徐　沙，張　潔

(中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089)

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·試驗(yàn)與評估·

一種基于層次分析法的雷達(dá)抗干擾效能評估方法

徐沙，張潔

(中國飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089)

通過對層次分析法的理論和模型的分析，確定了基于戰(zhàn)術(shù)原則的評估因子，給出了各個因子的矩陣設(shè)置，一致性檢驗(yàn)計算出了各因子的權(quán)重。結(jié)合某型雷達(dá)抗干擾飛行試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，給出了某型雷達(dá)工作于不同模式下的抗干擾效能評估結(jié)果。

層次分析法；戰(zhàn)術(shù)原則；雷達(dá)抗干擾

0　引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，雷達(dá)對抗[1]已成為一個重要的作戰(zhàn)組成部分。而在雷達(dá)的設(shè)計定型試飛中，如何對被試?yán)走_(dá)的抗干擾性能進(jìn)行充分而合理的評估，一直是各方關(guān)注的重點(diǎn)。由于空中測試空間有限，測試手段和設(shè)備受到極大限制，目前定型試飛中一般僅能獲取雷達(dá)總線參數(shù)、干擾/目標(biāo)機(jī)位置數(shù)據(jù)以及載機(jī)的位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)。因此，采用實(shí)際試飛數(shù)據(jù)，使用雷達(dá)作用距離和測量精度等典型戰(zhàn)術(shù)參數(shù)作為雷達(dá)抗干擾能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)成為了最佳的選擇。

本文以現(xiàn)代雷達(dá)抗干擾試飛中所獲取各戰(zhàn)術(shù)參數(shù)為因子，提出一種基于層次分析法(AHP)的雷達(dá)抗干擾效能評估方法，不僅可以檢驗(yàn)各種戰(zhàn)術(shù)參數(shù)在雷達(dá)抗干擾效能中的重要程度，而且可以快捷地完成主要運(yùn)算過程，提高評估判斷的效率。

1　層次分析法模型介紹1.1　建立遞階層次結(jié)構(gòu)

首先把非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜系統(tǒng)問題分解成組成系統(tǒng)的元素的若干部分，如準(zhǔn)則、屬性、方案等；然后把這些元素分組形成互不相交的遞階層次，即上一層次支配著相鄰的下一層次的全部或部分元素。

層次一般分為3類：頂層、中間層和最低層。頂層即總目標(biāo)層，是指所需解決問題的總要求，只有一個元素；中間層可包含若干個層次元素，為實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)，例如子準(zhǔn)則、約束等；最低層稱為方案層，是指能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)則的各種措施、方法和備選方案。

1.2構(gòu)造判斷矩陣

在明確上層和下層元素間的隸屬關(guān)系，進(jìn)而建立起遞進(jìn)的層次結(jié)構(gòu)，然后明確在單一準(zhǔn)則支配下的上層元素后，下一層次元素權(quán)重的計算方法如下：

假設(shè)以頂層元素C為準(zhǔn)則，其支配的下一階層元素為f1,f2,…,fn。

1)判斷矩陣的構(gòu)建

(1)

式中，aij為元素fi與fj相對于C的重要性的1-9標(biāo)度量化值，由表1量化得出。

表1　1-9標(biāo)度量化值

2)將判斷矩陣A=(aij)n×n按列歸一化

(2)

3)按行加總

(3)

4)求取權(quán)重系數(shù)

將式(3)所得歸一化后即可得：

(4)

5)最大特征根的求解

(5)

權(quán)重向量等于矩陣A的最大特征根λmax對應(yīng)的特征向量ω。

1.3檢驗(yàn)一致性

判斷矩陣不可能具有完全一致性[2]，所以構(gòu)建完成的判斷矩陣需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，步驟如下：

1)一致性指標(biāo)C.I的計算。

(6)

2)平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.I的獲得，可通過表2查找得到。

表2　平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

3)一致性比例C.R的計算。

(7)

當(dāng)C.R<0.1時，即要求專家判斷的一致性與其他非專業(yè)人員隨機(jī)判斷的一致性之比小于10%時，認(rèn)為一致性判斷是可以接受的[2]。反之，當(dāng)C.R≥0.1時，應(yīng)該對判斷矩陣作適當(dāng)修正，以保持一定程度的一致性。對于1階、2階矩陣，總是完全一致的，此時C.R=0.1。

合成權(quán)重的計算要自上而下地將單準(zhǔn)則權(quán)重進(jìn)行合成，一直到最底層的方案層(或與方案相聯(lián)系的屬性層) ，如下所示：

(8)

2　某型雷達(dá)抗干擾試飛結(jié)果評估

在對某型雷達(dá)進(jìn)行抗干擾能力評估試飛時，進(jìn)行了TAS+HPT、TWS+HPT、RWS+STT三種模式下的抗干擾試飛，根據(jù)戰(zhàn)術(shù)準(zhǔn)則，獲得了多個架次的試飛數(shù)據(jù)。對各架次數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合統(tǒng)計后可以看出，雷達(dá)在各模式下受到干擾后其作用距離、角度精度、速度精度等各項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)均有不同程度的下降，然而并無法直觀地得出雷達(dá)在何種工作模式下其抗干擾能力更為出色的結(jié)論。因此，需要通過對各個戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的因子選取和權(quán)重分配，使其抗干擾能力評估結(jié)論更為直觀。

通過所獲取的數(shù)據(jù)及對各項(xiàng)戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的要求，首先構(gòu)建基于AHP的雷達(dá)抗干擾評估模型。

