0 引言
抗干扰能力是制约武器装备战技指标、作战使用性能以及作战效能发挥的关键因素。对反舰导弹抗干扰能力进行有效的评估,确保反舰导弹的复杂电磁环境适应能力,是评估反舰导弹作战效能的一项重要任务。基于仿真试验的反舰导弹抗干扰能力评估具有效费比高、操作灵活的特点[1]。通过仿真试验数据分析对反舰导弹各项抗干扰性能指标进行评分,在此基础之上进行抗干扰综合评分,不仅能发现反舰导弹抗干扰能力的薄弱环节,同时能够对反舰导弹的抗干扰性能进行整体把握,为改进反舰导弹的抗干扰技术、提高反舰导弹抗干扰能力发挥积极的作用。
1 导弹抗干扰性能评估原则和基本方法
1.1 基本原则
近些年,国内外学者对导弹抗干扰性能评估以及类似问题做了很多基础性研究,结合研究背景,认为一般应遵循以下几个原则。
1)评估指标的全面、系统性原则[2]
反舰导弹抗干扰性能评估指标体系的分解要从全面考虑,然后逐层进行分解,直至具有明确内涵及测度性的最底层。
2)评估结果相对性原则
评估结果的相对性原则包括两个方面:一是同一型号的导弹在干扰环境下的作战性能相对于无干扰环境下作战性能的变化;二是在相同试验条件下,不同型号导弹抗干扰性能评估结果的相对性。
3)分析评估方法的简明性原则
在保证评估结果有效的前提下,应尽可能简化评估方法,评估模型尽量做到简单实用,便于非专业人员对评估模型的理解。评估所需数据均可通过历史统计数据、试验测试数据或者仿真手段获得。
1.2 基本方法
以具有相同技术体制及技术参数的反舰导弹为研究个体,将反舰导弹自身在无干扰环境下测得的性能参数作为参照系,对反舰导弹在有干扰环境下测得的性能参数进行评分,即通过反舰导弹在有、无干扰环境下性能指标的变化程度来反映反舰导弹的抗干扰性能。
通过研究反舰导弹在不同飞行阶段的作战任务,分析反舰导弹抗干扰性能主要影响因素,制定层次化的反舰导弹抗干扰性能评估指标体系;针对底层的评估指标,结合试验和专家经验建立指标的量化评分模型,从指标性能变化趋势上反应导弹某一方面的抗干扰性能;通过分析不同指标对反舰导弹攻击效果影响的重要性,确定各指标的权重,对各层单项指标逐级评分,通过对比各层次单项指标评分,来分析反舰导弹在面对不同干扰环境时存在的薄弱环节;最终利用层次分析法对各层指标进行聚合,对反舰导弹的抗干扰性能进行综合评分。
2 抗干扰性能评估指标体系
导弹的抗干扰能力,可通过对比有无干扰情况下导弹战术性能指标的变化进行评估。评估导弹的抗干扰性能,首先需要分析从发射到命中整个过程中影响脱靶量的各个因素,以及各因素的作用方式,设计形成与反舰导弹抗干扰性能相关的战术性能指标,从而为建立抗干扰性能评估指标体系奠定基础。
2.1 性能指标分析
2.1.1 目标检测性能指标分析
导引头开机搜索过程中,期望能够以最小的时间代价,在预期的距离范围内迅速从复杂干扰信号环境中检测出目标信号,正确选择指定目标并转入跟踪状态。主要从以下几个方面评价反舰导弹的目标检测性能:
1)作用距离:末制导雷达能够正确捕捉跟踪指定目标的最远距离。
2)捕捉时间:从末制导雷达开机后,首次目标搜索、截获至稳定跟踪的时间。
3)识别概率:首次捕获目标时正确选择目标的概率。
2.1.2 目标跟踪性能指标分析
反舰导弹末制导雷达稳定捕捉目标后进入目标跟踪阶段,要求末制导雷达能够稳定、准确的跟踪目标。引入下面几个指标:
1)角度跟踪精度:在目标跟踪状态下(战斗指令发出),末制导雷达目标角度测量值与真值之间存在误差,该误差的均值与方差反映角度跟踪精度。
