电子防空作战中雷达对抗目标威胁分析与评估

金 朝，刘洪亮，刘道伟，王成威

（中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

电子防空作战中雷达对抗目标威胁分析与评估

金 朝，刘洪亮，刘道伟，王成威

（中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

针对电子防空作战雷达对抗力量在指挥与运用中面临的目标威胁评定问题，首先从技术、战术、动态和静态等方面全面分析了雷达对抗目标的威胁因素，其次，运用可拓学的多目标优化理论和运筹学中的理想决策法的原理和方法，提出了一种新的基于物元矩阵的理想决策模型，最后，实例验证表明该模型可行、有效，便于计算机辅助决策，为雷达对抗目标威胁评估提供一种新途径，可为指挥员对空情威胁做出正确判断提供支持。

电子防空，雷达对抗，威胁评估，物元模型，理想决策

0 引言

由于现代空袭武器和作战平台信息化水平和作战能力的大幅提升，复杂电磁环境下的防空作战，正逐步由火力防空向火力与电子联合防空转变，并且电子防空的地位和作用日益凸显。在电子防空作战中，要面临敌方预警、火控、制导、轰炸瞄准、导航、地形回避等多种雷达的威胁［1］，在雷达对抗力量的指挥与运用中，实时、准确地判断各个目标辐射源的威胁等级，对合理高效地分配电子干扰资源非常重要，因此，如何全面、定量地对各种辐射源的威胁等级进行建模、分析和评估，成为电子防空雷达对抗领域亟需解决的问题。

1 雷达对抗目标威胁因素分析

由于现代空袭中雷达信号复杂多元且空袭武器平台一般具有隐身性和高机动性的特点，空袭作战体现出更高的技战术水平，因此，在电子防空雷达对抗作战中，对雷达辐射源目标的威胁评估要依据敌我雷达及雷达对抗装备性能、敌作战企图、我方重点保卫目标和敌我双方的作战策略等多方面因素，以定量形式对敌方威胁程度作出评估和分析。可以说，辐射源威胁等级评估是一个多属性决策问题，影响因素既包括装备性能、信号特性等技术因素，也包括作战企图、作战策略等战术因素，既有静态因素，也有动态因素，因此，综合考虑这几方面的因素，影响雷达辐射源威胁等级的因素主要包括：

＞辐射源距离

＞辐射源速度

＞辐射源高度

＞辐射源平台类型

＞预攻击对象的重要程度

＞辐射源平台进攻夹角

＞辐射源信号特性

上述前6项属于战术因素，由侦察设备或防空雷达直接得出，其中预定攻击目标的重要程度根据防空方的战场态势得出，第7项为技术因素，它由探测到的雷达信号的载频、重频、脉宽、方位等属性参数得出。

2 基于物元矩阵和理想决策模型的威胁评估

雷达对抗目标威胁等级评估是一个典型的多属性决策问题，本文将可拓学的多目标优化理论［2］和运筹学中的理想决策法［3］组合起来，提出一种新的基于物元矩阵的理想决策模型，用于雷达对抗目标威胁评估领域。

利用物元分析法建立多指标属性参数的综合评判物元矩阵模型，依据理想决策原理，找出有限方案中的最优方案和最劣方案，构成一个决策空间，将各待评估方案的实际解与理想解和负理想解作比较，若某一方案的解最靠近理想解，同时又远离负理想解，则该解为方案集中的最优解，所对应的方案即为最优方案。评估算法的一般步骤如下：

步骤1：建立威胁目标物元模型

建立决策模型的首要问题是确定目标集与属性集。设目标集为A{A1，A2，A3，…，An，}，属性集为G {G1，G2，G3，…，Gm，}，Y={vij}表示目标集A关于指标集G的决策矩阵，其中，vij=fi（xj），（i=1，2，…，n，j=1，2，…，m）为目标Ai对指标Gj的属性值，指标权重向量定义为W={w1，w2，w3，…，wTm，}且wi≥0，（i=1，2，…，m），。目标Ai的指标物元矩阵表示为：

步骤2：建立威胁因素指标判定模型

由于各指标的含义不同，造成各个指标的量纲各异，为了使各指标有公度性，在综合评价前必须把这些分指标按某种效用函数归一化到某一无量纲区间，显然，构造不同的效用函数将直接影响最终的评价结果。目前效用函数大多采用［0，1］区间方法。依据物元分析理论，针对各影响因素特点，构造效用函数μij=k（vij）作为威胁因素判定模型，并将各指标进行标准化处理。

