编队辐射源威胁估计研究*

吕明山,陈 奇

(海军大连舰艇学院,辽宁 大连116018)

在编队电子对抗作战中,辐射源威胁估计的结果主要有两方面的用途:一是在宏观上,可作为编队电子对抗指挥员掌握战场电磁态势、使用电子干扰资源的依据;二是在微观上,可作为编队电子对抗决策系统进行电子对抗资源分配计算的重要参数。然而,这两方面用途对辐射源威胁系数的计算与确定提出了不同的要求,如宏观上,要求对辐射源的威胁等级不能划分的过细、过繁,如把威胁等级划分成1-10级,这会对指挥员把握战场电磁态势带来不利;而微观上,却要求对辐射源的威胁系数能更加客观地、全面地反映其实际情况,比如,即使是相同类型的雷达,由于其距离不一样、攻击的目标不一样,那么从编队电子对抗资源分配的角度看,其威胁值就应该体现出差异,这样才能使资源分配更加合理。目前,能够综合考虑上述两方面用途要求开展编队辐射源威胁估计研究的文献很少,有的文献仅从单平台辐射源识别的角度进行研究[1-2];文献[3]研究了反空袭作战中雷达辐射源威胁排序问题,文中并没有阐述威胁等级划分与确定的方法;在文献[4-5]的模型与仿真中,都使用了辐射源威胁系数,但都没有提及具体的构建方法。

针对上述问题,本文结合编队辐射源识别过程,从实用性、可行性角度出发,提出了分别用于指挥员战场电磁态势把握的宏观编队辐射源威胁等级的划分方法和决策系统进行干扰资源分配的微观编队辐射源威胁系数计算方法,力求实现编队辐射源威胁估计结果在宏观与微观使用上的统一。

1 研究思路分析

通过编队辐射源威胁估计用途分析,并针对其在微观和宏观使用上的矛盾,可从两条思路展开研究。

1)直接利用辐射源的各种属性信息,如类型、平台、速度、距离、攻击目标的重要程度等,通过多属性决策等方法,计算得到0-1之间的值,该值用于资源分配,然后根据该值的区间确定威胁等级,用于指挥员战场电磁态势把握。这种先微观后宏观的方法,其缺点在于: ①属性过多,合理确定权重困难; ②用于确定威胁等级的区间难以界定,如果出现错误,将直接影响指挥员把握战场电磁态势。

2)利用辐射源的各种属性信息,如类型、平台等信息,以及编队作战信息,如主要威胁方向、上级通报等信息,先确定其威胁等级,然后再利用其速度、距离、攻击目标的重要程度等信息计算其威胁系数,用于资源分配。这种先宏观后微观的方法有以下几个优点:1)符合编队电子对抗指挥库外辐射源识别的流程;2)利用一些关键信息,如速度、距离等,使相同威胁等级的辐射源体现出不同的威胁值,有利于更加合理地分配电子进攻资源。

鉴于上述分析,本文将利用思路二展开研究。

2 宏观编队辐射源威胁等级判定

2.1 编队辐射源识别流程

编队辐射源识别主要是指编队电子对抗指挥系统在融合编队各平台侦收到的辐射源信息之后,根据编队电子对抗的作战部署、战场态势的分析,对辐射源的属性、类型、平台、敌我、威胁等级等进行判定的过程。编队辐射源识别分两类:一是库内识别,即辐射源相关参数存在于识别数据库中,该辐射源识别利用静态识别方式即可完成;二是库外识别,指挥员只能在辐射源参数的基础上,综合其他各种信息,如上级通报、雷达探测等信息,来进行辐射源的识别。库外辐射源识别流程如图1所示。其中,辐射源类型识别通常可由辐射源的载频、重频、脉宽等技术参数得到[6];在辐射源类型确定之后,再利用上级通报信息、雷达探测信息以及通过被动定位得到的位置信息变化情况,可以确定其辐射源的平台和敌我属性;在确定上述识别信息后,辐射源的威胁等级大小自然基本可以确定。

图1 库外辐射源识别流程图

2.2 编队辐射源威胁等级大小的确定

在编队条件下,编队指挥员将面临比单舰指挥员更多的辐射源目标,更复杂的电磁态势,如果辐射源威胁等级划分的过细、过繁对指挥员把握战场电磁态势带来不利。因此,从实用性、可行性和指挥员思维习惯等方面因素考虑,本文认为把辐射源威胁等级,根据其类型、敌我、平台属性,从高到低划分为1到5级较为合适。

1)1级威胁 1级威胁为强威胁。战术含义是辐射源的威胁程度很大、防御时间紧迫,应立即对其采取防御措施,如敌导弹末制导雷达、敌机轰炸瞄准雷达等。

2)2级威胁 2级威胁为较强威胁。战术含义是辐射源的威胁程度较大,较1级辐射源目标相比有足够的防御时间,如敌机载、舰载搜索警戒雷达等。但是此类威胁应引起指挥员的足够重视,它往往是敌实施导弹攻击的前兆。

