基于云理論的機載雷達偵察設備偵察效能評估＊

曲文韜 劉 璘 魯建華 張 榮

（空軍航空大學 長春 130022）

1 引言

機載雷達偵察設備是獲取敵方電子對抗戰斗支援情報和電磁威脅態勢情報的主要裝備，主要承擔戰略電子對抗偵察任務，偵測雷達電磁信號參數及輻射源的位置，為情報支援和電子戰行動提供有力支撐。所以，分析機載雷達偵察設備偵察效能具有至關重要的意義。

效能評估是一個綜合指標，具有許多隨機因素和模糊因素［1］。本文運用云重心評價方法分析機載雷達偵察設備實際偵察效能，為機載雷達偵察設備偵察效能評估提供新的思路。

2 云重心評價方法

用云模型作為不確定性知識的定性定量轉換的數學模型是在文獻［2］首次提出。目前，云模型已成功應用于智能控制、模糊評測、大系統評估等領域［3］。

2.1 云的數字特征

云模型概念的整體特性通過云的數字特征表示，運用期望Ex（Expected Value）、熵En（Entropy）、超熵 He（Hyper Entropy）這三個數字特征［4］來整體表示一個概念。

期望Ex是云在論域空間分布的期望，是反映定性概念的點。熵En也是定性概念不確定性的度量，通常熵越大概念越宏觀。超熵He是熵的不確定性度量，即熵的熵，由熵的隨機性和模糊性共同決定［5］。

云的期望曲線方程僅由期望和熵便可確定。云重心可以表示為T＝a×b［6］，其中：a表示云重心的位置即期望值，b表示云重心的高度即權重值。

2.2 云模型的評語集

在具體的方案中，將求得的能力值θ′輸入評測云發生器中，當激活某個評語值的程度遠大于其他評語值，該評語作為評測結果輸出。

3 機載雷達偵察設備偵察效能評估指標體系

3.1 指標體系建立的原則

1）完備性。從機載雷達偵察設備滿足作戰要求的角度出發，對構成設備偵察效能的各項指標進行綜合考慮，以便全面反映該設備偵察效能。

2）合理性。偵察效能評估指標體系應選擇反映該機載雷達偵察設備本質特征的參數指標，突出重點、分清主次。

3）科學性。偵察效能評估指標體系的大小應合適，明確各描述參數內涵，排除指標間相容性。對偵察效能有重要影響的指標加以細分，其他指標適當粗分，減少效能評估的工作量，保證評估的科學性。

3.2 機載雷達偵察設備偵察效能評估指標體系

本文借鑒文獻［7］中偵察能力的指標體系，綜合考慮機載雷達偵察設備的多方面因素，對其偵察效能進行詳細分析和總結，建立如圖1的多層次指標體系結構。

圖1 機載雷達偵察設備偵察效能評估指標體系

該指標體系對機載雷達偵察設備偵察效能從信號截獲能力、參數測量能力、信號處理能力三個方面進行評價。

·信號截獲能力：雷達偵察設備是通過對雷達信號的截獲和分析來實現情報偵察、雷達尋的告警等任務，采用頻率覆蓋能力、方位覆蓋能力、距離覆蓋能力、系統靈敏度四個指標來綜合度量。

·參數測量能力：參數測量是機載雷達偵察設備對截獲雷達信號的脈沖信息進行測量，參數測量能力指標通常用參數的測量誤差表示，用到達角測量精度、載頻測量精度、到達時間測量精度、脈寬測量精度、幅度測量精度五個指標來綜合度量。

·信號處理能力：信號處理能力是偵察裝備的核心能力，其任務是對截獲的信號脈沖流進行信號分選和輻射源識別，采用多信號分選能力、信號類型識別能力、數據采集存儲能力、適應環境密度能力四個指標來綜合度量。

