歐陽志宏, 丁 鋒, 馬 奎

(國防科技大學(xué)電子對抗學(xué)院，合肥 230037)

0 引言

電子對抗目標(biāo)識別與威脅評估是電子干擾指揮決策的基礎(chǔ)和依據(jù)，影響著干擾目標(biāo)分配的準(zhǔn)確程度以及干擾效能的發(fā)揮程度[1]。區(qū)域電子防空光電對抗目標(biāo)主要是空襲戰(zhàn)機(jī)和光電精確制導(dǎo)武器，干擾直接對象是機(jī)載光電觀瞄設(shè)備和光電制導(dǎo)武器導(dǎo)引頭。然而，由于空中目標(biāo)進(jìn)襲速度極快，在沒有情報支援的情況下，光電對抗偵察手段難以及時發(fā)現(xiàn)并捕捉目標(biāo)光學(xué)特征，即使發(fā)現(xiàn)目標(biāo),由于信息積累較少，目標(biāo)識別和威脅評估的準(zhǔn)確度也不高，必然導(dǎo)致干擾目標(biāo)分配合理性和實(shí)時性降低。

現(xiàn)有的目標(biāo)識別方法多是通過對比目標(biāo)觀測數(shù)據(jù)與目標(biāo)特征數(shù)據(jù)庫信息，形成可靠的識別結(jié)果[2-6]。然而，在支援情報受阻、目標(biāo)觀測信息不全面的情況下，只能依據(jù)現(xiàn)有少量目標(biāo)信息進(jìn)行知識推理和行動分析，獲取目標(biāo)類型并預(yù)測目標(biāo)下一步作戰(zhàn)行動。再根據(jù)目標(biāo)識別結(jié)果，以多屬性決策目標(biāo)威脅評估方法為基礎(chǔ)，擴(kuò)充目標(biāo)受擾后效能降低這個威脅評估影響因素，建立區(qū)域電子防空光電對抗目標(biāo)威脅評估模型，以使評估結(jié)果更為科學(xué)。

1 目標(biāo)分析與識別方法

從國際上近幾次局部戰(zhàn)爭可以發(fā)現(xiàn)，源于不同發(fā)射平臺、運(yùn)用光電制導(dǎo)手段的精確制導(dǎo)武器使用比率逐漸增大，已經(jīng)成為區(qū)域電子防空光電對抗的核心作戰(zhàn)對象。光電制導(dǎo)武器在制導(dǎo)方式和平臺來源上存在明顯的多樣性特征。典型代表BGM-109“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈屬于潛射或水面艦艇發(fā)射的遠(yuǎn)程攻擊武器，AS-30L屬于空地激光制導(dǎo)導(dǎo)彈，AGM-65“幼畜”屬于戰(zhàn)機(jī)發(fā)射的近程攻擊武器，其中，A/B型為空地電視制導(dǎo)導(dǎo)彈，D/F型為紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈。此外，對武器機(jī)載平臺光電探測系統(tǒng)的壓制和欺騙也是區(qū)域電子防空光電對抗的重要內(nèi)容，目的是使其無法準(zhǔn)確獲知偵察和打擊目標(biāo)的位置和屬性信息，破壞射擊諸元的完整性。

圖1是典型光電對抗干擾手段與作戰(zhàn)對象的對應(yīng)關(guān)系。可見，應(yīng)對特定目標(biāo)只有正確選擇干擾手段才能實(shí)現(xiàn)有效干擾，這就對目標(biāo)識別的準(zhǔn)確性提出了要求。

圖1 干擾手段與作戰(zhàn)對象對應(yīng)關(guān)系

目標(biāo)識別結(jié)果很大程度上影響著目標(biāo)威脅評估。區(qū)域電子防空光電目標(biāo)識別不僅要識別出目標(biāo)類型(平臺屬性)，還要分析飛機(jī)目標(biāo)的工作狀態(tài)和光電制導(dǎo)武器目標(biāo)的制導(dǎo)方式。目標(biāo)特征信息的可靠來源為上級支援情報，考慮到戰(zhàn)時可能出現(xiàn)信息傳輸鏈路受擾和指揮協(xié)同中斷，只能基于歷史知識或目標(biāo)的其他信息進(jìn)行知識推理和行動分析獲取。

光電對抗偵察系統(tǒng)具有較強(qiáng)的激光告警能力，能夠及時準(zhǔn)確地獲取輻射激光的方位信息和激光信號參數(shù)信息。因此，可以通過目標(biāo)輻射的激光類型來預(yù)測目標(biāo)平臺屬性，并在已知平臺屬性的條件下結(jié)合輻射激光情況，對目標(biāo)具體類型和行動進(jìn)行合理推斷，如表1所示。

