基于多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)的反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估方法

費(fèi)惠佳，崔連虎(中國(guó)人民解放軍91336部隊(duì)，河北秦皇島066326)

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基于多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)的反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估方法

費(fèi)惠佳，崔連虎
(中國(guó)人民解放軍91336部隊(duì)，河北秦皇島066326)

摘要:抗干擾性能評(píng)估是反艦導(dǎo)彈試驗(yàn)鑒定的一項(xiàng)重要任務(wù)。分析了反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估的基本問(wèn)題和方法，并提出了基于多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)的評(píng)估方法;利用基于投影模型的直覺(jué)模糊的信息集成方法和基于動(dòng)態(tài)直覺(jué)模糊的信息集成方法對(duì)抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系逐層進(jìn)行運(yùn)算，全面、直觀地反映反艦導(dǎo)彈的抗干擾能力。

關(guān)鍵詞:反艦導(dǎo)彈;抗干擾性能評(píng)估;多源試驗(yàn)數(shù)據(jù);直覺(jué)模糊

0　引言［1-2］

對(duì)反艦導(dǎo)彈抗干擾能力進(jìn)行有效的評(píng)估，確保反艦導(dǎo)彈的復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力，是武器裝備試驗(yàn)鑒定的一項(xiàng)重要任務(wù)。基于多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)的反艦導(dǎo)彈抗干擾能力綜合評(píng)估，是綜合利用外場(chǎng)飛行試驗(yàn)、內(nèi)場(chǎng)仿真試驗(yàn)提供的試驗(yàn)信息，通過(guò)對(duì)多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行融合處理，對(duì)反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能做出綜合性的評(píng)價(jià)?？稍谔岣咝зM(fèi)比的同時(shí)，有效提升評(píng)估信息的全面性和評(píng)估結(jié)果的有效性，不僅能夠?yàn)榉磁瀸?dǎo)彈試驗(yàn)鑒定提供決策信息支撐，而且還能發(fā)現(xiàn)反艦導(dǎo)彈抗干擾能力分類指標(biāo)中的薄弱環(huán)節(jié)，為改進(jìn)反艦導(dǎo)彈的抗干擾技術(shù)、提高反艦導(dǎo)彈抗干擾能力發(fā)揮促進(jìn)作用。本文主要討論如何利用直覺(jué)模糊信息集成理論解決基于多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)的反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估問(wèn)題。

1　抗干擾性能評(píng)估的基本問(wèn)題和方法［3-6］

1．1基本問(wèn)題

1)干擾效果評(píng)估中的多因素問(wèn)題

影響導(dǎo)引頭干擾效果的因素有很多，而所有這些因素之間的相互關(guān)系頗為復(fù)雜。理想的情況是，列舉出所有影響干擾效果的因素，并給出它們與最終干擾效果的清晰的函數(shù)關(guān)系，而這些函數(shù)關(guān)系往往十分復(fù)雜，通常難以用數(shù)學(xué)表達(dá)式明確地描述。如果考慮所有的因素，評(píng)估問(wèn)題將變得十分繁雜，所以評(píng)估過(guò)程中只能盡可能相對(duì)完備地選取因素集，近似地估計(jì)它們與最終干擾效果的關(guān)系，得出相對(duì)準(zhǔn)確、全面的結(jié)果。

2)評(píng)估指標(biāo)粒度問(wèn)題

反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估指標(biāo)體系按照層次之間的遞進(jìn)關(guān)系進(jìn)行分解直至具有明確內(nèi)涵及測(cè)度性的最底層，指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)盡可能少。評(píng)估指標(biāo)體系粒度不必很細(xì)，層次也不必太深，能在一定層次反映出反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能即可。比如對(duì)反艦導(dǎo)彈在干擾條件下的跟蹤性能，反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能評(píng)估層次只需要關(guān)注通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析其距離跟蹤精度和角度跟蹤精度等指標(biāo)，對(duì)跟蹤精度受干擾是由哪些因素造成的則不做考慮。

