基于目標評價的水下制導武器攻擊效能仿真?

鄭 振 馬 蛟

（中國人民解放軍91129部隊 ?？?570311）

1 引言

水下制導武器在水面和水下目標攻擊中發揮重要作用，隨著水下制導武器的廣泛裝備在海軍序列中，需要對水下制導武器的攻擊效能進行有效評估和測試，建立水下制導武器攻擊效能評估模型，結合參數估計和攻擊參數分析，分析水下制導武器攻擊效能的穩定性和可靠性，通過水下制導武器攻擊效能的綜合尋優設計，提高水下制導武器攻擊的穩定性和可靠性，從而提高水下制導武器的對敵毀傷率，研究水下制導武器攻擊效能仿真模型，在水下制導武器的作戰使用和可靠性維護中具有重要意義［1］。

對水下制導武器攻擊效能綜合評價系統的設計是建立在對水下制導武器攻擊效能綜合評價的多屬性決策和融合分析基礎上，構建水下制導武器攻擊效能綜合評價多屬性決策統計信息模型，根據水下制導武器攻擊效能綜合評價多屬性決策信息的挖掘結果，采用參數尋優控制模型，結合對水下制導武器攻擊效能分析，提高水下制導武器系統的穩定性和可靠性［2］。傳統方法中，對水下制導武器攻擊效能綜合評價方法主要有基于統計分析的評價模型、基于PID 的水下制導武器攻擊效能評價模型以及基于模糊指數分析的水下制導武器攻擊效能評價模型等，上述方法在進行水下制導武器攻擊效能評價中存在計算開銷較大和經驗值依賴性較強的問題［3］。針對上述問題，本文提出基于目標綜合評價的水下制導武器攻擊效能指數仿真模型，首先構建水下制導武器攻擊效能的約束指標參數，然后建立優化目標函數，采用自適應參數尋優和解優化方法，實現對水下制導武器攻擊效能參數估計，最后進行實驗測試，展示了本文方法在提高水下制導武器攻擊效能評估能力方面的優越性能。

2 水下制導武器系統攻擊效能評價約束參數和目標函數

2.1 水下制導武器系統攻擊效能評價約束參數

為了實現對水下制導武器可靠性綜合評價，結合水下制導武器武器系統的戰術性能和技術性能參數，采用多維參數量化分析技術，得到水下制導武器攻擊效能綜合評價多屬性融合參數跟蹤學習模型，結合水下制導武器武器系統的戰術性能和技術性能參數，以多普勒頻譜、回波探測聚類、單發命中概率、水下制導距離、有效射程為水下制導武器攻擊效能的約束指標參數［4］，得到攻擊效能指數分布的時間序列，采用線性規劃和多維參數融合，求解水下制導武器攻擊效能綜合評價多屬性決策的自變量，得到水下制導武器系統攻擊效能尋優的約束參數分布函數：

其中，為方位估計參數，為相位特征分布參數，xij為多普勒頻移參數，yij為聯合特征分布集，對上式取最小，得到水下制導武器的攻擊效能評價的模糊指標分配集：

當Q達到最小，得到了水下制導武器攻擊效能綜合評價多屬性決策模糊統計分析模型，結合關聯規則信息分析，實現對水下制導武器攻擊效能的模糊度尋優［5］，在水下攻擊環境下，得到水下制導武器系統攻擊效能評價的聯合統計特征量為

2.2 水下制導武器可靠性綜合評價目標函數構造

采用延遲特征分析和自適應參數適應性調節方法［7］，構建水下制導武器攻擊效能評價的優化目標函數，描述為

其中，k為攻擊陣元序列個數，x(k)為攻擊效能指數分布的傳感序列，w(k)為加權序列，τk為延遲特征量，對水下制導武器系統可靠性時間序列x(t)出現在分布區間i的概率隨機變量滿足閾值αk≥0，時，建立水下制導武器攻擊效能綜合評價多參量指標分析模型，結合人工神經網絡［8］，得到水下制導武器攻擊效能約束特征估計值：

其中，WsT為水下制導武器攻擊效能有效性聯合決策參數，y為水下制導武器攻擊效能約束參數的標準量化參數，構建遞歸圖R(i,j)進行水下制導武器的規避性能分析，其中遞歸函數為