表1 目標(biāo)類型與行動的推理結(jié)果

2 威脅評估模型

目標(biāo)威脅評估是干擾目標(biāo)分配的基礎(chǔ)。以往的目標(biāo)威脅評估方法沒有考慮到在目標(biāo)威脅程度確定后己方行動對目標(biāo)威脅度的影響。在區(qū)域電子防空光電對抗干擾環(huán)境下，目標(biāo)受擾后必然引起作戰(zhàn)效能降低，威脅程度隨之下降，具體影響程度由干擾效能輔助分析確定。因此，本文運(yùn)用多屬性決策目標(biāo)威脅評估方法，充分考慮目標(biāo)受干擾程度威脅評估要素，建立區(qū)域電子防空光電對抗目標(biāo)威脅評估模型。目標(biāo)威脅評估的要素與信息來源如表2所示。

表2 目標(biāo)威脅評估要素

建立威脅要素模糊隸屬函數(shù)。對于要素①，飛機(jī)和導(dǎo)彈目標(biāo)作為紅外輻射源，經(jīng)理論推導(dǎo)和約簡近似，其紅外輻射特性在本文場景下的目標(biāo)照度變化ΔRI為

(1)

式中：V為目標(biāo)逼近速度；R為目標(biāo)距離；K為常數(shù)?？梢姡斩仍黾?，變化劇烈，表明目標(biāo)正高速逼近，目標(biāo)威脅增大；反之，照度減少，表明目標(biāo)正遠(yuǎn)離飛行，目標(biāo)威脅減小。因此，要素①的隸屬函數(shù)為

(2)

式中，l和a為常數(shù)，經(jīng)驗(yàn)取值為l=2×10-5，a=200。

對于要素②，輻射激光的情況只有3種可能，按威脅大小排序分別為輻射制導(dǎo)激光、輻射測距激光和不輻射激光。其隸屬函數(shù)為

(3)

對于要素③，角跟蹤偏差反映目標(biāo)航向偏離我重點(diǎn)保護(hù)對象的程度。顯然，目標(biāo)指向保護(hù)目標(biāo)，威脅最大；偏離保護(hù)對象越多，威脅越小。設(shè)目標(biāo)航向相對保護(hù)對象的方位角偏差和俯仰角偏差對保護(hù)對象戰(zhàn)場生存的影響相同，且某個偏差較大會顯著弱化該影響，定義角跟蹤偏差ΔΨ及其隸屬函數(shù)為

(4)

(5)

式中：Δα和Δβ分別為方位角偏差和俯仰角偏差；θ為常數(shù)。

對于要素④，目標(biāo)類型按威脅大小排序分別為激光制導(dǎo)武器、電視/紅外制導(dǎo)武器和作戰(zhàn)飛機(jī)。其隸屬函數(shù)為

(6)

對于要素⑤，⑥和⑦，目標(biāo)距離、飛行速度和飛行高度的隸屬函數(shù)分別為

(7)

(8)

(9)

式中：k，d，δ和m為常數(shù)，經(jīng)驗(yàn)取值為k=5×103，d=0，δ=-0.005，m=1；h為高度閾值，可設(shè)為1000 m。

對于要素⑧，目標(biāo)受到干擾導(dǎo)致威脅降低的程度以百分比形式表示，假設(shè)干擾有效作用于目標(biāo)，并鑒于光電干擾普遍作用距離較近，此處不再區(qū)分目標(biāo)進(jìn)入有效干擾范圍后的受擾程度細(xì)微變化，經(jīng)干擾效能輔助計算與專家決策，目標(biāo)受擾類型與威脅度降低的關(guān)系如表3所示，J1～J5分別表示大功率激光干擾、高重頻激光干擾、無源煙幕干擾、激光角度欺騙干擾以及紅外誘餌干擾。

表3 干擾類型與目標(biāo)威脅度降低的關(guān)系

顯然，要素⑧是在由要素①～⑦計算得出的威脅程度基礎(chǔ)上對目標(biāo)威脅的修正。那么，目標(biāo)最終歸一化威脅度可表示為

(10)

目標(biāo)歸一化威脅程度經(jīng)區(qū)間量化處理，形成目標(biāo)威脅等級，威脅等級的排序結(jié)果用于擬制支撐干擾目標(biāo)分配方案。

3 實(shí)例分析

為檢驗(yàn)本文方法對目標(biāo)識別和威脅評估的準(zhǔn)確性，進(jìn)行作戰(zhàn)仿真實(shí)驗(yàn)。選取仿真中5個典型時刻點(diǎn)檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)識別與威脅等級判定情況，目標(biāo)狀態(tài)如表4所示。