3)3级威胁 3级威胁为中威胁,战术含义是辐射源的威胁程度适中,一般为敌我不明辐射源,此类威胁完全有可能随时转化成1、2级威胁。

4)4级威胁 4级威胁为弱威胁,战术含义是辐射源的威胁程度较小,无需对其采取对抗措施,如敌导航雷达等。

5)5级威胁 5级威胁为无威胁。战术含义是辐射源不可能够成威胁,如中立方的辐射源。

3 微观编队辐射源威胁系数的确定

在辐射源威胁等级大小确定后,指挥员通常会根据态势与作战需要,在1～3级威胁目标中选择多批目标实施干扰,然后由编队电子对抗决策系统根据编队干扰效益矩阵、目标威胁系数等信息自动进行分配计算,给出最优的干扰方案[7]。由此可见,辐射源威胁系数的确定与分配算法、干扰效益矩阵的构建一样,对分配结果的合理性有着重要的影响。辐射源1～5级的威胁等级划分对指挥员把握战场电磁态势带来了便利,但是,该结果要用于编队电子对抗资源分配中,就显得过于粗略,甚至没有太大的意义。目前,在诸多有关编队电子对抗资源分配的文献中[4-5],都没有涉及辐射源威胁系数确定的相关方法。通过对编队电子对抗资源分配方法的研究可知,对用于资源分配计算的辐射源威胁系数具有以下要求:

1)威胁系数的范围要在0-1之间;

2)根据不同属性信息,相同威胁等级的辐射源威胁系数应该体现差异。

根据上述要求,下面给出微观编队辐射源威胁系数的确定方法。

3.1 确定基本威胁值

对1-5级威胁目标分别给定一个基本威胁值,如表1所示。该值的确定带有一定的主观性,但是不影响威胁排序。

表1 基本威胁值

3.2 计算实时评分

在确定辐射源基本威胁值后,再根据其具体信息,利用多属性决策方法(MADM)对各辐射源威胁进行实时评分,MADM的具体方法介绍略。

1)属性分析及表示

根据编队作战的特点,评分属性选用辐射源距离、速度、威胁方向角度差和其攻击目标4个参数,具体评分方法如表2所示。表中Dmax,Vmax分别表示辐射源距离和速度的最大值。

表2 评分方法

可以看出,辐射源距离、速度及威胁方位差的评分标准采用单段线性函数,辐射源的威胁系数评分值是随着速度的增加,距离的接近,攻击目标重要的增加以及威胁方位差的缩小而增大的,评分符合一般规律。值得注意的是,表中把各属性为未知时的值定为 0.3,而不是为 0,其目的是为了防止忽略该类目标的威胁性。

2)属性权重的确定

每一属性对辐射源威胁系数的贡献是不同的,因此,在对雷达辐射源的威胁系数进行实时评分时,必须确定各属性的权重,最常用而且有效的方法是层次分析法(AHP),AHP的具体方法略。通过运用AHP可得到各属性的权重,如表3所示。

表3 属性权重

3)实时评分值计算

第i个辐射源的实时评分值可表示为:

3.3 计算辐射源威胁参数的值

第i个辐射源威胁参数值可表示为:

Δ表示威胁等级之间威胁值的差值,文中Δ= 0 .2。

4 仿真实例

4.1 输入假设

假设编队电子对抗系统通过融合识别,侦收到 9批敌雷达信号,具体信息如表4所示。根据编队实际探测能力以及目标情况,设Dmax为 200km,Vmax为800m/s。

表4 雷达辐射源信息

4.2 结果及分析

利用辐射源的类型、平台、敌我属性,根据宏观威胁等级划分方法可确定辐射源的威胁等级,利用表2、表3以及式(1)、式(2),可得到微观辐射源威胁系数,结果如表5所示。

表5 威胁等级和威胁系数

从上述结果可知:

1)9 批辐射源的威胁程度从大到小为:7＞6＞5＞9＞8＞3＞4＞1＞2,符合一般认知结果;

2)相同威胁等级的目标,其威胁参数值差异明显,满足编队电子对抗资源分配要求。

4.3 建议

1)评分属性数量不宜过多,否则其权重确定较难,造成方法实用性不强;

2)对速度、距离的评分标准可采用分段指数函数,而不是简单的单段线性函数。这样既能体现编队按区域作战的特点,也能体现随着速度的增加,距离的接近,威胁系数迅速增大的特点。

5 结束语

在现代战争中,海上编队面临前所未有的复杂电磁环境,辐射源威胁估计在编队电子对抗指挥控制过程中发挥着重要的作用。本文给出的宏观编队辐射源威胁等级的划分方法和微观编队辐射源威胁系数计算方法,对编队电子对抗指挥员把握战场电磁态势带来了便利,为决策系统进行合理的干扰资源分配提供了保证。

[1]姜宁,胡维礼,孙翱.辐射源威胁等级判定的模糊多属性方法[J].兵工学报,2004,25(6):56-59.

[2]朱冠兰,韩元杰,蒋方婷.辐射源威胁等级评估技术研究[J].现代电子技术,2007,60(23):10-13.

[3]沈阳,陈永光,李修和.反空袭作战中雷达辐射源威胁等级评定[J].雷达科学与技术,2006,19(6):328-331.

[4]高彬,吕善伟,郭庆丰,张娜.遗传算法在电子战干扰规划中的应用[J].北京航空航天大学学报,2006,32(11):933-966.

[5]任松,司长哲,雷军.雷达干扰机分配的模糊多属性动态规划模型[J].系统工程与电子技术,2008,30(10):1909- 1913.

[6]骆永军,赵岩泉.多属性决策的辐射源威胁等级判定方法[J].火力与指挥控制,2004,29(6):86-88.

[7]Mingshan Lv,Dongli Liu,Ning Jiang and Qi Chen.Radar Jamming Resources Assignment Algorithm for EW Real-time Decision Support System of Multi-Platforms[C].International Conference on Intelligent Control and Information Processing.Dalian China,2010:83-86.