基于AHP模糊综合评价法的辐射源威胁等级评估

陈雅雯等

摘 要： 在网络攻击掩护战机突防的网电对抗战场中，如何对目标组网雷达的威胁度进行科学的评估，是网电对抗作战指挥的重要环节。根据组网雷达辐射源威胁等级评估指标体系，结合层次分析法（AHP）和模糊综合评价法的优点，借助AHP计算指标权重的优势，将定量与定性相结合，对组网雷达威胁度进行评估，为网络攻击选择目标提供了理论依据。仿真结果验证了该算法的正确性与有效性。

关键词： 网电对抗； 组网雷达； 威胁评估； 层次分析法； 模糊综合评价法

中图分类号： TN95?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）19?0021?04

Threat degree assessment of radar radiation source based on

AHP?fuzzy comprehensive evaluation method

CHEN Ya?wen1， XIA Wei?jie1， WU Lian?hui1， ZHOU Meng?xiao1， ZHAI Yu?jia2

（1. Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， Nanjing 210016， China；

2. Jiangsu Air Traffic Management Branch Bureau of CAAC， Nanjing 210000， China）

Abstract： In battlefield of penetration fighter covered by cyber attacks， It is an important part of operational command in cyberspace countermeasures to assess the threat degree of the netted radar system for target scientifically. According to the index system about the threat assessment of radar emitters for netted radar system， an evaluation method with the advantages of AHP and fuzzy comprehensive evaluation method is proposed for the assessment of radar emitters， which calculates the index weights with AHP and combines quantitative and qualitative algorithms. It provided a theoretical basis for selecting the target in cyber attacks. Simulation test shows the correctness and effectiveness of the method.

Keywords： cyberspace countermeasure； netted radar； threat assessment； AHP； fuzzy comprehensive evaluation method

0 引 言

辐射源威胁等级评估是指侦察机利用侦察到的辐射源参数（载频、重复频率、脉冲宽度、方位）来评估威胁等级[1?6]。在网络攻击掩护战机突防的网电对抗战场中，如何对目标组网雷达的威胁度进行科学的评估与排序，是网电对抗作战指挥的重要环节。雷达威胁等级评估的准确性直接影响网电对抗作战指挥决策的正确性。

针对组网雷达辐射源威胁等级的评估目前还鲜有文献研究，也是网电对抗急需解决的问题之一[7]。文献[7]在电子战中用层次分析法（AHP）对组网雷达辐射源威胁度进行评估，但是层次分析法容易受主观影响，而将层次分析法与模糊综合评价法结合起来的评价方法，具有降低加权过程中人为的因素影响，能够弥补单纯使用AHP法的不足缺陷，从 而使评价结果更为合理、可靠[8]。

本文以网络攻击掩护战机突防为背景，当对抗资源以及时间有限时，需根据各雷达对战机的威胁程度，优先选择网络攻击对象，修改威胁度最大的雷达的工作方式，从而降低雷达对战机的威胁。本文结合层次分析法和模糊综合评价法的优点，先采用AHP建立了组网雷达辐射源威胁因素层次结构图，将专家评分法和定量计算相结合对指标进行量化，并求得各指标的权重向量；然后，针对组网雷达中的雷达建立模糊综合评价矩阵，从而对各个雷达进行模糊综合评价，得到组网雷达中各个雷达的威胁等级，为网络攻击选择目标提供了理论支援。

1 组网雷达辐射源威胁评估指标体系[7]

组网雷达辐射源威胁度受多因素影响，找出构成威胁的各主要因素，建立合理的评估指标体系结构是对目标威胁度可靠评估的首要依据基础[9]。在网电对抗中，通过各种电子侦察手段可以探测出目标组网雷达辐射源的工作参数，并由此建立出评估指标体系。组网雷达辐射源威胁度评估的指标体系结构如图1所示。

1.1 威胁度评估指标体系分析

根据作战要求，组网雷达辐射源威胁度评估指标可以分为辐射源战术威胁、辐射源探测威胁和辐射源对雷达网的贡献能力3个一级指标和10个二级指标。

战术威胁主要是指战机突防过程中，由组网雷达系统中各单部雷达与战机的相对位置以及发射的信号强度而造成的威胁。一般而言，雷达与战机距离越近，飞行方向夹角越小，发射的信号强度越大，则造成的威胁越大。

探测威胁主要是指组网雷达系统中各单部雷达的探测能力对战机的威胁。根据可侦察到的雷达参数可以分为数据率、波束宽度和波形特征。其中数据率越高，波束宽度越窄，雷达体制越先进，则对战机的威胁越大。

辐射源对雷达网的贡献能力是指组网雷达中单部雷达对整体系统性能优势产生的影响。显然，频率贡献因子、空域贡献因子、极化贡献因子越大，雷达体制越先进，该雷达的威胁度越高。