3)干擾效果評(píng)估中的模糊問(wèn)題

我們平時(shí)習(xí)慣說(shuō)某干擾效果“好”或“壞”，但這并不能表達(dá)干擾效果好到什么程度或者壞到什么程度，甚至很難說(shuō)清“好”與“壞”的界限在哪里。用模糊數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，干擾效果的這種特性就是模糊性，在雷達(dá)對(duì)抗過(guò)程中，影響導(dǎo)引頭干擾效果的諸多因素，大多具有固有的模糊性，它們之間的關(guān)系更具有很強(qiáng)的不確定性和模糊性，理論和實(shí)踐均已證明，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的方法處理具有模糊性的問(wèn)題較之傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。將模糊的方法引入干擾效果評(píng)估或電子對(duì)抗領(lǐng)域，是解決這一類問(wèn)題極具潛力的新途徑。

1．2基本評(píng)估方法

目前，國(guó)內(nèi)外雷達(dá)界在雷達(dá)抗干擾能力評(píng)估方面，做了不少卓有成效的工作，提出了以功率準(zhǔn)則、信息準(zhǔn)則、概率準(zhǔn)則、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用準(zhǔn)則(效率準(zhǔn)則)等為代表的評(píng)估準(zhǔn)則;研究了豐富多樣的評(píng)估方法，如專家調(diào)研法、WSEIAC法、層次分析法、模糊法、多屬性決策法、灰色評(píng)估法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等，在此基礎(chǔ)之上，又發(fā)展出綜合運(yùn)用多種評(píng)估方法的評(píng)估方案，如模糊層次分析法、基于專家知識(shí)的多屬性決策方法等。上述各種評(píng)估方法在軍事系統(tǒng)中早有應(yīng)用，每種方法都各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

2　直覺(jué)模糊信息集成方法

反艦導(dǎo)彈抗干擾能力評(píng)估是一個(gè)多指標(biāo)、多層次的綜合型問(wèn)題，評(píng)估結(jié)果不僅要體現(xiàn)對(duì)反艦導(dǎo)彈個(gè)體型號(hào)抗干擾能力的綜合評(píng)價(jià)，而且要反映不同型號(hào)個(gè)體之間的差異性，以對(duì)在不同戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下優(yōu)化反艦導(dǎo)彈作戰(zhàn)效果提供決策支持。近年來(lái)，直覺(jué)模糊信息集成理論逐漸成為研究熱點(diǎn)，為方案選優(yōu)、綜合評(píng)估等多屬性決策方法提供了有力的分析評(píng)估工具，本文主要研究將直覺(jué)模糊信息集成方法應(yīng)用于反艦導(dǎo)彈的抗干擾能力綜合評(píng)估。

2．1基于投影模型的直覺(jué)模糊的信息集成方法

權(quán)重向量ω= (ω1，ω2，…，ωm)T為指標(biāo)Gj(j = 1，2，…，m)的權(quán)重向量，待評(píng)估項(xiàng)目Yi的得分向量為S(Yi) = (S(di1)，S(di2)，…，S(dim) )T，定義Yi的加權(quán)得分向量為:

取理想點(diǎn)加權(quán)得分均為1，則Sω(Y+) = (ω1，ω2，…，ωm)T，可將式(4)變換為如下形式:

定義S'ω(Yi)和S'ω(Y+)之間夾角的余弦函數(shù)為:

定義S'ω(Yi)在S'ω(Y+)上的投影公式為:

利用DIFWA算子對(duì)待評(píng)估項(xiàng)目集進(jìn)行評(píng)估，步驟如下:

把所有的直覺(jué)模糊決策矩陣D(tk) = (dij(tk) )n×m集成為綜合的直覺(jué)模糊決策矩陣D = (dij)n×m。

分別計(jì)算項(xiàng)目Yi和直覺(jué)模糊正、負(fù)理想點(diǎn)之間的距離:

計(jì)算每個(gè)項(xiàng)目的貼近系數(shù):

