基于Fuzzy-AHP的舷外有源誘餌干擾評估方法研究

潘佳梁，薛峰濤，范慶輝 ，房嘉奇

(1. 中國人民解放軍92941部隊，遼寧 葫蘆島 125000；2. 北京遙感設備研究所，北京 100854)

0 引言

隨著軍事科技的進步，反艦導彈突防與反導防御技戰術手段的對抗與競爭愈發激烈。國外十分重視反導電子戰裝備的發展，廣泛采用以各種舷外有源誘餌為主的反導電子戰裝備，比較典型的包括:懸停式，NULKA有源誘餌(火箭發動機)、海妖有源誘餌(降落傘)；拖曳式，TOAD艦拖有源誘餌；漂浮式，SSQ-95舷外誘餌浮標[1-2]。如何對舷外有源誘餌進行評估成為電子戰領域的一項重要研究內容。本文考慮舷外有源誘餌偵察和干擾工作過程的不同，選取相應的評估指標，采用模糊綜合評估方法研究了舷外有源干擾的評估問題。

1 舷外有源誘餌遞階層次結構

舷外有源誘餌工作過程如下，艦船電子支援措施設備偵收到反艦導彈末制導雷達輻射的信號后，根據風速風向計算發射角度，將舷外有源誘餌發射至一定距離，舷外有源誘餌開始偵察需要干擾末制導雷達的參數，偵察到末制導雷達信號后，對末制導雷達進行干擾，即將接收到的末制導雷達信號進行調制處理，然后放大轉發出去，在反艦導彈末制導雷達接收機內形成與真實目標回波十分相似的干擾信號，降低反艦導彈的捕捉、選擇、命中和突防概率，達到保護真實艦艇的目的[3-4]。

根據以上舷外有源誘餌的工作過程，應用模糊層次分析法可確定如圖1所示的遞階結構模型。

2 FAHP建模

2.1 因素集及隸屬度函數

圖1中，第一層因素集為舷外有源誘餌；第二層因素集包含偵察和干擾2個子集；第三層因素集中的靈敏度、信號環境、信號類型、截獲概率為偵察的子集，引導時間、干擾功率、頻率對準、干擾樣式為干擾的子集。下面建立第三層因素集各元素的隸屬度函數。

2.1.1偵察子集指標隸屬度函數

1)靈敏度隸屬度

(1)

式中，Prw為艦載電子支援措施靈敏度，Prd為舷外有源誘餌設備靈敏度，兩者單位為dBm。

2)信號環境隸屬度

舷外有源誘餌所面臨的電磁信號環境采用所能夠接收到的雷達信號流密度來度量，使用ρ信號流密度(萬脈沖/s)表征電磁信號環境。信號環境的隸屬度定義為：

(2)

3)信號類型隸屬度

雷達信號類型須包含在信號類型中，偵察部分才能將信號偵收到，否則偵察部分不能偵收偵收這個信號，則雷達信號包含在信號類型中I3為1，否則I3為0。

4)截獲概率隸屬度

I4=P1P2

(3)

式中，P1為發現概率，P2為識別概率。

2.1.2干擾子集指標隸屬度函數

1)引導時間隸屬度函數

從干擾方的電子設備收到探測方的探測信號算起，直到干擾方的電子設備發出干擾信號，這期間所需要時間稱為引導時間，記為Δt。舷外有源誘餌的引導時間隸屬度函數計算公式為：

J1=1/Δt

(4)

2)干擾功率隸屬度函數

(5)

式中，Pj為雷達能接收到的干擾信號功率；Ps為目標回波功率；Kj為雷達正常工作所需要的干信比門限。

3)干擾頻率的頻率對準度隸屬度函數

假設舷外有源誘餌的頻帶范圍為fj1～fj2,雷達的頻帶范圍為fr1～fr2, 干擾頻率的頻率對準度的隸屬度函數定義為：

J3=(min(fj2,fr2)-max(fj1,fr1))/(fr2-fr1)