1.2 评估指标量化

在组网雷达威胁度评估指标体系中，有些指标是定性指标，而有些则是定量指标，需要对其进行规范化处理来消除不同量纲的影响。

定量指标是可以准确数量定义的考核指标。在图1给出的评估指标体系中，相对方位、相对距离、波束宽度、频域贡献因子以及极化贡献因子等属于定量指标，本文采用文献[7]给出的量化模型，以相对方位、波束宽度、频域贡献因子和极化贡献因子为例，给出量化公式。

（1） 相对方位量化公式

相对方位[θ]是指战机飞行方向与雷达之间的夹角。一般而言，相对方位越小，威胁度越大，所以相对方位的量化公式为：

[υθ=（180-θ）180] （1）

（2） 波束宽度量化公式

波束宽度指雷达主波束的宽度。可取最大值为[10°]，最小值为[0.1°]，波束宽度的量化公式为：

[υΔθ=（10-Δθ）9.9] （2）

（3） 频率贡献因子量化公式

在由[N]部雷达组成的雷达网中，每部雷达带宽为[Δfn，][i=1，2，…，N]，那么雷达网频谱宽度为：

[B=i=1NΔfn] （3）

则第[i]部雷达的频率贡献因子为：

[υf=ΔfnB] （4）

（4） 极化贡献因子量化公式

雷达的发射波一般有垂直极化、水平极化、圆极化和椭圆极化等极化方式，因此，极化贡献因子可以定义为该部雷达的极化方式数目与整个雷达网的极化方式数目之比，即：

[υj=nm] （5）

对于不可以准确数量定义的定性指标，如雷达体制和波形特征，则可以通过采用专家打分法，根据各雷达在组网雷达系统中的重要性对其进行量化。

2 基于AHP模糊综合评价法的辐射源威胁等

级评估算法

层次分析法和模糊综合评价法在解决多因素的复杂问题时各有优劣势。层次分析法客观性较高，但当决定因素过多时，标度工作量非常大，使得标度过程复杂且易判断混乱；而模糊综合评价法工作量较小，但主观性大。为了提高评估效率和准确度，应把两种方法相结合作为辐射源威胁等级评估算法[10]。

2.1 AHP法确定指标权重

2.1.1 建立递阶层次结构模型

根据组网雷达辐射源的属性，将评价因素分类组合，形成层次结构，如图1所示。

2.1.2 构造各层次判断矩阵

采用1～9标度理论，对同层因素两两比较建立判断矩阵。对图1二级指标进行比较，得到判断矩阵[A，][B，][C：]

[A=115135133131，B=123121213121，C=112213213112131133131]

对一级指标进行比较，得到判断矩阵[D]：

[D=12112113131]

2.1.3 计算各指标相对权重向量

对于判断矩阵：

[P=（pij）n×n=p11p12…p1np21p22…p2n????pn1pn2…pnn]

各指标相对权重向量为：

[W=（w1，w2，…，wn）T] （6）

其中：

[wi=j=1npijni=1nj=1npijn， i=1，2，…，n]

因此可以得到上述四个判断矩阵的权重向量为：

[W1=0.104 70.637 00.258 3，W2=0.539 60.297 00.163 4，W3=0.167 30.344 50.106 90.381 3，W4=0.387 40.169 20.443 4]

2.1.4 一致性检验

采用层次分析法时，需要对判断矩阵[P]进行一致性检验，计算判断矩阵[P]的最大特征根[λmax，]并计算一致性指标[CI：]

[CI=（λmax-n）（n-1）] （7）

并求得一致性比例[CR：]

[CR=CIRI] （8）

其中，[RI]的值见表1。

表1 平均随机一致性指标[RI]

[阶数＼&[RI]＼&阶数＼&[RI]＼&1＼&0.00＼&5＼&1.12＼&2＼&0.00＼&6＼&1.24＼&3＼&0.58＼&7＼&1.32＼&4＼&0.90＼&8＼&1.41＼&]

当[CR<0.10]时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵做适当修正。

根据式（7）对上述四个判断矩阵进行一致性判断，各判断矩阵的[CR]值均小于[0.10]，说明2.1.2节构造的判断矩阵满足一致性要求。

2.2 模糊综合评价

2.2.1 确定模糊综合评价矩阵

根据1.2节的知识，分别采用量化公式和专家打分法对每个需要进行威胁等级评估的雷达进行指标量化，得到模糊综合评价矩阵[R。]

2.2.2 综合评价

对于图1所示的指标评价体系，某部雷达的模糊一级综合评价的公式为：

[Bi=WTi?Ri] （9）

式中：[Bi]为一级指标中第[i]个指标所包含的下级因素对其综合模糊运算结果；[Wi]为一级指标中第[i]个指标下级因素权重向量；[Ri]为一级指标中第[i]个指标下级因素的模糊评价矩阵；运算符“[?]”为合成算子，此处取普通矩阵算法。

