基于威脅等級(jí)判定的欺騙干擾效果評(píng)估方法

沈義龍，陸洪濤，王　堯

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽(yáng) 471003)

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·試驗(yàn)與評(píng)估·

基于威脅等級(jí)判定的欺騙干擾效果評(píng)估方法

沈義龍，陸洪濤，王堯

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心，河南 洛陽(yáng) 471003)

研究了對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)欺騙干擾效果評(píng)估的方法。結(jié)合防御系統(tǒng)的使用特點(diǎn)給出了基于假目標(biāo)干擾情況下防御系統(tǒng)剩余攔截時(shí)間、毀傷效能兩個(gè)屬性的威脅等級(jí)判定方法，確定了基于威脅等級(jí)的假目標(biāo)打分準(zhǔn)則。該方法在假目標(biāo)干擾效果評(píng)估中具有一定的參考意義。

威脅等級(jí)；剩余攔截時(shí)間；毀傷效能

0　引言

防空與突防在現(xiàn)代高技術(shù)條件下受到的重視程度日益突出。防御方需要對(duì)空中目標(biāo)的威脅程度做出及時(shí)而正確的判斷，進(jìn)而合理分配抗擊的力量；攻擊方則需要通過(guò)各種手段提高突防能力，欺騙干擾是最為常用的手段之一，因而欺騙干擾效果的評(píng)估顯得尤為重要。

現(xiàn)有的欺騙干擾評(píng)估準(zhǔn)則大多從干擾效能出發(fā)評(píng)估其干擾效果，幾種典型的評(píng)估指標(biāo)有：跟蹤誤差、壓制系數(shù)、干擾有效概率、欺騙干擾成功概率、欺騙干擾條件下發(fā)現(xiàn)真目標(biāo)的時(shí)間和穩(wěn)定跟蹤真目標(biāo)的時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分布、模糊綜合評(píng)判和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)估法等[1]，這些方法有兩個(gè)缺陷：一是評(píng)判的出發(fā)點(diǎn)是某型防御雷達(dá)，不具有普遍性；二是只能給出定性的判定準(zhǔn)則，缺乏定量的評(píng)判。本文的研究從攻擊方的角度出發(fā)，給出基于威脅等級(jí)的欺騙干擾效果評(píng)估的評(píng)分方法，旨在為決策者提供一種普適的評(píng)估欺騙干擾效果的方法。

1　威脅等級(jí)的確定

1.1確定準(zhǔn)則

1.1.1剩余攔截時(shí)間

文獻(xiàn)[2]針對(duì)攔截方法問(wèn)題，建立了多目標(biāo)非線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)理論，根據(jù)漏截率最小、攔截器消耗最少兩個(gè)性能指標(biāo)，為目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

因此在對(duì)假目標(biāo)干擾效果進(jìn)行評(píng)估時(shí)可認(rèn)為攔截系統(tǒng)剩余的攔截時(shí)間越長(zhǎng)，威脅等級(jí)越低。本文中定義以假目標(biāo)剩余攔截時(shí)間[3-4]決定的威脅等級(jí)ZT，計(jì)算方法如下：

(1)

式中，Nl為防御系統(tǒng)最多所能完成的攔截次數(shù)，Tjs為假目標(biāo)剩余攔截時(shí)間，Tl為單次攔截所需時(shí)間。

1.1.2毀傷效能

1)彈頭威力

評(píng)估來(lái)襲彈頭對(duì)目標(biāo)的毀傷能力并沒(méi)有硬性統(tǒng)一指標(biāo)，這里選取和彈頭自身性能有關(guān)的長(zhǎng)度、直徑、質(zhì)量等3個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量彈頭的威力[5]。三者相乘，然后取對(duì)數(shù)，具體用公式表示為：

(2)

式中，H為彈頭毀傷能力，l為彈頭長(zhǎng)度，d為彈頭直徑，g為彈頭質(zhì)量。對(duì)其進(jìn)行歸一化處理得到毀傷能力指數(shù)ZH：

(3)

式中，Hk為目標(biāo)k的毀傷能力。

2)預(yù)估彈著點(diǎn)與被保護(hù)目標(biāo)的距離

命中精度反映彈頭命中目標(biāo)的精確程度，用圓概率誤差(CEP)表示，其對(duì)殺傷概率的影響遠(yuǎn)大于彈頭威力。因此，CEP越小，威脅度越大。這里取相對(duì)值，為了和其它威脅因子量綱取一致，對(duì)其歸一化處理。

(4)

式中，ZL為預(yù)估彈著點(diǎn)與被保護(hù)目標(biāo)的距離所確定的威脅因子，Lk為目標(biāo)k預(yù)估彈著點(diǎn)與被保護(hù)目標(biāo)的距離。