2)距离跟踪精度:在目标跟踪状态下(战斗指令发出),末制导雷达目标距离测量值与真值之间存在误差,该误差的均值与方差反映距离跟踪精度。
3)跟踪时间饱和度:末制导雷达首次进入跟踪状态后,正确跟踪目标(方位、距离误差在精度允许范围内)的时间与跟踪总时间(首次进入跟踪状态直到完成作战攻击过程)之比。
2.1.3 命中性能指标分析
制导命中情况可以最为直观地反映反舰导弹的抗干扰性能。在制导飞行末段,主要通过脱靶量和命中概率指标进行定量描述制导命中性能。
1)脱靶量。导弹落点与目标中心点之间的偏差。
2)命中概率。设目标域沿射击方向投影到散布平面上的象区域为E,则在散布平面上的象区域为E,则散布平面上的弹着点落入区域E上的概率就是命中目标的概率。
2.2 评估指标体系
3 抗干扰性能单项指标量化评分方法
3.1 指标评估基础模型
将反舰导弹抗干扰能力评估指标体系分为两类,一类为成本型指标,即指标实测值越小越好,如反应跟踪精度的跟踪误差,反应命中精度的脱靶量等;一类为效益型指标,即越大越好,如末制导雷达的作用距离、命中概率等。
对于成本型指标,以递减折线函数作为构造指标评估模型的基础函数,其图形化表示如图2所示。图中,X轴为观测值,Y轴为指标评分。
对于效益型指标,以递增折线函数作为构造指标评估模型的基础函数,其图形化表示如图3所示。上述两个模型中,a、b、c、d为可变参数,对于不同的评估指标,可以根据试验统计数据等先验信息进行分析与设定。
3.2 单项指标量化评分建模
选取角度跟踪精度指标和命中概率指标2个指标,分别介绍成本性指标和效益型指标评分模型的建立方法。
3.2.1 跟踪精度评分模型建模
从目标跟踪准确性方面来看,角度跟踪精度通过角度跟踪误差的统计均值和方差来表示。在无干扰环境下,末制导雷达对典型目标的跟踪误差均值反映了目标信息测量的系统误差,一般可通过系统标校或数字修正手段来消除影响,使误差的期望为零。跟踪误差的方差,则可以认为是多种随机因素综合作用的结果。
在无干扰环境下角度跟踪误差方差为D0,在有干扰环境下跟踪误差方差为D,假设经对历史试验数据进行统计,当D≥3D0时,反舰导弹将无法命中目标,跟踪指标评分为零,令Dmax=3D0,跟踪误差方差越小,说明跟踪稳定性越好,因此该指标为成本型指标,当D靠近D0时单位变化量对指标评分的影响高于D靠近3D0时单位变化量对指标评分的影响,选择四段折线模型,得指标评估模型为:
y=
3.2.2 命中概率评分模型建模
命中概率是考察反舰导弹抗干扰能力最直接的指标,也是最重要的指标。命中概率越大,说明反舰导弹目标捕捉性能越好,因此命中概率为效益型指标。在无干扰环境下命中概率为pmax,在有干扰环境下命中概率为p,显然,p在靠近pmax侧的单位变化量与靠近0的单位变化量比较对发现概率的影响相对较小,而且呈明显的非线性变化,选择五段折线模型,y为相应指标评分,得相应的评估模型为:
y=
在建立量化指标评分模型后,便可以通过大样本试验对反舰导弹在干扰环境下的性能参数进行统计,从而利用评分模型对反舰导弹的单项抗干扰性能指标进行评分。
4 抗干扰性能综合评估案例分析
采用层次分析法对指标体系进行综合评分[4]。
4.1 指标权重设置
表1 指标权重分配表 |
| 一级指标名称 | 权重 | 二级指标名称 | 权重 |
|---|---|---|---|
| 目标检测性能 | 0.2 | 作用距离 | 0.2 |