该部雷达的二级综合评价公式为：

[B=WT?R] （10）

式中：[B]为一级指标的模糊运算结果；[W]为一级指标的权重向量；[R]为一级指标的模糊评价矩阵，即：

[R=B1B2B3] （11）

3 实例分析

在某次网电对抗中，突防飞机欲穿越区域共有5台雷达组网，用电子侦察手段得到的各雷达的参数见表2。

用1.2节的量化公式和专家打分法对每个雷达进行指标量化，见表3。

表3 组网雷达各雷达量化指标

由模糊综合评价法可以知道，权重值越大说明该雷达的威胁度越大，因此，雷达Ⅱ的威胁级别最高，其次是雷达Ⅰ、雷达Ⅴ、雷达Ⅲ、雷达Ⅳ。从表3可知，雷达Ⅲ和雷达Ⅳ的体制和探测能力相同，并且在组网雷达系统中的贡献能力也相同，但是由于雷达Ⅲ对突防飞机的辐射战术威胁更高，所以其最终的威胁度也比较高。因此，可以看出该组网雷达辐射源威胁等级评估方法适用于网电对抗战机突防情况。

4 结 语

本文研究了网络攻击掩护战机突防背景下的组网雷达辐射源威胁等级评估，提出了基于AHP的模糊综合评价法的辐射源威胁等级评估算法，该方法借助于AHP计算指标权重的优势，将定量与定性相结合，合理处理了指标因素的不确定性。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性，为网络攻击选择目标提供了理论依据。

注：本稿为江苏高校优势学科建设工程资助项目。

参考文献

[1] 兰俊杰，陈蓓，王敏.雷达组网系统辐射源威胁度评估[J].航天电子对抗，2010（3）：61?64.

[2] 王建钢，耿德仁，李善武.基于多属性决策的辐射源威胁等级判别方法[J].电子信息对抗技术，2011，26（1）：73?76.

[3] 裴立彬，刘春生，张剑云.一种估计雷达辐射源威胁等级的新方法[J].雷达科学与技术，2012，10（5）：497?500.

[4] 姚成才，苏同领.基于模糊多属性群组决策的雷达辐射源威胁评估方法[J].舰船电子对抗，2012，35（4）：34?38.

[5] 赵星辰，吴军，许蕴山，等.基于层次分析法的辐射源威胁等级评估[J].现代防御技术，2012，40（5）：35?40.

[6] 程良平，朱晓娟，魏琼，等.基于D/S证据理论的辐射源威胁等级评判[J].信息化研究，2012，38（1）：42?45.

[7] 杨士英，陈辉，花良发.突防过程中组网雷达辐射源威胁等级评估[J].雷达科学与技术，2013，11（4）：341?345.

[8] 陈松辉，邱宏理.基于AHP和模糊综合评判法的登陆作战效能分析[J].舰船电子工程，2013，33（2）：91?93.

[9] 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，2008，31（23）：10?12.

[10] 曹毅，赵波，张利锋.基于AHP的软件质量模糊综合评价研究与实现[J].计算机测量与控制，2013，21（12）：3306?3308.

该部雷达的二级综合评价公式为：

[B=WT?R] （10）

式中：[B]为一级指标的模糊运算结果；[W]为一级指标的权重向量；[R]为一级指标的模糊评价矩阵，即：

[R=B1B2B3] （11）

3 实例分析

在某次网电对抗中，突防飞机欲穿越区域共有5台雷达组网，用电子侦察手段得到的各雷达的参数见表2。

用1.2节的量化公式和专家打分法对每个雷达进行指标量化，见表3。

表3 组网雷达各雷达量化指标

由模糊综合评价法可以知道，权重值越大说明该雷达的威胁度越大，因此，雷达Ⅱ的威胁级别最高，其次是雷达Ⅰ、雷达Ⅴ、雷达Ⅲ、雷达Ⅳ。从表3可知，雷达Ⅲ和雷达Ⅳ的体制和探测能力相同，并且在组网雷达系统中的贡献能力也相同，但是由于雷达Ⅲ对突防飞机的辐射战术威胁更高，所以其最终的威胁度也比较高。因此，可以看出该组网雷达辐射源威胁等级评估方法适用于网电对抗战机突防情况。

4 结 语

本文研究了网络攻击掩护战机突防背景下的组网雷达辐射源威胁等级评估，提出了基于AHP的模糊综合评价法的辐射源威胁等级评估算法，该方法借助于AHP计算指标权重的优势，将定量与定性相结合，合理处理了指标因素的不确定性。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性，为网络攻击选择目标提供了理论依据。

注：本稿为江苏高校优势学科建设工程资助项目。

参考文献

[1] 兰俊杰，陈蓓，王敏.雷达组网系统辐射源威胁度评估[J].航天电子对抗，2010（3）：61?64.