对雷达对抗系统来说，影响辐射源威胁程度的因素有如下10项：辐射源距离、辐射源速度、辐射源高度、辐射源平台类型、预攻击对象的重要程度、辐射源平台进攻夹角以及辐射源信号的重频、方位、脉宽和载频。

①辐射源距离威胁判定模型

辐射源的距离越近，对我防护目标的威胁越大，因此，可视其为成本型指标［4］，威胁判定模型可选取为：

式中，μi1为辐射源距攻击目标的距离，Rmax，Rmin分别为所有辐射源距攻击目标距离的最大值和最小值。

②辐射源速度威胁判定模型

辐射源的速度越快，我方越难以对其实施拦截，对我方的威胁越大，因此，可视其为效益型指标［4］，威胁判定模型可选取为：

式中，μi2为辐射源的速度，Vmax，Vmin分别为所有辐射源速度的最大值和最小值。

③辐射源高度威胁判定模型

辐射源的高度越低，越容易突破我方防御体系，对我方的威胁越大，因此，可视其为成本型指标，威胁判定模型可选取为：

式中，μi3为辐射源的高度，Hmax，Hmin分别为所有辐射源高度的最大值和最小值。

④辐射源平台类型威胁判定模型

敌空袭作战的辐射源平台不同，造成的威胁也不同，可用专家打分法确定平台类型属性值，这里给出辐射源平台类型威胁判定模型的参考值：

⑤预攻击对象重要程度威胁判定模型

空袭的性质和规模不同，预定攻击对象的类型和重要性排序就会不同。可用专家打分法确定其属性值，这里给出预定攻击目标重要性威胁判定模型的参考值［5］：

⑥辐射源平台进攻夹角威胁判定模型

以指挥员指定敌方主要来袭方向为基线，顺时针方向为正，规定敌方空袭目标与基线之间的夹角为辐射源平台进攻夹角。当进攻夹角在-22.5°～22.5°区间时，对我保卫目标形成中等以上威胁，进攻角的绝对值越小，威胁程度越大。进攻角超出此区间范围时，目标对我保卫目标的威胁度在中等左右。建立进攻夹角隶属度函数［6］：

⑦辐射源信号载频威胁判定模型

辐射源信号的载频是识别辐射源类型的重要的信息之一。一般来说，对空警戒雷达载波使用米波、分米波波段，导弹攻击雷达及未制导雷达等使用毫米波段。通常，载频越高，威胁越大。其威胁判定模型可选取为：

式中，μi7为辐射源信号的载频，Fmax，Fmin分别为所有辐射源信号载频的最大值和最小值。

⑧辐射源信号重频威胁判定模型

辐射源信号的重频是确定其性能的重要参数之一，重频较低的辐射源一般为远程警戒雷达，威胁较低。重频较高的辐射源则一般可评估为威胁较高的近程制导或跟踪雷达。也就是说，重频越高，威胁越大。一般来说，重频小于0.1 kHz时，威胁程度很小，几乎可以忽略不计，但当重频超过0.1 kHz时，则威胁随重频的增大而增大［7］。因此，其威胁判定模型可选取为：

⑨辐射源信号脉宽威胁判定模型

辐射源信号的脉宽对于脉冲雷达来说是确定其最小作用距离和距离分辨率的重要参数。通常脉冲宽度越窄，雷达的最小作用距离越大、距离分辨率越高，威胁程度越高［8］。脉宽威胁判定模型可选取为：

⑩辐射源信号方位威胁判定模型

辐射源信号方位信息是指侦察到的辐射源的来波方向及其方位的变化情况。辐射源方位的变化方式通常有3种：方位不变、方位瞬变和方位慢变。辐射源方位不变，表示已锁定或跟踪到我方目标，威胁最大；方位瞬变表示敌攻击意图不明确或处于搜索状态，威胁较小［9］。因此，方位威胁判定模型可表示为：