綜上所述，在素質(zhì)教學(xué)理念不斷發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，運(yùn)用信息技術(shù)開(kāi)展小學(xué)語(yǔ)文教學(xué)能夠有效地幫助教師提升整體的教學(xué)質(zhì)量，完成教學(xué)任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。在小學(xué)語(yǔ)文教學(xué)的過(guò)程中，開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)能夠有效地激發(fā)學(xué)生的主體意識(shí)，使其形成一定的自主學(xué)習(xí)能力以及自主學(xué)習(xí)欲望，在降低自身學(xué)習(xí)難度的同時(shí)，提升自身的學(xué)習(xí)質(zhì)量，促進(jìn)自身的全面發(fā)展。

3)目標(biāo)戰(zhàn)役價(jià)值

圖1　基于AHP的欺騙干擾威脅等級(jí)層次結(jié)構(gòu)模型

[3]，對(duì)于特別重要的目標(biāo)，比如航母、地面相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)融合中心等戰(zhàn)略級(jí)目標(biāo)、軍事要地等給予特別大的戰(zhàn)役價(jià)值(ZV=0.85)；對(duì)于比較重要的目標(biāo)，比如熱電站、能源儲(chǔ)備基地、電力輸送設(shè)備中心、互聯(lián)網(wǎng)以及民用通信大型終端等給予中等的戰(zhàn)役價(jià)值(ZV=0.55)；對(duì)于一般的大型工廠等給予較小的值(ZV=0.25)。

1.2確定方法

1.2.1層次分析法模型

目前，對(duì)目標(biāo)威脅等級(jí)的確定方法主要有模板匹配法、專家系統(tǒng)法以及貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法。其中，模板匹配法的知識(shí)結(jié)構(gòu)常采用靜態(tài)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)復(fù)雜；貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法目前還不成熟，存在許多需要解決的問(wèn)題。因此本文在評(píng)價(jià)威脅等級(jí)時(shí)采用專家系統(tǒng)法[6-7]。具體步驟如下：1)建立層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。2)構(gòu)造判斷(成對(duì)比較)矩陣。3)層次單排序及其一致性檢驗(yàn)。4)層次總排序及其一致性檢驗(yàn)。

圖2　基于AHP的威脅等級(jí)判定模型實(shí)例

層次分析法中，最終的層次總排序即為不同欺騙干擾樣式的威脅等級(jí)的排序向量，其中元素值越大，對(duì)應(yīng)的干擾類型的威脅等級(jí)越高。

1.2.2模型實(shí)例

對(duì)于1.2.1節(jié)中的模型，第一層中由于隨著時(shí)間的推移，剩余時(shí)間在威脅等級(jí)中所占的權(quán)重越高，因此分別選擇剩余時(shí)間權(quán)重因子低(0.1)、中(0.5)、高(0.9)三種情況進(jìn)行仿真；第二層中的三個(gè)因素對(duì)時(shí)間而言具有相對(duì)的穩(wěn)定性，仿真中選取的權(quán)重向量為(0.3,0.4，0.3)；第三層中假設(shè)有50種欺騙干擾與真實(shí)目標(biāo)進(jìn)行最終的威脅等級(jí)評(píng)定。在仿真中假設(shè)50種欺騙干擾相對(duì)于上一層次中某一因素的重要程度服從正態(tài)分布，設(shè)真目標(biāo)的重要程度為1，從而得到如圖2所示的仿真結(jié)果。

對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)而言，不同的欺騙干擾樣式相對(duì)于上一層次中各個(gè)因素的重要程度可以通過(guò)1.1節(jié)中的定義進(jìn)行歸一化處理得到；對(duì)于第二層與第一層(圖1所示)的各因素權(quán)重向量則可根據(jù)實(shí)際情況酌情處理。

2　基于威脅等級(jí)排序結(jié)果的假目標(biāo)打分標(biāo)準(zhǔn)

在基于威脅等級(jí)排序?qū)倌繕?biāo)打分時(shí)，按照欺騙干擾對(duì)防御系統(tǒng)的資源占用情況進(jìn)行打分，采用100分制。將威脅等級(jí)比真實(shí)目標(biāo)高且滿足最低攔截條件的假目標(biāo)稱為“第一類假目標(biāo)”，將其他假目標(biāo)稱為“第二類假目標(biāo)”。當(dāng)?shù)谝活惣倌繕?biāo)個(gè)數(shù)等于系統(tǒng)同時(shí)最大攔截?cái)?shù)且第二類假目標(biāo)個(gè)數(shù)為0時(shí)，評(píng)分為60分，即當(dāng)假目標(biāo)能夠耗盡防御系統(tǒng)的攔截資源時(shí)認(rèn)為欺騙干擾合格；在假目標(biāo)耗盡防御系統(tǒng)的攔截資源基礎(chǔ)上，若同時(shí)能夠耗盡防御系統(tǒng)的搜索資源，則評(píng)定此時(shí)的欺騙干擾為100分。

