)備實(shí)際到達(dá)的定位精度、定位時(shí)間分別為x21、x22，滿足作戰(zhàn)要求的定位精度、定位時(shí)間分別為y21、y22。則定位精度p21和定位時(shí)間p22可以分別表示為 y21/x21、y22/x22。

反應(yīng)時(shí)間指標(biāo)。設(shè)備實(shí)際達(dá)到的反應(yīng)時(shí)間為x31，滿足作戰(zhàn)要求的反應(yīng)時(shí)間為y31，則反應(yīng)時(shí)間指標(biāo)p31可表示為y31/x31。

從定量上看，偵察能力是一個(gè)多維的能力向量，考慮到各能力對偵察能力的影響和作用不同，需對各能力分量賦予不同的權(quán)重。假設(shè)各下級指標(biāo)對上級指標(biāo)的權(quán)重分別為wi，各下級指標(biāo)的指標(biāo)效用值為pi，則上級指標(biāo)可表示為

式(1)為各下級指標(biāo)在可以接收的范圍的情況下上級指標(biāo)的表達(dá)式。當(dāng)某一下級指標(biāo)pi不可接收時(shí)，不論pi對應(yīng)的權(quán)重wi和其他指標(biāo)的大小如何，其對應(yīng)的上級指標(biāo)將顯著下降?？紤]到這一情況，上級指標(biāo)就應(yīng)表示為

其中，Li為某一下級指標(biāo)對上級指標(biāo)的影響;pi為歸一化后的下級指標(biāo)。當(dāng)pi下降到一定程度時(shí)，Li將顯著變小，這樣當(dāng)pi＜ci時(shí)，可用某種指數(shù)函數(shù)來表示pi和Li之間的關(guān)系。同時(shí)，為將式(8)和式(9)統(tǒng)一，pi和Li之間的關(guān)系表達(dá)式如下

設(shè)定待定系數(shù)ai和bi是考慮到即使構(gòu)成同一上級指標(biāo)的不同下級指標(biāo)變得不可接收時(shí)，對上級指標(biāo)的影響仍然是不一樣的。

根據(jù)表達(dá)式(9)和式(10)及上述系統(tǒng)偵察能力各下級指標(biāo)的表達(dá)式，可求得其能力表達(dá)式，分別記為A1，A2，A3。根據(jù)求得各個(gè)下級能力的表達(dá)式，計(jì)算系統(tǒng)總偵察能力的表達(dá)式為

(2)數(shù)據(jù)處理能力Cs。對于隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)處理能力［4］主要包括實(shí)施干擾所需的測頻精度y1、測距精度y2及測角精度y3。同樣利用專家打分法對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力進(jìn)行評估。假設(shè)系統(tǒng)實(shí)際測得的頻率、距離和角度分別為x1、x2、x3，而目標(biāo)雷達(dá)發(fā)射的實(shí)際頻率，目標(biāo)的實(shí)際距離和方位分別為y1、y2、y3，則系統(tǒng)的測頻精度p1、測距精度p2、測角精度p3可分別表示為 x1/y1、x2/y2、x3/y3。根據(jù)上述方法，數(shù)據(jù)處理能力便可表示成

(3)干擾能力CJ。干擾能力［5］是在正確的偵察探測及信號處理之后，對目標(biāo)雷達(dá)的壓制效果，隨隊(duì)支援干擾主要運(yùn)用壓制性干擾，通過增大制導(dǎo)雷達(dá)的測速、測距和測角誤差，使目標(biāo)雷達(dá)不能進(jìn)入穩(wěn)定跟蹤狀態(tài)或者使導(dǎo)彈無法滿足發(fā)射所需要的參數(shù)跟數(shù)據(jù)，在此，以目標(biāo)雷達(dá)的測量誤差作為隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)干擾能力的指標(biāo)值，建立評估模型。