(6)

當干擾機的頻帶范圍完全偏離雷達頻帶范圍時，J3=0。當干擾機的頻帶完全覆蓋雷達頻帶范圍時，J3=1。

4)干擾樣式隸屬度函數

干擾樣式必須與雷達體制相匹配，才能取得較好的干擾效果。可引入與這種匹配程度有關的干擾樣式效益因子來評價干擾樣式對干擾效果的影響。J4可以用0-1之間的數代表，但問題是如何給出J4的大小。一種方法是由專家將干擾效果的實驗數據與專家的經驗相結合，按主觀性判斷給出J4的取值，J4介于0-1之間，取值越大，說明所選的干擾樣式越好。

2.2 因素權重計算

采用 1-9 及其倒數標度方法構建第二層和第三層的判斷矩陣[5-7]，構建判斷矩陣，并計算因素權重。

第二層判斷矩陣為：

(7)

計算得λmax=2。

將特征值對應特征向量歸一化得權重向量：

WA={0.6667 0.3333}

(8)

第三層偵察判斷矩陣為：

(9)

計算得λmax=4.0104。

將特征值λmax對應特征向量歸一化得權重向量：

WB={0.2271 0.4235 0.1223 0.2271}

(10)

檢驗一致性：CR=(λmax-n)/((n-1)RI)=0.0039<0.1。一致性滿足要求。

第三層干擾判斷矩陣為：

(11)

計算得λmax=4.071。

將特征值λmax對應特征向量歸一化得權重向量：

WC={0.2707 0.1206 0.4181 0.1906}

(12)

檢驗一致性：CR=(λmax-n)/((n-1)RI)=0.0263<0.1。一致性滿足要求。

2.3 評價集

各因素的隸屬度介于[0,1]之間，可用實數集P={p|0≤p≤1}來描述評判集。根據p的值，可將其劃分為5個等級，建立如表1所列的評判指標集。

表1 評判指標集

這樣即可根據計算得到的各因素評估結果，進行干擾效果的等級劃分。

2.4 模糊算子

通過對因素集中各因素的分析可以看出,各因素皆起有作用,因此在此選用加權型算子，所運算的結果表示舷外有源誘餌綜合評估結果。

舷外有源誘餌綜合評估結果P=WA[PIPJ]T。

偵察評估結果PI=WB[I1I2I3I4]T。

干擾評估結果PJ=WC[J1J2J3J4]T。

3 評估實例

下面以某舷外有源誘餌為例，評估舷外有源誘餌。艦載電子支援措施靈敏度-65dBm，舷外有源誘餌工作頻率范圍是8～20GHz，靈敏度-75dBm，偵收信號類型：簡單脈沖、LFM、相位編碼，信號流密度ρ=20萬脈沖/s，發現概率0.99，識別概率0.95，脈沖等效輻射功率為1000W，連續波等效輻射功率為100W，具有瞄準、距離拖引、多假目標等多種干擾樣式，引導時間小于1s。被干擾末制導雷達工作頻率范圍是15.4～15.8GHz，峰值功率為100W，平均功率為10W，天線的主瓣增益為30dB，取目標RCS為5000m2、R=8km、Kj=0.2、J4=0.75。

經計算第三層隸屬度為I=[1 0.5625 1 0.9405],J=[1 1 1 0.75]，加權求和后第二層評估矩陣為[0.8012 0.9524]，再進行加權求和后舷外有源誘餌評估結果P=0.8513，最后使用評價集可得本舷外有源誘餌評估結果為好。

4 結束語

本文分析了舷外有源誘餌工作過程，建立了舷外有源誘餌遞階層次結構，以此為基礎，利用模糊層次分析法對舷外有源誘餌進行了評估。但在具體的應用中還會存在一些問題，在今后的研究中還需不斷完善，使對舷外有源誘餌的評估更客觀、準確。■

參考文獻：

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