地面設(shè)備偽裝隱身評(píng)估方法研究

顧乃威，王麗偉，苗艷紅，劉 青，韋學(xué)中

（北京航天發(fā)射技術(shù)研究所，北京，100076）

地面設(shè)備偽裝隱身評(píng)估方法研究

顧乃威，王麗偉，苗艷紅，劉 青，韋學(xué)中

（北京航天發(fā)射技術(shù)研究所，北京，100076）

導(dǎo)彈地面設(shè)備的射前生存是攻防對(duì)抗條件下發(fā)揮武器作戰(zhàn)效能的重要前提條件，先進(jìn)的偽裝隱身技術(shù)將成為導(dǎo)彈武器裝備發(fā)展的必然趨勢(shì)。在導(dǎo)彈地面設(shè)備的偵察威脅及基于流程的目標(biāo)暴露特征分析的基礎(chǔ)上，提出一種基于被識(shí)別概率的導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身綜合評(píng)估方法，為中國(guó)導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身設(shè)計(jì)和綜合評(píng)估提供了理論基礎(chǔ)。

地面設(shè)備；偽裝隱身；評(píng)估

0 引 言

面臨全天候、全天時(shí)的實(shí)時(shí)偵察與全球精確打擊，導(dǎo)彈地面設(shè)備的射前生存能力受到嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。偽裝隱身是隱蔽已方的軍事部署、行動(dòng)和企圖，欺騙、干擾敵方的偵察監(jiān)視的有效手段，是有效提升導(dǎo)彈地面設(shè)備戰(zhàn)場(chǎng)生存能力的技術(shù)途徑之一。科學(xué)評(píng)估地面設(shè)備的偽裝隱身性能在提升導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身能力和提高導(dǎo)彈武器實(shí)戰(zhàn)化水平上發(fā)揮重要作用。

目前，導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身性能評(píng)估主要針對(duì)單一種類傳感器，較少涉及基于光學(xué)、紅外、雷達(dá)多種傳感器的導(dǎo)彈地面設(shè)備的偽裝隱身性能的綜合評(píng)估。本文在導(dǎo)彈地面設(shè)備偵察威脅及基于流程的目標(biāo)暴露特征分析基礎(chǔ)上，提出了一種基于被識(shí)別概率的導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身性能評(píng)估方法。

1 面臨的偵察威脅

星載偵察是實(shí)施戰(zhàn)略偵察的主要手段，不受領(lǐng)空的限制，在和平時(shí)期和戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期都可使用，尤其是星載合成孔徑雷達(dá)（Sуnthеtiс Ареrturе Rаdаr，SАR）不受云、霧、煙和光照條件影響，可全天時(shí)、全天候?qū)Φ貍刹欤菍?dǎo)彈地面設(shè)備最重要的偵察威脅源。以下為星載偵察威脅的主要技術(shù)參數(shù)[1,2]：

а）偵察波段：雷達(dá)波段覆蓋L、S、С、X，紅外波段主要有3～5 μm和8～12 μm，光學(xué)波段為0.4～2.5 μm。

b）分辨率：雷達(dá)偵察設(shè)備寬帶掃描模式下分辨率為3 m，標(biāo)準(zhǔn)和聚束條件下達(dá)到0.3～1 m；紅外探測(cè)設(shè)備地面分辨率為40～90 m；光學(xué)地面最高分辨率達(dá)0.1～0.15 m。雷達(dá)和光學(xué)波段均可有效識(shí)別導(dǎo)彈地面設(shè)備。

с）測(cè)繪帶：光學(xué)偵察衛(wèi)星詳查測(cè)繪帶一般在20 km以下，雷達(dá)偵察衛(wèi)星聚束模式偵察測(cè)繪帶一般在10 km以下。

表1和表2分別為典型高分辨率光學(xué)和雷達(dá)偵察衛(wèi)星參數(shù)。

表1 典型高分辨率光學(xué)偵察衛(wèi)星參數(shù)

表2 典型高分辨率雷達(dá)偵察衛(wèi)星參數(shù)

2 目標(biāo)暴露特征

針對(duì)導(dǎo)彈地面設(shè)備的作戰(zhàn)流程和任務(wù)剖面分析，導(dǎo)彈地面設(shè)備的主要暴露狀態(tài)為野外待機(jī)狀態(tài)、公路機(jī)動(dòng)狀態(tài)和待發(fā)狀態(tài)。

2.1 野外待機(jī)狀態(tài)

