一種基于層次分析法的雷達抗干擾效能評估方法

徐　沙，張　潔

(中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089)

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·試驗與評估·

一種基于層次分析法的雷達抗干擾效能評估方法

徐沙，張潔

(中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089)

通過對層次分析法的理論和模型的分析，確定了基于戰(zhàn)術原則的評估因子，給出了各個因子的矩陣設置，一致性檢驗計算出了各因子的權重。結合某型雷達抗干擾飛行試驗中的數據，給出了某型雷達工作于不同模式下的抗干擾效能評估結果。

層次分析法；戰(zhàn)術原則；雷達抗干擾

0　引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，雷達對抗[1]已成為一個重要的作戰(zhàn)組成部分。而在雷達的設計定型試飛中，如何對被試雷達的抗干擾性能進行充分而合理的評估，一直是各方關注的重點。由于空中測試空間有限，測試手段和設備受到極大限制，目前定型試飛中一般僅能獲取雷達總線參數、干擾/目標機位置數據以及載機的位置、姿態(tài)數據。因此，采用實際試飛數據，使用雷達作用距離和測量精度等典型戰(zhàn)術參數作為雷達抗干擾能力的衡量標準成為了最佳的選擇。

本文以現(xiàn)代雷達抗干擾試飛中所獲取各戰(zhàn)術參數為因子，提出一種基于層次分析法(AHP)的雷達抗干擾效能評估方法，不僅可以檢驗各種戰(zhàn)術參數在雷達抗干擾效能中的重要程度，而且可以快捷地完成主要運算過程，提高評估判斷的效率。

1　層次分析法模型介紹1.1　建立遞階層次結構

首先把非結構化、半結構化的復雜系統(tǒng)問題分解成組成系統(tǒng)的元素的若干部分，如準則、屬性、方案等；然后把這些元素分組形成互不相交的遞階層次，即上一層次支配著相鄰的下一層次的全部或部分元素。

層次一般分為3類：頂層、中間層和最低層。頂層即總目標層，是指所需解決問題的總要求，只有一個元素；中間層可包含若干個層次元素，為實現(xiàn)總目標所涉及的中間環(huán)節(jié)，例如子準則、約束等；最低層稱為方案層，是指能夠實現(xiàn)準則的各種措施、方法和備選方案。

1.2構造判斷矩陣

在明確上層和下層元素間的隸屬關系，進而建立起遞進的層次結構，然后明確在單一準則支配下的上層元素后，下一層次元素權重的計算方法如下：

假設以頂層元素C為準則，其支配的下一階層元素為f1,f2,…,fn。

1)判斷矩陣的構建

(1)

式中，aij為元素fi與fj相對于C的重要性的1-9標度量化值，由表1量化得出。

表1　1-9標度量化值

2)將判斷矩陣A=(aij)n×n按列歸一化

(2)

3)按行加總

(3)

4)求取權重系數

將式(3)所得歸一化后即可得：

(4)

5)最大特征根的求解

(5)

權重向量等于矩陣A的最大特征根λmax對應的特征向量ω。

1.3檢驗一致性

判斷矩陣不可能具有完全一致性[2]，所以構建完成的判斷矩陣需要進行一致性檢驗，步驟如下：

1)一致性指標C.I的計算。

(6)

2)平均隨機一致性指標R.I的獲得，可通過表2查找得到。

表2　平均隨機一致性指標

3)一致性比例C.R的計算。

(7)

當C.R<0.1時，即要求專家判斷的一致性與其他非專業(yè)人員隨機判斷的一致性之比小于10%時，認為一致性判斷是可以接受的[2]。反之，當C.R≥0.1時，應該對判斷矩陣作適當修正，以保持一定程度的一致性。對于1階、2階矩陣，總是完全一致的，此時C.R=0.1。

合成權重的計算要自上而下地將單準則權重進行合成，一直到最底層的方案層(或與方案相聯(lián)系的屬性層) ，如下所示：

(8)