根據(jù)項(xiàng)目的貼近系數(shù)c(Yi)對(duì)所有項(xiàng)目進(jìn)行排序，貼近系數(shù)c(Yi)越大，說(shuō)明其評(píng)估結(jié)果越好。

3　基于直覺(jué)模糊的反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估

3．1反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估層次模型

本文將反艦導(dǎo)彈抗干擾性能綜合評(píng)估分為從下至上四個(gè)層次，如圖1所示。第一層為抗干擾性能單項(xiàng)指標(biāo)，可由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出;利用基于投影模型的直覺(jué)模糊信息集成方法對(duì)各單項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行信息融合，得到各單項(xiàng)指標(biāo)的綜合評(píng)估信息，即評(píng)估問(wèn)題中的第二層:目標(biāo)檢測(cè)性能、跟蹤性能和命中性能的評(píng)估結(jié)果;第三層是試驗(yàn)手段層次，綜合利用外場(chǎng)飛行試驗(yàn)、內(nèi)場(chǎng)半實(shí)物仿真試驗(yàn)和數(shù)字仿真試驗(yàn)三種試驗(yàn)方法的試驗(yàn)數(shù)據(jù);第四層為反艦導(dǎo)彈的抗干擾性能綜合評(píng)估，利用不確定動(dòng)態(tài)直覺(jué)模糊信息集成方法對(duì)各種試驗(yàn)手段下的綜合評(píng)估信息進(jìn)行融合，最終得到基于多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)的評(píng)估結(jié)果。

3．2多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)一致性檢驗(yàn)

由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于不同的試驗(yàn)手段，即使按照相同的試驗(yàn)條件構(gòu)造試驗(yàn)環(huán)境，由外場(chǎng)飛行試驗(yàn)、半實(shí)物仿真試驗(yàn)和數(shù)字仿真試驗(yàn)觀測(cè)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然會(huì)存在較大差異?；诙嘣丛囼?yàn)數(shù)據(jù)的反艦導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估要求不同來(lái)源的試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有一致性，報(bào)告將這種一致性歸納為兩個(gè)方面:一是試驗(yàn)數(shù)據(jù)自身的合理性，又稱動(dòng)態(tài)一致性，例如仿真試驗(yàn)中導(dǎo)彈飛行高度、速度、過(guò)載等參數(shù)不能超出導(dǎo)彈實(shí)際所具備的能力相對(duì)的參數(shù)，主要通過(guò)判別比較法、Theil不等式法、誤差分析法、靈敏度分析法、正態(tài)總體一致法等方法進(jìn)行檢驗(yàn);二是多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)分析結(jié)果的一致性，又稱靜態(tài)一致性，如根據(jù)外場(chǎng)飛行試驗(yàn)和半實(shí)物仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，在相同試驗(yàn)條件下A的跟蹤性能優(yōu)于B，但根據(jù)數(shù)字仿真試驗(yàn)，相同試驗(yàn)條件下，B的跟蹤性能卻優(yōu)于A，說(shuō)明三種試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在不一致性，不能用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)融合處理。

圖1　反艦的導(dǎo)彈抗干擾性能評(píng)估層次模型

3．3基于投影模型的直覺(jué)模糊多指標(biāo)綜合評(píng)估

反艦導(dǎo)彈抗干擾性能單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分可由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析直接得出，本文不再討論。反艦導(dǎo)彈的目標(biāo)檢測(cè)性能、目標(biāo)跟蹤性能和命中制導(dǎo)性能的評(píng)估結(jié)果，以各單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)三個(gè)性能指標(biāo)的評(píng)估采用同一評(píng)估方法，以跟蹤性能指標(biāo)的評(píng)估為例進(jìn)行評(píng)估。

有三個(gè)型號(hào)的導(dǎo)引頭，分別標(biāo)記為Y1、Y2、Y3。評(píng)估指標(biāo)包括:角度跟蹤精度G1;距離跟蹤精度G2;跟蹤時(shí)間飽和度G3;跟蹤不連續(xù)度G4。各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量為ω= { 0．3，0．3，0．2，0．2}。假設(shè)各單項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分如表1所示。

