基于ADC法的随队支援干扰基本效能评估

陈晓榕，李彦志，鲁建华

(空军航空大学学员一队，吉林长春 130022)

随队支援干扰［1］主要负责在航空兵遂行空中进攻作战和支援陆、海军作战中，为攻击敌地(海)面目标的突击队、防空压制队或其他任务编队提供随队支援干扰，主要干扰敌防空体系中的地(舰)空导弹的目标指示雷达、制导雷达、炮瞄雷达和机载火控雷达，兼顾干扰部分远程警戒雷达，降低其作战效能，提高作战飞机的突防成功率和战场生存率，保障航空兵完成突防和突击目标的作战任务。如何对随队支援干扰进行有效评估，对于提高随队支援干扰的效能具有重要的意义。

1 基本效能评估

1.1 ADC法简介

ADC法［2］是美国工业界武器系统效能咨询委员会WSEIAC(Weapon System Efficiency Industry Adbisory Committee)用于评价武器系统效能的模型或方法，主要利用系统的有效性(Availiability)、可信性(Dependability)和能力(Capacity)3大要素评价装备系统效能，把这3大要素组合成一个用于表示装备系统总性能的单一效能量度，系统性能就可以表示为这3项的乘积E=ADC。

1.2 随队支援干扰基本效能评估

(1)有效性。有效性是对装备系统在开始执行任务时处于各种系统状态可能性的量度，是人员、装备、程序三者之间的函数。与装备系统的可靠性、维修性、维修管理水平、维修人员数量及其水平、器材供应水平等因素有关。即式中，ai为开始执行任务时系统处于状态i的概率，∑ai=1。

一般而言，可以认为装备系统具有两个可能的状态，即工作状态和故障状态，此时有效性向量矩阵只有两个分量，即

式中，aT为装备系统处于可工作状态的概率;aR为装备系统处于修理状态的概率。

对于随队支援干扰系统来说，有效性是其平均故障时间(MTBF)及平均故障修复时间(MTTR)的函数，即

(2)可信性。可信性是装备系统在已知开始执行任务时系统状态的情况下，在执行任务过程中的某一或某几个时刻系统状态的度量，可表示为系统在完成某项特定任务时将进入和处于它的任一有效状态，且完成与这些状态有关的各项任务的概率，也可以表示为其他适当的任务量度。

可信性直接取决于装备系统的可靠性和使用过程中的修复性，也与人员素质、指挥因素有关，即

式中，dij为已知在开始执行任务时系统处于第i个状态，则在执行任务过程中，系统处于状态j的概率。

如果武器系统在执行任务过程中发生某类故障后不可修复，则可信性矩阵中对应的元素值为0。可信性矩阵中的状态与有效性矩阵中的状态是对应的，所以确定武器系统的工作状态非常关键，要兼顾考虑系统任务准备和执行任务过程中的状态，并根据装备系统的性能特征、任务要求来具体确定。

如果考虑仅有工作状态和故障状态的武器系统，此时可信性矩阵

式中，行下标1表示武器系统处于工作状态，行下标2表示武器系统处于故障状态。

假设武器系统在执行任务过程中的故障不可修复，且系统故障的发生服从指数分布，则有

式中，λ为武器系统故障率;T为系统任务持续时间。

(3)能力。是在已知执行任务期间的系统状态的情况下，系统完成任务能力的量度。更确切地说，能力是系统各种性能的集中表现。能力矩阵

式中，cij是在系统的有效状态i条件下，第j个品质因数的值。

对于一个干扰系统来说，其能力通常可归纳为3大类，即侦察能力、数据处理能力及干扰能力。在此使用侦察能力、数据处理能力及干扰能力作为随队支援干扰系统的效能分析能力指标。下面利用专家打分法，对系统的能力各个因素进行评估。在研究和计算指标时，首先应将具体的指标归一化。一般情况下，指标可分为两类:一类指标是数值越大越好;另一类指标是数值越小越好。对于数值越大越好的指标，归一化采用=x/x0;对于数值越小越好的指标，归一化采用=x0/x，其中，x～为归一化指标;x为未归一化指标;x0为归一化特征值。当计算得出＞1时，取1。以下提到的指标均为归一化后的指标。

(1)侦察能力Cz。从系统的组成和所要完成的任务功能来看，系统的侦察能力［3］，主要包括信号截获能力、定位能力及系统的反应时间，如图1所示。

图1 侦察能力结构

首先是信号截获能力指标。假设设备实际的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围和瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度分别为 x11、x12、x13、x14、x15、x16，对应满足作战要求的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度分别为y11、y12、y13、y14、y15、y16。那么，频率搜索范围指标 p11、瞬时带宽指标p12、方位覆盖范围指标p13、瞬时方位覆盖范围指标p14、动态范围指标p15可分别表示为x11/y11，x12/y12，x13/y13，x14/y14，x15/y15。灵 敏 度 Prmin=;其中，R为最大侦收距离;λ为雷达工作波max长;Pt为雷达发射功率;Gt为雷达天线增益;Gr为接收天线增益;L为极化失配损耗和信号传输损耗。由公式可看出，将灵敏度指标用设备的实际探测距离与满足作战要求的探测距离的比值更能准确描述灵敏度指标，如此，灵敏度指标就表示为。由于灵敏度的单位为dBm，所以灵敏度指标p16应当表示为10(y16－x16)/20。

定位能力指标。设备实际到达的定位精度、定位时间分别为x21、x22，满足作战要求的定位精度、定位时间分别为y21、y22。则定位精度p21和定位时间p22可以分别表示为 y21/x21、y22/x22。