設(shè)己方目標(biāo)速度真實(shí)值為Vm;目標(biāo)雷達(dá)獲得的測量值為 vm，則目標(biāo)雷達(dá)的速度測量誤差指標(biāo) Pv=，設(shè)己方目標(biāo)距地方雷達(dá)的斜距真實(shí)值為Rm;測量值為rm，則目標(biāo)雷達(dá)的距離測量誤差指標(biāo)，設(shè)方位角真實(shí)值為φ;測量值為φ，mm則目標(biāo)雷達(dá)的角度測量誤差指標(biāo)，根據(jù)專家打分法，系統(tǒng)的干擾能力可表示為

在a1狀態(tài)下，系統(tǒng)同時(shí)具有偵察定位能力、處理傳輸能力及干擾能力，此時(shí)能力中一種因素的變化必然影響到其他因素效能的發(fā)揮，且能力對因素中的變化比較敏感;因素在不同量值階段對能力的響應(yīng)不同，即能力的響應(yīng)曲線不均勻。從而確定cij函數(shù)表達(dá)式為

類似地，在a2狀態(tài)下，c21=0。根據(jù)ADC模型，隨隊(duì)支援干擾系統(tǒng)的基本效能為

2 仿真研究

為對模型進(jìn)行驗(yàn)證，現(xiàn)對3種典型隨隊(duì)支援干擾吊艙進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。出于保密需要，以下數(shù)據(jù)均經(jīng)過脫密處理，現(xiàn)以吊艙B代表我國某型隨隊(duì)支援干擾吊艙，以吊艙A與C分別代表美國隨隊(duì)支援作戰(zhàn)飛機(jī)E/A6－B和E/A－18G所掛載的吊艙系統(tǒng)AN/ALQ－99D及AN/ALQ－99F。根據(jù)系統(tǒng)各指標(biāo)的能力分析，可求得各個(gè)系統(tǒng)的偵察能力CZ、數(shù)據(jù)處理能力CS及干擾能力CJ，其分析結(jié)果如表1所示。

表1 系統(tǒng)性能分析

另假設(shè)各隨隊(duì)支援干擾吊艙的平均無故障時(shí)間MTBF均為20 h，平均維修時(shí)間MTTR為1.5 h，完成作戰(zhàn)任務(wù)持續(xù)時(shí)間為2 h。根據(jù)上述模型可知系統(tǒng)的有效性向量和可信性矩陣分別為

再利用ADC模型求出整個(gè)系統(tǒng)的綜合能力。其分析結(jié)果如表2所示。

表2 系統(tǒng)的綜合能力分析

通過分析可以看出，我國隨隊(duì)支援干擾吊艙在總體效能上已經(jīng)比美國的E/A－6B所掛載的AN/ALQ－99D吊艙高，但距離E/A－18G的AN/ALQ－99F仍有一定差距。另外，上述評估是建立在所有吊艙的平均故障時(shí)間MTBF與平均維修時(shí)間MTTR均相等的情況下，而在實(shí)際中，由于美國發(fā)達(dá)的工業(yè)技術(shù)，其平均故障時(shí)間MTBF比中國長，而對應(yīng)的平均維修時(shí)間MTTR比我國短，因此其整體效能應(yīng)該在此基礎(chǔ)上有一定的提升，這也反映了我國在電子技術(shù)方面與美國的差距。

3 結(jié)束語

對隨隊(duì)支援干擾機(jī)的基本效能進(jìn)行了分析研究。運(yùn)用ADC法對隨隊(duì)支援干擾的基本效能進(jìn)行了建模并仿真，以系統(tǒng)化的觀點(diǎn)，全面評估了隨隊(duì)支援干擾機(jī)的效能，為隨隊(duì)支援干擾機(jī)效能研究提供了一種新的研究思路。由于在此之前還沒有針對隨隊(duì)支援干擾機(jī)的效能進(jìn)行全面的研究，加之對該裝備的效能研究是一個(gè)巨大的系統(tǒng)工程。論文在一些方面的研究還不夠深入和完善，今后將進(jìn)行更加深入的研究。

［1］駱魯秦.雷達(dá)干擾原理［M］.長春:空軍航空大學(xué)出版社，2010.

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［4］何友，修建娟，張晶煒.雷達(dá)數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2006.

［5］宋道軍，張安.空襲突防作戰(zhàn)中雷達(dá)對抗作戰(zhàn)效能評估研究［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，2007，25(4):991 －993.