表1　單項(xiàng)指標(biāo)得分

利用式(2)計(jì)算各型號(hào)的加權(quán)得分向量模，得:

利用式(11)可將各得分向量在理想點(diǎn)上的投影計(jì)算結(jié)果映射到區(qū)間［0，1］，映射后各型號(hào)導(dǎo)引頭跟蹤性能評(píng)分分別為: s(Y1) = 0．702，s(Y2) = 0．466，s(Y3) = 0．85。

無(wú)論是對(duì)表1進(jìn)行直觀觀察，還是利用式(2)、式(7)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，都能得出一致結(jié)論:各型號(hào)反艦導(dǎo)彈在干擾情況下的跟蹤性能由強(qiáng)到弱依次為Y3、Y1、Y2。最后將結(jié)果映射到區(qū)間［0，1］，主要是為了下一步多種試驗(yàn)手段信息融合計(jì)算方便。

3．4基于動(dòng)態(tài)直覺(jué)模糊的多源試驗(yàn)信息融合

3．4．1直覺(jué)模糊決策矩陣

利用3．3節(jié)方法可計(jì)算出各個(gè)型號(hào)導(dǎo)引頭在不同試驗(yàn)手段下的目標(biāo)檢測(cè)性能、目標(biāo)跟蹤性能和制導(dǎo)命中性能評(píng)分，根據(jù)不同試驗(yàn)手段分別構(gòu)造直覺(jué)模糊決策矩陣。直覺(jué)模糊決策矩陣各元素包括隸屬度、非隸屬度和猶豫度三個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，隸屬度可直接取值為3．3節(jié)各指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，猶豫度忽略不計(jì)，非隸屬度按如下方法計(jì)算:設(shè)指標(biāo)Gi對(duì)型號(hào)Y的隸屬度為αi，則其非隸屬度取值為βi= 1－αi。這樣并不是不考慮猶豫度的影響，而是將猶豫度并入非隸屬度一同考慮，這可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)分結(jié)果較實(shí)際值偏低，或者可認(rèn)為評(píng)分要求更加嚴(yán)苛。設(shè)有三個(gè)型號(hào)導(dǎo)引頭Y1、Y2、Y3，現(xiàn)考察三個(gè)型號(hào)導(dǎo)引頭在不同試驗(yàn)手段下的目標(biāo)檢測(cè)性能(G1)、目標(biāo)跟蹤性能(G2)和制導(dǎo)命中性能(G3)，構(gòu)造直覺(jué)模糊矩陣如表2～4所示。

表2　數(shù)字仿真直覺(jué)模糊決策矩陣(Dt1)

表3　半實(shí)物仿真直覺(jué)模糊決策矩陣(Dt2)

表4　外場(chǎng)飛行試驗(yàn)直覺(jué)模糊決策矩陣(Dt3)

3．4．2動(dòng)態(tài)直覺(jué)模糊信息集成

利用2．2節(jié)方法將各直覺(jué)模糊決策矩陣集成為綜合的直覺(jué)模糊決策矩陣D = (dij)3×3，設(shè)目標(biāo)檢測(cè)性能、目標(biāo)跟蹤性能和制導(dǎo)命中性能指標(biāo)的權(quán)重向量為ω= (0．25，0．35，0．4)T，數(shù)字仿真試驗(yàn)、半實(shí)物仿真試驗(yàn)、外場(chǎng)飛行試驗(yàn)的域權(quán)重向量為ω(t) = (0．15，0．30，0．55)T，得到直覺(jué)模糊綜合決策矩陣如表5所示。