步骤3：建立威胁目标标准物元矩阵

目标标准物元矩阵是对目标指标矩阵进行标准化处理后的物元矩阵。则目标Ai的标准物元矩阵为：

步骤4：确定正/负理想域A+和A-的威胁目标物元矩阵U+和U-

式中，μj+=maxμim，μj-=minμim。

步骤5：建立目标Ai到正/负理想域A+和A-的距离矩阵。

步骤6：确定权重向量WT，常用的权重确定方法有集值统计法、模糊区间法、熵权法、层次分析法等，结合本问题的实际，可利用一致性排序方法确定威胁因素权重，具体方法参考文献［9］。

步骤7：距的计算，计算目标Ai到A+和A-的距d（A+，Ai）和d（A-，Ai）

步骤8：建立决策模型，计算目标Ai到A+的相对贴近度Ci。

相对贴近度Ci反映了目标解靠近正理想解，同时远离负理想解的程度，Ci的值越大，表明目标Ai的威胁越大。

3 仿真验证实例

假设在电子防空作战中侦测到4批雷达目标，各目标的威胁指标参数如表1所示。

表1 目标威胁因素属性参数

第1步：确定目标物元模型Y1，Y2，Y3，Y4，以Y1为例：

第2步：依据威胁因素指标判定模型，对各威胁指标做标准化处理，确定目标标准物元模型U1，U2，U3，U4，以U1为例：

第3步：确定正/负理想域A+和A-的威胁目标物元矩阵U+和U-：

第4步：确定目标Ai到正/负理想域A+和A-的距离矩阵；

第5步：确定威胁指标权重向量WT，计算目标A1，A2，A3，A4到A+和A-的距，得：

第6步：计算目标A1，A2，A3，A4到A+的相对贴近度，得：C1=0.889，C2=0.284，C3=0.668，C4=0.316，由计算结果可知，4批目标的威胁排序关系为：A1＞A3＞A4＞A2。

4 结束语

雷达对抗作为电子防空作战中不可缺少的作战行动，其作用和地位日益突出，雷达干扰目标威胁评估与判定是干扰资源分配与干扰决策的基础和条件。本文将可拓学的多目标优化理论和运筹学中的理想决策法组合起来，提出一种新的基于物元矩阵和理想决策的威胁评估模型，实例分析说明，该评估模型可操作性好，克服了决策中人为因素影响大的缺点，为雷达对抗目标威胁评估问题提供了一条新的途径。

［1］李亚楠.战场侦查警戒信息融合仿真系统及其关键技术研究［D］.长沙：国防科技大学，2005：28-29.

［2］蔡文.物元模型及其应用［M］.北京：科学技术出版社，2001.

［3］钱钢.三种基于理想点的不确定多属性决策优化模型［J］.系统工程与电子技术，2003，25（5）：1-3.

［4］李登峰.模糊多指标多人决策与对策［M］.北京：国防工业出版社，2003.

［5］解付强.辐射源威胁评估的一种新方法［J］.指挥控制与仿真，2009（1）：67-69.

［6］熊平，隋毅.要地防空作战威胁评估的多属性决策方法［J］.桂林空军学院学报，2004（1）：62-65.

［7］闫冲冲，郝永生.基于层次分析法（AHP）的空中目标威胁度估计［J］.计算技术与自动化，2011，30（2）：118-121.

［8］张善，李银萍.一种防卫系统目标威胁评估方法［J］.现代雷达，2010，32（9）：6-9.

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

Analysis and Assessment of Radar-Countermeasure Target Threaten in Electronic Air-Defense Operation

JIN Zhao，LIU Hong-liang，LIU Dao-wei，WANG Cheng-Wei
（EETC，Luoyang 471003，China）

In order to study threaten assessment of the target which radar-countermeasure forces are confronted with in electronic air-defense operation，the paper firstly analyzes the threaten factors in radar-countermeasure target from technic，tactics，dynamic，static，etc.Secondly，a new decision-making model based on matter-element matrix is established using the theory of multiple indexes optimizing in extensive research and ideal decision-making method in operational research.Finally，the real-life example demonstrated that the model proposed in this paper is feasible，effective and fit for computeraid-decision，it provides an approach for threaten assessment of radar-countermeasure target and also provides scientific basis for commanders to make right decisions against air-attack threatens.

electronic air-defense，radar-countermeasure，threaten assessment，matter-element model，ideal decision-making

TN974

A

1002-0640（2015）05-0108-04

2014-03-02

2014-04-21

金 朝（1979- ），男，河南开封人，工程师。研究方向：电子对抗实验训练。