4 實例分析

本文以信號處理能力的評估過程為例，介紹云重心評價方法的具體步驟，其它指標的評估過程與其基本相同。

4.1 云重心評價法的具體步驟［8］

步驟1：求各指標的云模型表示

1）確定信號處理能力指標參數

根據建立的評估指標體系，信號處理能力由多信號分選能力u31、信號類型識別能力u32、數據采集存儲能力u33、適應環境密度能力u34四個指標參數構成。

2）從系統中抽取四個指標的三組數據，即一定時間內系統的狀態值，如表1：

表1 抽取各指標的狀態值

3）運用云模型評測的評語集，將語言值用相應定量值表示，如表2：

表2 各指標狀態的定量表示值

4）求各個指標云模型的期望值、熵

提取三組指標的系統狀態值，那么各指標的三個系統狀態可用一個云模型表示。Ex可作為指標的定量表示值。其中：

式中Ex1，Ex2，Ex3為各指標的不同狀態值。

根據式（1）、（2）分別求得各個指標云模型的期望值、熵，如表3：

表3 各指標的期望值及熵值

步驟2：確定各指標的權重分配

權重的確定方法有很多，為消除人為因素的影響，本文用下面的公式確定權重［9］：

其中ω1＝1，n為指標數，i為排隊等級。再將ωi歸一化處理即可得到權重ω＊i。

各指標的權重可根據式（3）求得，如表4：

表4 各指標的權重

步驟3：用一個四維綜合云表示具有四個性能指標的系統狀態四個性能指標可以用四個云模型來刻畫，那么四個指標所反映的系統狀態就可以用一個四維綜合云來表示［13］。四維綜合云的重心T用一個四維向量來表示，即

其中，Ti＝ai×bi，i＝1，2，3，4，a表示云重心的位置即期望值，b表示云重心的高度即權重值，可得：

四維加權云的重心向量為T＝（0.0195，0.1000，0.0644，0.2000）。

步驟4：用指標的能力值θ′來衡量云重心的改變

理想狀態加權綜合云的重心向量為T0＝（0.2785，0.2000，0.1215，0.4000）

由式（5）歸一化為：TG＝（－0.9300，－0.5000，－0.4700，－0.5000）。

把各指標歸一化后的向量值乘以其權重值，再相加，取平均值后得到加權偏離度θ的值。其表達式如下：

其中，ωi為第i個單項指標的權重值。

根據式（6）計算得加權偏離度為θ3＝－0.8142。

將計算出的加權偏離度θ轉換為指標的能力值θ′。其表達式如下：

根據式（7）計算得信號處理能力的能力值θ′3＝0.1858。取γ＝0.03，顯然｜｜0.1858－0.1｜－｜0.1858－0.2｜｜＝0.0716＞0.03＝γ，故將此θ′3值輸入評測云發生器，將激活“很差”一個云對象。所以，評估的信號處理能力最終結果為：很差。

4.2 對比分析

圖2 云重心與AHP的對比圖

運用云重心評價方法，計算得信號截獲能力的能力值θ′1＝0.8055，評估結果為：很好；參數測量能力的能力值θ′2＝0.5291，評估結果為：一般。

根據各指標的能力值，計算得機載雷達偵察設備偵察效能的能力值θ′＝0.4058，其最終結果為：差。

運用層次分析法對機載雷達偵察設備的偵察效能進行評估，將評價結果與云重心評價結果進行比較，如圖2：

通過分析反饋的偵察設備的實際性能，發現云重心的評估結果比層次分析法的評估結果更接近裝備偵察能力的實際效能，證明在機載雷達偵察設備偵察效能評估中運用云重心評估方法的優越性和有效性。

5 結語

本文運用云理論進行機載雷達偵察設備偵察效能的評估研究。在評估過程中綜合考慮多種因素的影響，采用云重心評價方法得出系統效能的語言評判值，將其量化并進行科學計算，最終得出合理的評判結果，拓展了機載雷達偵察設備效能分析的思路，為裝備提升提供依據。通過文中實例可以看出，云重心評價法方法將定性與定量相結合，充分考慮多個因素對評價結果的影響，最終給出語言評判值，具有直觀性。

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