綜上分析，本文將體現(xiàn)假目標(biāo)干擾質(zhì)量的分?jǐn)?shù)Grade定義為：

(5)

式中，Npjam為第一類假目標(biāo)的數(shù)量；Nfjam為第二類假目標(biāo)的數(shù)量；NLmax為系統(tǒng)同時(shí)最大攔截?cái)?shù)；NRmax為雷達(dá)(雷達(dá)網(wǎng))的最大探測(cè)目標(biāo)數(shù)。

上述評(píng)分過(guò)程中，假設(shè)僅有一個(gè)被掩護(hù)目標(biāo)，但實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，面對(duì)日益發(fā)展的攔截技術(shù)[6]，彈頭為提高突防成功率多采用集群式、多彈頭等方式，此時(shí)需要對(duì)上述條件進(jìn)行一定的修正。假設(shè)彈頭數(shù)量為Nw，要求的成功率為Ps，則第一類假目標(biāo)的個(gè)數(shù)為：

(6)

式中，Npjam0為欺騙干擾形成的第一類假目標(biāo)個(gè)數(shù)，Nw·(1-Ps)為未突防成功的彈頭目標(biāo)個(gè)數(shù)。至此，可以將假目標(biāo)分為兩類：將干擾機(jī)通過(guò)各種欺騙干擾技術(shù)生成的假目標(biāo)稱之為電假目標(biāo)；將實(shí)體假目標(biāo)稱之為其他假目標(biāo)，如文中提到的多彈頭以及其他伴飛裝置。

3　仿真

假設(shè)某防御系統(tǒng)可同時(shí)發(fā)現(xiàn)100批目標(biāo)，同時(shí)攔截18批目標(biāo)，假設(shè)彈頭總個(gè)數(shù)為10，設(shè)計(jì)的突防成功率為85%，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3　仿真結(jié)果

圖3(a)中三條曲線分別代表第二類假目標(biāo)個(gè)數(shù)為0、50、80的情況下欺騙干擾的評(píng)分情況，可見(jiàn)在第一類假目標(biāo)個(gè)數(shù)相同的情況下，評(píng)分隨著第二類假目標(biāo)個(gè)數(shù)的增加而增加；圖3(b)中兩條曲線分別代表單彈頭和多彈頭的情形，對(duì)于多彈頭的情形，當(dāng)電假目標(biāo)個(gè)數(shù)為17時(shí)，其評(píng)分已經(jīng)超過(guò)60分為60.25。通過(guò)分析可知，當(dāng)電假目標(biāo)一致時(shí)，多彈頭中未能突防成功的彈頭也將作為第一類假目標(biāo)，同時(shí)消耗組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)的攔截資源，當(dāng)這類假目標(biāo)越多時(shí)，產(chǎn)生干擾的評(píng)分越高。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合防御系統(tǒng)的使用特點(diǎn)給出基于假目標(biāo)剩余攔截時(shí)間、毀傷效能兩個(gè)屬性的威脅等級(jí)判定方法。并建立了基于威脅等級(jí)排序結(jié)果的假目標(biāo)打分標(biāo)準(zhǔn)，以此作為組網(wǎng)雷達(dá)欺騙干擾的評(píng)估準(zhǔn)則。本文的方法，有以下幾種應(yīng)用，一是定量地對(duì)組網(wǎng)雷達(dá)欺騙干擾效果進(jìn)行評(píng)估；二是在工程實(shí)踐中可以對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)估；三是在攻擊決策中可以提供一定的參考。■

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Effect evaluation for deception jamming based on threat level method

Shen Yilong, Lu Hongtao, Wang Yao

(Luoyang Electronic Equipment Test Center,Luoyang 471003,Henan,China)

The method of effect evaluation for deception jamming against netted radars system is studied. Based on the operational use method of defense system, a judging method depended on the threat level of remaining intercept time and damage assessment is put forward. Based on threat level, scored rule of false taget is determined. And this method is fairly valuable in effect evaluation of false taget jamming.

threat level;remaining intercept time;damage assessment

2016-02-24；2016-03-14修回。

沈義龍(1988-)，男，助工，主要研究方向?yàn)槔走_(dá)及雷達(dá)對(duì)抗。

TN97

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