表5　直覺(jué)模糊綜合決策矩陣

設(shè)直覺(jué)模糊理想點(diǎn)為Y+= (1，0，0)T、Y－= (0，1，0)，Y+物理意義是各種干擾不會(huì)對(duì)反艦導(dǎo)彈各方面性能產(chǎn)生影響，Y－的物理意義是反艦導(dǎo)彈不具備任何抗干擾能力。利用式(10)計(jì)算各型號(hào)的抗干擾能力與直覺(jué)模糊理想點(diǎn)之間的貼近系數(shù)分別為: c(Y1) = 0．678，c(Y2) = 0．461，c(Y3) = 0．785。

貼近系數(shù)的取值區(qū)間為［0，1］，從計(jì)算結(jié)果分析，Y3與理想點(diǎn)Y+的貼近系數(shù)為0．785，其抗干擾能力很強(qiáng); Y1與理想點(diǎn)Y+的貼近系數(shù)為0．678，具備較強(qiáng)的抗干擾能力; Y3與理想點(diǎn)Y+的貼近系數(shù)為0．461，其抗干擾能力一般。從表2～4進(jìn)行直觀觀察，可得出同樣的結(jié)論，經(jīng)過(guò)融合后的評(píng)估信息與真實(shí)試驗(yàn)結(jié)果具有一致性。

需要說(shuō)明的是，理想點(diǎn)的選取對(duì)于最終的評(píng)估結(jié)果具有重要影響，本文中所采用的Y+和Y－理想點(diǎn)均為該理論框架下的極值，但是實(shí)際應(yīng)用中這種理想狀態(tài)往往并不存在，而且工程中也不可能達(dá)到，因此，對(duì)于正負(fù)理想點(diǎn)的選取需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定，一旦確定了理想點(diǎn)，同一層次的評(píng)估計(jì)算都要采用相同的理想點(diǎn)，但對(duì)于不同層次的評(píng)估計(jì)算，可采用兩組不同的理想點(diǎn)。理想點(diǎn)的改變，會(huì)影響各被評(píng)估項(xiàng)評(píng)分在區(qū)間上的絕對(duì)位置，但不會(huì)改變各被評(píng)估項(xiàng)評(píng)分之間的相對(duì)位置。

4　結(jié)束語(yǔ)

本文提出一種基于直覺(jué)模糊信息集成方法的反艦導(dǎo)彈抗干擾能力綜合評(píng)估方案，通過(guò)對(duì)多源試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息的獨(dú)立分析以及在此基礎(chǔ)之上的信息融合，對(duì)反艦導(dǎo)彈的綜合性能做出直觀、全面的評(píng)估。各型號(hào)導(dǎo)引頭抗干擾性能與直覺(jué)模糊理想點(diǎn)的貼近系數(shù)上直觀體現(xiàn)了反艦導(dǎo)彈的抗干擾能力強(qiáng)弱，對(duì)各層次指標(biāo)的綜合分析，體現(xiàn)了評(píng)估方法的全面性。本文方法對(duì)反艦導(dǎo)彈抗干擾性能綜合評(píng)估具有一定的參考價(jià)值。

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Anti-jamming performance evaluation of anti-ship missile based on multi-source test data

Fei Huijia，Cui Lianhu
(Unit 91336 of PLA，Qinhuangdao 066326，Hebei，China)

Abstract:Anti-jamming performance is very important for anti-ship missile assessment．The basic principle and methods of anti-jamming performance evaluation of anti-ship missile are analyzed，and an evaluation method base on multi-source test data is proposed．Anti-jamming performance evaluation index computation is phased through the projection model of intuitionistic fuzzy information integration and dynamic intuitionistic fuzzy information integration，which could across-the-board and obviously reflect the anti-jamming performance of anti-ship missile．

Key words:anti-ship missile; anti-jamming performance evaluation; multi-source test data; intuitioni-stic fuzzy

作者簡(jiǎn)介:費(fèi)惠佳(1985－)，男，助理工程師，碩士，從事導(dǎo)彈制導(dǎo)仿真工作。

收稿日期:2015－09－25; 2015－11－27修回。

中圖分類號(hào):TN973．1; TJ761．1+4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A