| 反应时间 | 0.2 | ||
| 识别概率 | 0.6 | ||
| 目标跟踪性能 | 0.3 | 角度跟踪精度 | 0.4 |
| 距离跟踪精度 | 0.3 | ||
| 跟踪时间饱和度 | 0.3 | ||
| 制导命中性能 | 0.5 | 脱靶量 | 0.4 |
| 命中概率 | 0.6 |
4.2 评估实例及结果分析
基于层次分析法,文中给出两种不同干扰环境下反舰导弹抗干扰性能评分案例,然后基于案例进一步对反舰导弹抗干扰性能分析方法进行阐述。
4.2.1 评估实例
假设在某压制干扰试验环境下,反舰导弹各单项指标评分如表2所示。
表2 抗压制干扰单项指标评分 |
| 一级指标名称 | 评分 | 二级指标名称 | 评分 |
|---|---|---|---|
| 目标检测性能 | 69.8 | 作用距离 | 76 |
| 反应时间 | 72 | ||
| 识别概率 | 67 | ||
| 目标跟踪性能 | 72.5 | 角度跟踪精度 | 74 |
| 距离跟踪精度 | 70 | ||
| 跟踪时间饱和度 | 73 | ||
| 制导命中性能 | 80.6 | 脱靶量 | 83 |
| 命中概率 | 79 |
假设在某角度欺骗干扰试验环境下,反舰导弹各单项指标评分如表3所示。
表3 抗欺骗干扰单项指标评分 |
| 一级指标名称 | 评分 | 二级指标名称 | 评分 |
|---|---|---|---|
| 目标检测性能 | 69.2 | 作用距离 | 85 |
| 反应时间 | 84 | ||
| 识别概率 | 59 | ||
| 目标跟踪性能 | 67.6 | 角度跟踪精度 | 64 |
| 距离跟踪精度 | 72 | ||
| 跟踪时间饱和度 | 68 | ||
| 制导命中性能 | 70 | 脱靶量 | 73 |
| 命中概率 | 68 |
4.2.2 评估结果分析
基于上述评估实例对反舰导弹抗干扰性能进行分析。从综合评分比较,总体上反舰导弹抗角度欺骗干扰的性能要弱于抗压制干扰的性能。从一级指标分析,目标检测性能总体差异不大,但是二级指标评分差异较大,作用距离和反应时间指标评分差异主要是由不同的干扰机理造成的,对最终的检测结果会有影响,但不是决定性因素,而识别概率指标评分的差异则说明反舰导弹在角度欺骗干扰环境下目标检测性能要弱于压制干扰环境;角度欺骗干扰下的目标跟踪性能,除距离跟踪精度指标外,在一级指标和二级指标评分上均落后于压制干扰;制导命中性能指标评分中,角度欺骗干扰环境下的评分全部弱于压制干扰。
基于以上分析,可以得出结论:反舰导弹在压制干扰、欺骗干扰作用下,各指标性能均出现明显下降;反舰导弹抗角度欺骗干扰的性能要弱于抗压制干扰性能。
5 结束语
提出了以反舰导弹基本性能为参照的抗干扰性能评估与分析思路及方法。建立的抗干扰性能评估指标体系,能够全面、直观反映反舰导弹抗干扰性能。基于折线模型的单项抗干扰指标建模方法,通过试验数据统计方法或用户对指标的可接受程度得出模型参数,进而对单项抗干扰指标进行量化评分,能够有效反映单项抗干扰性能的变化趋势。基于专家意见与试验数据统计验证的指标权重设置方法,能够确保指标权重分布在合理区间内。基于层次分析法的抗干扰性能综合评估与分析方法,既能通过评估过程信息对反舰导弹面临不同干扰时的薄弱环节进行分析,又能对反舰导弹的总体抗干扰性能进行把握,能够为反舰导弹的作战效能评估提供一定的信息与方法支撑。