反应时间指标。设备实际达到的反应时间为x31，满足作战要求的反应时间为y31，则反应时间指标p31可表示为y31/x31。

从定量上看，侦察能力是一个多维的能力向量，考虑到各能力对侦察能力的影响和作用不同，需对各能力分量赋予不同的权重。假设各下级指标对上级指标的权重分别为wi，各下级指标的指标效用值为pi，则上级指标可表示为

式(1)为各下级指标在可以接收的范围的情况下上级指标的表达式。当某一下级指标pi不可接收时，不论pi对应的权重wi和其他指标的大小如何，其对应的上级指标将显著下降。考虑到这一情况，上级指标就应表示为

其中，Li为某一下级指标对上级指标的影响;pi为归一化后的下级指标。当pi下降到一定程度时，Li将显著变小，这样当pi＜ci时，可用某种指数函数来表示pi和Li之间的关系。同时，为将式(8)和式(9)统一，pi和Li之间的关系表达式如下

设定待定系数ai和bi是考虑到即使构成同一上级指标的不同下级指标变得不可接收时，对上级指标的影响仍然是不一样的。

根据表达式(9)和式(10)及上述系统侦察能力各下级指标的表达式，可求得其能力表达式，分别记为A1，A2，A3。根据求得各个下级能力的表达式，计算系统总侦察能力的表达式为

(2)数据处理能力Cs。对于随队支援干扰系统而言，数据处理能力［4］主要包括实施干扰所需的测频精度y1、测距精度y2及测角精度y3。同样利用专家打分法对系统的数据处理能力进行评估。假设系统实际测得的频率、距离和角度分别为x1、x2、x3，而目标雷达发射的实际频率，目标的实际距离和方位分别为y1、y2、y3，则系统的测频精度p1、测距精度p2、测角精度p3可分别表示为 x1/y1、x2/y2、x3/y3。根据上述方法，数据处理能力便可表示成

(3)干扰能力CJ。干扰能力［5］是在正确的侦察探测及信号处理之后，对目标雷达的压制效果，随队支援干扰主要运用压制性干扰，通过增大制导雷达的测速、测距和测角误差，使目标雷达不能进入稳定跟踪状态或者使导弹无法满足发射所需要的参数跟数据，在此，以目标雷达的测量误差作为随队支援干扰系统干扰能力的指标值，建立评估模型。

设己方目标速度真实值为Vm;目标雷达获得的测量值为 vm，则目标雷达的速度测量误差指标 Pv=，设己方目标距地方雷达的斜距真实值为Rm;测量值为rm，则目标雷达的距离测量误差指标，设方位角真实值为φ;测量值为φ，mm则目标雷达的角度测量误差指标，根据专家打分法，系统的干扰能力可表示为

在a1状态下，系统同时具有侦察定位能力、处理传输能力及干扰能力，此时能力中一种因素的变化必然影响到其他因素效能的发挥，且能力对因素中的变化比较敏感;因素在不同量值阶段对能力的响应不同，即能力的响应曲线不均匀。从而确定cij函数表达式为

类似地，在a2状态下，c21=0。根据ADC模型，随队支援干扰系统的基本效能为

2 仿真研究

为对模型进行验证，现对3种典型随队支援干扰吊舱进行计算验证。出于保密需要，以下数据均经过脱密处理，现以吊舱B代表我国某型随队支援干扰吊舱，以吊舱A与C分别代表美国随队支援作战飞机E/A6－B和E/A－18G所挂载的吊舱系统AN/ALQ－99D及AN/ALQ－99F。根据系统各指标的能力分析，可求得各个系统的侦察能力CZ、数据处理能力CS及干扰能力CJ，其分析结果如表1所示。

表1 系统性能分析

另假设各随队支援干扰吊舱的平均无故障时间MTBF均为20 h，平均维修时间MTTR为1.5 h，完成作战任务持续时间为2 h。根据上述模型可知系统的有效性向量和可信性矩阵分别为

再利用ADC模型求出整个系统的综合能力。其分析结果如表2所示。

表2 系统的综合能力分析

通过分析可以看出，我国随队支援干扰吊舱在总体效能上已经比美国的E/A－6B所挂载的AN/ALQ－99D吊舱高，但距离E/A－18G的AN/ALQ－99F仍有一定差距。另外，上述评估是建立在所有吊舱的平均故障时间MTBF与平均维修时间MTTR均相等的情况下，而在实际中，由于美国发达的工业技术，其平均故障时间MTBF比中国长，而对应的平均维修时间MTTR比我国短，因此其整体效能应该在此基础上有一定的提升，这也反映了我国在电子技术方面与美国的差距。

3 结束语

对随队支援干扰机的基本效能进行了分析研究。运用ADC法对随队支援干扰的基本效能进行了建模并仿真，以系统化的观点，全面评估了随队支援干扰机的效能，为随队支援干扰机效能研究提供了一种新的研究思路。由于在此之前还没有针对随队支援干扰机的效能进行全面的研究，加之对该装备的效能研究是一个巨大的系统工程。论文在一些方面的研究还不够深入和完善，今后将进行更加深入的研究。

［1］骆鲁秦.雷达干扰原理［M］.长春:空军航空大学出版社，2010.

［2］郭齐胜.装备效能评估概论［M］.北京:国防工业出版社，2005.

［3］宋朝河.基于ADC模型的雷达侦察效能分析［J］.四川兵工学报，2011，32(1):117 －119.

［4］何友，修建娟，张晶炜.雷达数据处理及应用［M］.北京:电子工业出版社，2006.

［5］宋道军，张安.空袭突防作战中雷达对抗作战效能评估研究［J］.弹箭与制导学报，2007，25(4):991 －993.