表4 典型時刻的目標(biāo)狀態(tài)數(shù)據(jù)與識別結(jié)果

假設(shè)藍(lán)方多批次戰(zhàn)機(jī)攜彈進(jìn)入紅方作戰(zhàn)范圍，紅方僅獲知目標(biāo)來襲大致方位范圍，持續(xù)進(jìn)行電視、紅外偵察和激光告警。藍(lán)方戰(zhàn)機(jī)到達(dá)指定空域發(fā)射光電制導(dǎo)武器，紅方發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后進(jìn)行目標(biāo)識別和威脅評估，并依據(jù)目標(biāo)威脅等級排序結(jié)果形成干擾目標(biāo)分配方案，然后實(shí)施光電對抗干擾。仿真設(shè)置藍(lán)方戰(zhàn)機(jī)3架，型號、速度、飛行方向相同，編號分別為101，102和103，其中，101與紅方保護(hù)目標(biāo)距離最近，103距離最遠(yuǎn)。101最先逼近紅方保護(hù)目標(biāo)，立即進(jìn)行激光測距，隨后發(fā)射激光半主動制導(dǎo)導(dǎo)彈1011；之后，102發(fā)射紅外成像制導(dǎo)導(dǎo)彈1021；最后，103發(fā)射電視制導(dǎo)導(dǎo)彈1031。

設(shè)目標(biāo)威脅等級1級最高，5級最低。上述典型時刻的目標(biāo)威脅等級判定結(jié)果如圖2所示。

圖2 目標(biāo)威脅等級的計算結(jié)果

具體分析各時刻目標(biāo)識別與威脅評估情況如下。

1)t1時刻，藍(lán)方3架飛機(jī)目標(biāo)距離紅方防區(qū)較遠(yuǎn)，由于缺乏情報支援，未能識別目標(biāo)，目標(biāo)威脅等級較低。

2)t2時刻，藍(lán)方飛機(jī)目標(biāo)持續(xù)逼近，紅外特征愈發(fā)明顯，且飛機(jī)101輻射測距激光，識別系統(tǒng)可判定其為飛機(jī)目標(biāo)，威脅等級提高。

3)t3時刻，飛機(jī)101輻射制導(dǎo)激光，并發(fā)射激光制導(dǎo)導(dǎo)彈。從光電對抗偵察系統(tǒng)角度來看，已識別的1個飛機(jī)目標(biāo)拆分為2個目標(biāo)，且探測到制導(dǎo)激光，可推斷飛機(jī)目標(biāo)發(fā)射精確制導(dǎo)武器，且為激光制導(dǎo)武器。顯然，具有毀傷威脅的導(dǎo)彈目標(biāo)威脅更大，光電對抗系統(tǒng)立即啟動多手段光電對抗干擾。同時，經(jīng)過對未識別目標(biāo)的持續(xù)觀測，其與已識別的飛機(jī)目標(biāo)光學(xué)特征相似，亦可判定為飛機(jī)目標(biāo)，威脅程度提升。

4)t4時刻，飛機(jī)102發(fā)射光電精確制導(dǎo)導(dǎo)彈。與上一時刻相同，存在目標(biāo)拆分問題，光電對抗偵察系統(tǒng)可將新目標(biāo)識別為機(jī)載武器目標(biāo)，由于未探測到激光信號，暫時認(rèn)定為電視/紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈，威脅等級最高。

5)t5時刻，飛機(jī)103發(fā)射的機(jī)載武器目標(biāo)同樣可

被認(rèn)定為高威脅度的紅外或電視制導(dǎo)導(dǎo)彈。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于飛機(jī)目標(biāo)101和激光制導(dǎo)導(dǎo)彈1011受到激光致盲與擾亂、無源煙幕迷茫、激光角度欺騙等多手段干擾，作戰(zhàn)效能降低，威脅度有所下降。

綜上所述，本文方法在支援情報缺失的情況下，依靠光電對抗偵察手段獲取的少量信息，通過行動分析和科學(xué)預(yù)測，能夠準(zhǔn)確判定目標(biāo)類型并掌握目標(biāo)作戰(zhàn)行動，威脅評估在考慮干擾降效因素后，評估結(jié)果更為合理。

4 結(jié)束語

本文針對區(qū)域電子防空光電對抗目標(biāo)識別與威脅評估問題，提出了基于行為推理的目標(biāo)識別方法，并融入降效分析對多屬性決策目標(biāo)威脅評估模型進(jìn)行有效改進(jìn)，在目標(biāo)信息不完整的情況下能夠準(zhǔn)確識別目標(biāo)類型并判定目標(biāo)威脅等級。后續(xù)將進(jìn)一步結(jié)合對抗理論和專家經(jīng)驗(yàn)，挖掘目標(biāo)行動推理規(guī)則，提升目標(biāo)識別準(zhǔn)確度。