[2] 王建钢，耿德仁，李善武.基于多属性决策的辐射源威胁等级判别方法[J].电子信息对抗技术，2011，26（1）：73?76.

[3] 裴立彬，刘春生，张剑云.一种估计雷达辐射源威胁等级的新方法[J].雷达科学与技术，2012，10（5）：497?500.

[4] 姚成才，苏同领.基于模糊多属性群组决策的雷达辐射源威胁评估方法[J].舰船电子对抗，2012，35（4）：34?38.

[5] 赵星辰，吴军，许蕴山，等.基于层次分析法的辐射源威胁等级评估[J].现代防御技术，2012，40（5）：35?40.

[6] 程良平，朱晓娟，魏琼，等.基于D/S证据理论的辐射源威胁等级评判[J].信息化研究，2012，38（1）：42?45.

[7] 杨士英，陈辉，花良发.突防过程中组网雷达辐射源威胁等级评估[J].雷达科学与技术，2013，11（4）：341?345.

[8] 陈松辉，邱宏理.基于AHP和模糊综合评判法的登陆作战效能分析[J].舰船电子工程，2013，33（2）：91?93.

[9] 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，2008，31（23）：10?12.

[10] 曹毅，赵波，张利锋.基于AHP的软件质量模糊综合评价研究与实现[J].计算机测量与控制，2013，21（12）：3306?3308.

该部雷达的二级综合评价公式为：

[B=WT?R] （10）

式中：[B]为一级指标的模糊运算结果；[W]为一级指标的权重向量；[R]为一级指标的模糊评价矩阵，即：

[R=B1B2B3] （11）

3 实例分析

在某次网电对抗中，突防飞机欲穿越区域共有5台雷达组网，用电子侦察手段得到的各雷达的参数见表2。

用1.2节的量化公式和专家打分法对每个雷达进行指标量化，见表3。

表3 组网雷达各雷达量化指标

由模糊综合评价法可以知道，权重值越大说明该雷达的威胁度越大，因此，雷达Ⅱ的威胁级别最高，其次是雷达Ⅰ、雷达Ⅴ、雷达Ⅲ、雷达Ⅳ。从表3可知，雷达Ⅲ和雷达Ⅳ的体制和探测能力相同，并且在组网雷达系统中的贡献能力也相同，但是由于雷达Ⅲ对突防飞机的辐射战术威胁更高，所以其最终的威胁度也比较高。因此，可以看出该组网雷达辐射源威胁等级评估方法适用于网电对抗战机突防情况。

4 结 语

本文研究了网络攻击掩护战机突防背景下的组网雷达辐射源威胁等级评估，提出了基于AHP的模糊综合评价法的辐射源威胁等级评估算法，该方法借助于AHP计算指标权重的优势，将定量与定性相结合，合理处理了指标因素的不确定性。仿真结果验证了该算法的正确性和有效性，为网络攻击选择目标提供了理论依据。

注：本稿为江苏高校优势学科建设工程资助项目。

参考文献

[1] 兰俊杰，陈蓓，王敏.雷达组网系统辐射源威胁度评估[J].航天电子对抗，2010（3）：61?64.

[2] 王建钢，耿德仁，李善武.基于多属性决策的辐射源威胁等级判别方法[J].电子信息对抗技术，2011，26（1）：73?76.

[3] 裴立彬，刘春生，张剑云.一种估计雷达辐射源威胁等级的新方法[J].雷达科学与技术，2012，10（5）：497?500.

[4] 姚成才，苏同领.基于模糊多属性群组决策的雷达辐射源威胁评估方法[J].舰船电子对抗，2012，35（4）：34?38.

[5] 赵星辰，吴军，许蕴山，等.基于层次分析法的辐射源威胁等级评估[J].现代防御技术，2012，40（5）：35?40.

[6] 程良平，朱晓娟，魏琼，等.基于D/S证据理论的辐射源威胁等级评判[J].信息化研究，2012，38（1）：42?45.

[7] 杨士英，陈辉，花良发.突防过程中组网雷达辐射源威胁等级评估[J].雷达科学与技术，2013，11（4）：341?345.

[8] 陈松辉，邱宏理.基于AHP和模糊综合评判法的登陆作战效能分析[J].舰船电子工程，2013，33（2）：91?93.

[9] 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，2008，31（23）：10?12.

[10] 曹毅，赵波，张利锋.基于AHP的软件质量模糊综合评价研究与实现[J].计算机测量与控制，2013，21（12）：3306?3308.