其中，εi為評價信息熵，dij為攻擊陣元點的歐式距離。采用量化尋優，建立水下制導武器攻擊效能評價的優化目標函數［9］，采用自適應尋優算法實現對水下制導武器可靠性和攻擊有效性尋優控制［10］。

3 水下制導武器系統攻擊效能評價優化

3.1 綜合評價方案及優選

采用目標綜合評價模型，結合支持度-置信度聯合估計的方法，構建水下制導武器攻擊效能的尋優控制律［11］，求得水下制導武器系統可靠性綜合評價的關聯維特征a和bi的最優估計，，根據水下制導武器攻擊效能約束參數分層可信程度，得到攻擊效能評價的模糊指標分配公式表示如下：

式中，λ為攻擊效能約束特征值，b為邊界條件系數，Ω 表示攻擊攔截的風險度，得到水下制導武器被攔截的概率密度分配特征量定義為

其中：uk為攻擊強度參數；wk為被攔截的風險權值。

結合模糊相關度分析方法實現對水下制導武器攻擊效能約束參數時間序列的特征空間結構重組，得到水下制導武器攻擊效能約束參數分層的屬性特征量為{u1,...,uN}，基于目標綜合評價準則，得到水下制導武器攻擊效能評價的互信息量為

當I(τ)=0 則x(t+τ)表示水下制導武器攻擊成果的信息熵，即是x(t),x(t+τ)相互獨立完全不相關，通過戰術和技術控制，結合指數分析，提高攻擊效能。

3.2 攻擊效能評價的模型優化

建立水下制導武器可靠性綜合評價的條件概率密度函數，得到條件概率密度熵：

其中H(?)表示水下制導武器攻擊效能評價的綜合評價函數，即：

其中，‖xi-xj‖可以表示攻擊效能有效性評價的輸出重構特征向量，重構水下制導武器系統可靠分布參數，得到模糊泛函模型為

式中j為水下制導武器攻擊效能評價的聯合特征點，基于聯合概率密度熵估計，得到水下制導武器可靠性綜合評價的測度序列為

其中K=N-(m-1)τ，表示水下制導武器攻擊效能約束階數，τ為攔截延遲，根據上述算法設計，結合攻擊可靠性指數分布，實現對水下制導武器攻擊效能的指數評價［12］。

4 仿真實驗與結果分析

通過仿真實驗驗證本文方法在實現水下制導武器攻擊效能評價的性能，假定水下制導武器是通過主動制導發射聲脈沖信號，發射信號為一個帶寬為5kHz，調頻率為50000Hz/s，水下制導武器得到多普勒初始頻率為15kHz，聲吶回波信號采樣的時寬為0.3s 的LFM 信號，根據上述仿真參數設定，采用Visual C++進行視景仿真，得到參數測試界面如圖1所示。

圖1 參數測試界面

在圖1 的測試界面中，設定發射聲源級：SL=200dB，信噪比以及艦船距離參數設定如圖1，由此，得到攻擊效能評估結果如圖2所示。

分析圖2 得知，本系統中拖曳體的運動速度vt=30kn，因此來襲武器的運動速度為v=vr+vt=20+30=50kn，來襲武器和拖曳體之間距離為339.479m，最終估計的結果是來襲武器在拖曳體右側的1.6°方位上，多普勒頻移的理論值與估計值是相符，說明攻擊效能評價結果準確可靠。

5 結語

通過水下制導武器攻擊效能的綜合尋優設計，提高水下制導武器攻擊的穩定性和可靠性，從而提高水下制導武器的對敵毀傷率，本文提出基于目標綜合評價的水下制導武器攻擊效能指數仿真模型，構建攻擊能力分類數據檢測模型，對水下制導武器攻擊效能綜合評價采用模糊度分析方法，結合自適應尋優，得到水下制導武器系統攻擊效能評價約束參數分配集，根據攻擊可靠性指數分布，實現對水下制導武器攻擊效能的指數評價，并將算法嵌入到視景仿真平臺中，實現人機交互設計，測試得知，本文方法進行水下制導武器攻擊效能評價的可靠性較好，提高攻擊效能評估的人機交互性。

圖2 水下制導武器攻擊效能評估結果