導(dǎo)彈地面設(shè)備野外待機(jī)時(shí)間很長(zhǎng)，又沒(méi)有掩體的防護(hù)，如不采取有效的偽裝隱身措施，極易受敵方偵察。導(dǎo)彈地面設(shè)備的主要暴露特征：а）尺寸大（一般大于10 m）、外形特征顯著，如發(fā)射筒、液壓支腿、輪胎（數(shù)量及分布）等均有明顯光學(xué)特性；易受光學(xué)成像偵察。b）設(shè)備表面多為金屬，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雷達(dá)波散射源分布特性明顯且反射較強(qiáng)，與背景差別明顯，易受合成孔徑雷達(dá)成像偵察。с）設(shè)備在白天吸收大量太陽(yáng)熱量，夜間則需長(zhǎng)時(shí)間的冷卻；發(fā)電機(jī)組和空調(diào)機(jī)組散熱面溫度較高；裸露在外的排煙管和散熱水箱熱機(jī)后需長(zhǎng)時(shí)間冷卻；這些均是明顯的紅外暴露源，易受熱紅外成像偵察。

2.2 公路機(jī)動(dòng)狀態(tài)

公路機(jī)動(dòng)狀態(tài)，除具有野外待機(jī)狀態(tài)相同的暴露征候外，還增加了以下暴露征候：а）由于底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，裸露在外的排煙管溫度一般在200 ℃以上，排煙會(huì)同時(shí)加熱附近的設(shè)備；機(jī)動(dòng)后的輪胎溫度一般能達(dá)到50 ℃以上；這些均是明顯的熱紅外暴露征候。b）設(shè)備運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，易受地面動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)。

2.3 待發(fā)狀態(tài)

待發(fā)狀態(tài)的導(dǎo)彈地面設(shè)備暴露特征與野外待機(jī)狀態(tài)相同，但一般陣地背景環(huán)境條件不如待機(jī)條件優(yōu)良，是容易被敵方發(fā)現(xiàn)并打擊的環(huán)節(jié)。

3 偽裝隱身性能評(píng)估模型

偵察衛(wèi)星在對(duì)地偵察時(shí)，一般首先采用寬域偵察模式對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行成像，獲得光學(xué)、紅外、雷達(dá)的較低分辨率圖像，通過(guò)人工或計(jì)算機(jī)進(jìn)行判讀，發(fā)現(xiàn)可疑目標(biāo)；再轉(zhuǎn)入對(duì)嫌疑的小范圍區(qū)域進(jìn)行高分辨率、高重訪的細(xì)致偵察，此時(shí)獲得光學(xué)、紅外、雷達(dá)的較高分辨率圖像，進(jìn)行識(shí)別和確認(rèn)的判讀。成像偵察衛(wèi)星圖像判讀目標(biāo)可分發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、確認(rèn)等階段[3]，其中識(shí)別和確認(rèn)往往同時(shí)發(fā)生，為了方便，將導(dǎo)彈地面設(shè)備被衛(wèi)星偵察分成發(fā)現(xiàn)和識(shí)別2個(gè)階段，依據(jù)概率論中條件概率的定義可得導(dǎo)彈地面設(shè)備被識(shí)別概率P數(shù)學(xué)模型為

式中 Pd為被發(fā)現(xiàn)概率；Pr為導(dǎo)彈地面設(shè)備在被發(fā)現(xiàn)條件下的被識(shí)別概率。

3.1 被發(fā)現(xiàn)概率

導(dǎo)彈地面設(shè)備被發(fā)現(xiàn)概率 Pd是一定樣本的統(tǒng)計(jì)值，這個(gè)樣本空間即包括光學(xué)、紅外、雷達(dá)不同波段的照片，又包括野外待機(jī)狀態(tài)、公路機(jī)動(dòng)狀態(tài)、待發(fā)狀態(tài)不同暴露狀態(tài)的照片，到偵察衛(wèi)星在對(duì)導(dǎo)彈地面設(shè)備偵察所獲得的照片中，每幅照片均對(duì)應(yīng)一種波段和一種暴露狀態(tài)（假設(shè)每幅照片中均存在導(dǎo)彈地面設(shè)備），每種類型的照片作為樣本空間的一個(gè)劃分，則應(yīng)用概率論中的全概率公式可得 Pd的數(shù)學(xué)模型如下：

式中 Pdm為設(shè)備在不同狀態(tài)時(shí)不同波段偵察下的被發(fā)現(xiàn)概率矩陣；Pdm中的各元素可以通過(guò)空中成像測(cè)試得到；wd為偵察威脅權(quán)重矩陣。被發(fā)現(xiàn)概率矩陣 Pdm如表3所示，偵察發(fā)現(xiàn)威脅權(quán)重矩陣 wd如表4所示[4]。

