基于指數模型的無人機偵察能力評估權家樂

錢杭

摘? 要：根據試驗鑒定新要求，提出一種無人機偵察能力評估指數模型。首先基于無人機機載傳感器特點及指標體系建立原則構建了無人機偵察能力評估指標體系，其次基于指數模型思想和工程經驗建立了偵察能力綜合指數模型及子能力指數模型。最后以3型無機偵察能力評估為算例驗證了模型的可用性。

關鍵詞：無人機;偵察能力;指數模型

中圖分類號：TN431.2? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0065-02

Abstract： According to the new requirements for test andevaluation， an index model for UAV's reconnaissance capability evaluation is proposed. Firstly， we constructthe evaluation index system of reconnaissance capability based on the characteristic of UAV's airborne sensorand the establishment principles of index system， then establishthe comprehensive index model and sub-capacity index model of reconnaissance capability based on index model ideology and engineering experience. Finally， we use 3 UAV's reconnaissance capability evaluation as an example to verify the usability of the model.

Keywords： UAV; reconnaissance capability; index model

為了適應未來戰場環境的復雜性及惡劣性，無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）因其造價低廉、不受飛行員生理與生命風險限制、可進行高空遠距飛行、隱身性好等[1]顯著優勢，在世界范圍獲得廣泛關注。同時在信息化戰爭發展趨勢下，無人機能否全面獲得信息、高效發現目標成為能否處于戰場優勢方的關鍵問題，無人機偵察能力的優劣性也成為研制與試驗階段重點突破的問題。

根據試驗鑒定新要求，性能試驗已向基于能力的性能試驗過度與發展，對武器裝備的評價也從單項性能指標鑒定轉化為面向使命任務的能力評估。本文基于指數模型評估理論并結合試飛工程經驗，對無人機的偵察能力進行評估，是能力評估層面的初步探索。

1 評估指標體系構建

1.1 指標體系建立原則

指標是衡量事物價值的標準，是事物對主體有效性的標度。建立科學、全面的評估指標體系是評估進行的前提和基礎，對評估結果的合理性具有舉足輕重的作用。建立評估指標體系時，應遵循以下原則：（1）全面性。構建的評估指標體系應盡可能從各個方面反映評估對象的整體情況，做到對重要的指標絕無遺漏，以保證評估結果的可信度和科學性;（2）可測性。評估指標體系的各個指標應該具有明確的含義，并且其指標值方便量化，能夠通過數學公式計算、試驗統計等方法獲得;（3）層次性。對于復雜的系統，評估指標體系應具有一定的層次結構，上層指標是下層指標的概括，下層指標是上層指標的具體解釋;這種樹狀結構具有較強的邏輯性，易于理解和分析;（4）簡明性。評估指標體系不能過于龐大，應在滿足評估要求的前提下盡量去除不重要指標，突出主要指標，使每個指標的選擇都做到既必要又充分。

1.2 偵察能力評估指標體系

偵察能力是指無人機利用其攜帶的偵察設備對目標進行探測、跟蹤、識別以及監視的能力，一般用于無人機上的偵察設備主要有合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar，SAR）、紅外傳感器以及光電傳感器。而機載傳感器的戰術技術指標主要為發現概率、作用距離、搜索方位角、追蹤目標數、定位精度、分辨率等。基于上文指標體系的建立原則，形成無人機偵察能力評估指標體系，如圖1所示。第二層指標依據無人機機載傳感器類型進行分類，第三層指標根據每種傳感器的特征進行細化，并確保其具有可測性以及試飛可獲得性。

2 無人機偵察能力評估

2.1 偵察能力綜合指數模型

根據無人機偵察能力評估指標體系，基于文獻[2]及文獻[3]中效能評估指數模型分別對SAR偵察能力、紅外偵察能力、光電偵察能力進行表征，并基于層次分析法及專家工程經驗獲得三項子能力的重要性權重，形成無人機偵察能力評估的綜合指數模型：

2.2 子能力指數模型

（1）SAR偵察能力指數模型

合成孔徑雷達是一種高分辨率成像雷達，能夠穿透云、塵埃等進行探測并獲得類似光學照相的高分辨雷達圖像。其偵察能力和最大作用距離、發現目標概率、目標定位精度、分別率等相關。

SAR偵察能力cSAR的指數模型為：

2）紅外偵察能力指數模型

紅外傳感器偵察能力性能參數與上文中SAR的類似，同時還需考慮能夠顯示出目標的最低對比度（主要用來衡量紅外傳感器的夜間探測能力）。

（3）光電偵察能力指數模型

機載光電傳感器中最常用的為CCD攝像機。因其可靠性高、功耗低、壽命長、可獲取高分辨率圖像情報的顯著優勢，被廣泛應用在無人機上。光電傳感器偵察能力cEO的指數模型與上文紅外傳感器的相同。

3 子能力歸一化方法

S型函數法是利用非線性可導Sigmoid函數進行指標的歸一，其在[0，1]間變化且具有較好的飽和性，該特性符合武器裝備性能提升趨勢以及提高某項性能所帶來的效益變化趨勢。本文基于文獻[4]模型并根據工程經驗調整參數，確定偵察子能力的歸一化準則，如下：

4 算例與分析

本文從現有公開資料中選取三型典型無人機作為算例，其機載傳感器組成情況如表1所示。根據無人機偵察能力綜合指數模型計算可得評估結果，如表2。

從表2中可以看出，UA的偵察能力最高，UB的偵察能力次之，UC的偵察能力最低。基于表1三型典型無人機的機載傳感器配置以及專家經驗，可判斷偵察能力評估結果較客觀地反映了不同無人機機型的偵察能力，綜合指數模型具有一定的可用性。另外，UA的SAR傳感器優于UB和UC，從SAR偵察能力c可以看出，評估結果符合實際情況;UA及UC的紅外傳感器優于UB，從紅外偵察能力評估結果c可以看出與實際情況相符，說明子能力指數模型能夠分別反映三種機載傳感器的優劣，具有一定的客觀性。

5 結論

本文基于影響無人機偵察能力各項因素的分析，構建了無人機偵察能力評估指標體系，并建立了一種無人機偵察能力評估指數模型。經過算例分析，該模型評估結果合理客觀，具有較好的可操作性;同時其底層指標均可從試飛中獲得，具有較好的實現性。本文面向試驗鑒定新要求，完成了無人機偵察能力評估方法探索，可為后續基于能力的性能試驗評估提供思路。

參考文獻：

[1]屈高敏.對地攻擊型無人機作戰效能評估與軟件開發[D].南昌航空大學，2015.

[2]張毅，王和平，黨榮軍.高空長航時無人機系統的總體方案評價準則研究[J].計算機仿真，2006，23（5）：27-29.

[3]張旺，申洋，陳偉.無人機多偵察載荷協同偵察效能評估[J].電光與控制，2014（3）：1-4.

[4]董彥非，王禮沅，張恒喜.戰斗機空戰效能評估的綜合指數模型[J].航空學報，2006，27（6）：1084-1087.