2.1評估因子的選取及層次結(jié)構(gòu)的建立

通過雷達(dá)在無干擾和有干擾條件下對干擾機(jī)探測和跟蹤距離的數(shù)據(jù)分析，得出雷達(dá)抗干擾性能下降程度因子，細(xì)化為雷達(dá)作用距離下降因子、距離精度下降因子、方位角精度下降因子、俯仰角精度下降因子和速度精度下降因子。其中速度精度下降因子分為4個二級因子，即徑向速度精度下降二級因子、東向速度精度下降二級因子、北向速度精度下降二級因子和天向速度精度下降二級因子：

(9)

(10)

2.2權(quán)重值的計算

使用AHP法對二級8個權(quán)重系數(shù)進(jìn)行計算。通過專家打分，獲得一級和二級因子的兩兩比較矩陣如下：

(11)

(12)

則可得出最終的雷達(dá)抗干擾效能評估模型為：

(13)

2.3效能值最終計算及分析

分別按不同模式將實(shí)際試飛結(jié)果數(shù)據(jù)代入式(13)，并設(shè)K=1000，得：

LETAS+HPT=363.5，LETWS+HPT=506.41，

LERWS+STT=293.91

可以看出，根據(jù)本文所建立的評估模型，有：

由雷達(dá)抗干擾效能值LE的定義可知，雷達(dá)的抗干擾效能指數(shù)與抗干擾能力成正比，即效能值LE越大，則雷達(dá)工作在此種模式下的抗干擾能力越強(qiáng)。

由于數(shù)據(jù)取自同一部雷達(dá)的不同工作模式，因此雷達(dá)體制和抗干擾模式均相同，其抗干擾效能的差別主要來自于雷達(dá)工作模式的區(qū)別。

本次抗干擾效能評估選取了速度欺騙+距離欺騙+窄帶噪聲這種組合模式干擾，在干擾機(jī)對雷達(dá)進(jìn)行干擾時，這3種干擾樣式均需對雷達(dá)信號進(jìn)行偵收，速度欺騙針對速度波門釋放拖引信號，距離欺騙針對距離波門釋放拖引信號，而窄帶噪聲則需接收雷達(dá)信號后跟蹤雷達(dá)頻率至工作頻率釋放窄帶干擾。

由于雷達(dá)工作在TWS+HPT模式時其主瓣波束并不對準(zhǔn)目標(biāo)，而是在空間中不斷掃描，通過數(shù)據(jù)積累來形成目標(biāo)航跡，類似地面警戒雷達(dá)或預(yù)警雷達(dá)的工作方式，因此干擾機(jī)缺少足夠時間來偵收雷達(dá)信號，使其欺騙信號無效或窄帶噪聲不能對準(zhǔn)雷達(dá)工作頻率；而由于波束方向不停的變化，干擾機(jī)的欺騙信號和窄帶噪聲很難通過雷達(dá)主瓣進(jìn)入接收機(jī)，因此雷達(dá)的抗干擾能力最強(qiáng)，但其在無干擾的情況下其精度最低。

當(dāng)雷達(dá)工作在TAS+HPT模式時，利用相控陣?yán)走_(dá)波束的捷變性，使主瓣波束在單位時間內(nèi)一小部分時間跟蹤目標(biāo)，絕大部分時間對空間進(jìn)行掃描，因此在主瓣波束對準(zhǔn)干擾機(jī)的時刻，干擾機(jī)利用這一小段時間可完成偵收和釋放欺騙/窄帶噪聲信號，并通過雷達(dá)主瓣進(jìn)入接收機(jī)。因此其抗干擾能力相對TWS+HPT模式要弱。

當(dāng)雷達(dá)工作在RWS+STT模式時，由于跟蹤后雷達(dá)持續(xù)照射目標(biāo)，使得干擾機(jī)有充分的時間對雷達(dá)信號進(jìn)行偵收，且其釋放的所有信號均可輕易通過雷達(dá)主瓣進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)，因此其抗干擾能力是這三種模式中最差的。

由以上分析可知，本文提出的雷達(dá)抗干擾效能評估方法得出的計算結(jié)果與實(shí)際情況基本相符，符合雷達(dá)與干擾機(jī)對抗原理。

3　結(jié)束語

本文使用AHP法建立起根據(jù)戰(zhàn)術(shù)原則確定的雷達(dá)抗干擾效能評估模型，利用某型雷達(dá)抗干擾試飛所獲取的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)對該模型進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果說明該模型具備一定的可用性，可對雷達(dá)在不同模式下的抗干擾能力給出具有明顯區(qū)分性的效能評估結(jié)果，且結(jié)果與真實(shí)雷達(dá)工作情況相符。該模型對后續(xù)型號雷達(dá)的抗干擾試飛和雷達(dá)的整體效能評估模型的建立均具備一定的借鑒意義。■

[1]趙國慶.雷達(dá)對抗原理[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,1999.

[2]王國玉,汪連棟.雷達(dá)電子戰(zhàn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真與評估[M] .北京:國防工業(yè)出版社, 2004.

[3]和偉,萬宜春.基于改進(jìn)型AHP算法的雷達(dá)對抗效能評估與仿真[J].航天電子對抗，2015,31 (1):51-54.

An evaluation method of radar anti-jamming efficiency based on analytical hierarchy process

Xu Sha, Zhang Jie

(Chinese Flight Test Establishment,Xi’an 710089,Shanxi,China)

Based on the analysis of the theory and model of the analytic hierarchy process, the evaluation factors of the tactical principles are determined, the matrix of factors is setted, the consistency is tested and the weight of each factor is calculated. Using the data of one type radar anti jamming flight test, the evaluation results of the anti jamming effectiveness of the radar work in different modes are presented.

analytical hierarchy process;tactical principle;radar anti-jamming

2016-02-23；2016-03-14修回。

徐沙(1983-)，男，工程師，碩士，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)與電子戰(zhàn)。

TN97

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