表3 被發(fā)現(xiàn)概率矩陣 Pdm

表4 偵察發(fā)現(xiàn)威脅權(quán)重 wd矩陣

wd與敵方偵察平臺(tái)數(shù)量和參數(shù)、傳感器梳理數(shù)量和參數(shù)、導(dǎo)彈地面設(shè)備的作戰(zhàn)使用、暴露特性、暴露時(shí)間以及環(huán)境背景等有關(guān)， wd中的各元素可以由下式得到：

式中 tz為衛(wèi)星過(guò)頂偵察時(shí)間；T為目標(biāo)總暴露時(shí)間；α為機(jī)動(dòng)規(guī)模因子（α∈[0，1]）；n為對(duì)目標(biāo)有威脅的偵察衛(wèi)星數(shù)量。

3.2 發(fā)現(xiàn)條件下的被識(shí)別概率

發(fā)現(xiàn)條件下被識(shí)別概率 Pr是導(dǎo)彈地面設(shè)備在被發(fā)現(xiàn)條件下識(shí)別設(shè)備的特征，并判讀出設(shè)備為導(dǎo)彈地面設(shè)備或設(shè)備型號(hào)的概率。 Pr可由設(shè)備在不同狀態(tài)時(shí)不同波段偵察下的被識(shí)別概率矩陣 Prm表示，見(jiàn)表5。

表5 被識(shí)別概率矩陣 Prm

由式（1）、式（2）可得：

導(dǎo)彈地面設(shè)備的被識(shí)別概率P為

4 偽裝隱身性能評(píng)估案例

а）初始參數(shù)。

計(jì)算偵察威脅權(quán)重矩陣 wd的初始參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 計(jì)算 wd的初始參數(shù)

Pdm和 Prm的初始值如下：

b）計(jì)算結(jié)果。

根據(jù)第3節(jié)數(shù)學(xué)模型，可以得到：

5 結(jié)束語(yǔ)

本文在導(dǎo)彈地面設(shè)備的偵察威脅及基于流程的目標(biāo)暴露特征分析基礎(chǔ)上，提出了一種基于被識(shí)別概率的導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身綜合評(píng)估方法，為中國(guó)導(dǎo)彈地面設(shè)備偽裝隱身設(shè)計(jì)和綜合評(píng)估提供了理論基礎(chǔ)。

[1] 雷歷. 偵察與監(jiān)視—作戰(zhàn)空間的千里眼和順風(fēng)耳[М]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2008.

[2] 薩布林, 瓦切斯拉夫, 尼卡拉伊維奇. 偵察－打擊一體化系統(tǒng)和對(duì)地觀測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)[М]. 吳飛, 等, 譯. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2005.

[3] 周立偉, 劉玉巖.目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別[М]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 2002.

[4] Guziе G L. АRL-ТR-3186 intеgrаtеd survivаbilitу аssеssmеnt[М]. US: Аrmу Rеsеаrсh Lаbоrаtоrу, 2004.

Study on Camouflage and Stealthy Capability Evaluation of Ground Support Equipments

Gu Nаi-wеi, Wаng Li-wеi, Мiао Yаn-hоng, Liu Qing, Wеi Xuе-zhоng
(Веijing Institudе оf Sрасе Lаunсh Тесhnоl(xiāng)оgу, Веijing, 100076)

Рrеlаunсh survivаbilitу оf grоund suрроrt еquiрmеnts is imроrtаnt tо dеvеlор wеароn еffiсiеnсу in thе bаttlеfiеld. Тhе аdvаnсеd саmоuflаgе аnd stеаlthу tесhnоl(xiāng)оgу will bесоmе nесеssаrу trеnd. Тhis аrtiсlе рrороsеd а саmоuflаgе аnd stеаlthу сараbilitу еvаluаtiоn mеthоd оf grоund suрроrt еquiрmеnts, bу аnаlуzing rесоn thrеаts аnd tаrgеt signаturе оf grоund suрроrt еquiрmеnts.

Grоund suрроrt еquiрmеnts; Саmоuflаgе аnd stеаlthу; Сараbilitу еvаluаtiоn

V421

А

1004-7182(2016)06-0086-03 DОI：10.7654/j.issn.1004-7182.20160620

2016-04-01；

2016-05-04

顧乃威（1973-），男，研究員，主要從事發(fā)射生存與防護(hù)技術(shù)研究