2　某型雷達抗干擾試飛結果評估

在對某型雷達進行抗干擾能力評估試飛時，進行了TAS+HPT、TWS+HPT、RWS+STT三種模式下的抗干擾試飛，根據戰(zhàn)術準則，獲得了多個架次的試飛數據。對各架次數據進行聯(lián)合統(tǒng)計后可以看出，雷達在各模式下受到干擾后其作用距離、角度精度、速度精度等各項戰(zhàn)術指標均有不同程度的下降，然而并無法直觀地得出雷達在何種工作模式下其抗干擾能力更為出色的結論。因此，需要通過對各個戰(zhàn)術指標進行科學的因子選取和權重分配，使其抗干擾能力評估結論更為直觀。

通過所獲取的數據及對各項戰(zhàn)術指標的要求，首先構建基于AHP的雷達抗干擾評估模型。

2.1評估因子的選取及層次結構的建立

通過雷達在無干擾和有干擾條件下對干擾機探測和跟蹤距離的數據分析，得出雷達抗干擾性能下降程度因子，細化為雷達作用距離下降因子、距離精度下降因子、方位角精度下降因子、俯仰角精度下降因子和速度精度下降因子。其中速度精度下降因子分為4個二級因子，即徑向速度精度下降二級因子、東向速度精度下降二級因子、北向速度精度下降二級因子和天向速度精度下降二級因子：

(9)

(10)

2.2權重值的計算

使用AHP法對二級8個權重系數進行計算。通過專家打分，獲得一級和二級因子的兩兩比較矩陣如下：

(11)

(12)

則可得出最終的雷達抗干擾效能評估模型為：

(13)

2.3效能值最終計算及分析

分別按不同模式將實際試飛結果數據代入式(13)，并設K=1000，得：

LETAS+HPT=363.5，LETWS+HPT=506.41，

LERWS+STT=293.91

可以看出，根據本文所建立的評估模型，有：

由雷達抗干擾效能值LE的定義可知，雷達的抗干擾效能指數與抗干擾能力成正比，即效能值LE越大，則雷達工作在此種模式下的抗干擾能力越強。

由于數據取自同一部雷達的不同工作模式，因此雷達體制和抗干擾模式均相同，其抗干擾效能的差別主要來自于雷達工作模式的區(qū)別。

本次抗干擾效能評估選取了速度欺騙+距離欺騙+窄帶噪聲這種組合模式干擾，在干擾機對雷達進行干擾時，這3種干擾樣式均需對雷達信號進行偵收，速度欺騙針對速度波門釋放拖引信號，距離欺騙針對距離波門釋放拖引信號，而窄帶噪聲則需接收雷達信號后跟蹤雷達頻率至工作頻率釋放窄帶干擾。

由于雷達工作在TWS+HPT模式時其主瓣波束并不對準目標，而是在空間中不斷掃描，通過數據積累來形成目標航跡，類似地面警戒雷達或預警雷達的工作方式，因此干擾機缺少足夠時間來偵收雷達信號，使其欺騙信號無效或窄帶噪聲不能對準雷達工作頻率；而由于波束方向不停的變化，干擾機的欺騙信號和窄帶噪聲很難通過雷達主瓣進入接收機，因此雷達的抗干擾能力最強，但其在無干擾的情況下其精度最低。

當雷達工作在TAS+HPT模式時，利用相控陣雷達波束的捷變性，使主瓣波束在單位時間內一小部分時間跟蹤目標，絕大部分時間對空間進行掃描，因此在主瓣波束對準干擾機的時刻，干擾機利用這一小段時間可完成偵收和釋放欺騙/窄帶噪聲信號，并通過雷達主瓣進入接收機。因此其抗干擾能力相對TWS+HPT模式要弱。

當雷達工作在RWS+STT模式時，由于跟蹤后雷達持續(xù)照射目標，使得干擾機有充分的時間對雷達信號進行偵收，且其釋放的所有信號均可輕易通過雷達主瓣進入雷達接收機，因此其抗干擾能力是這三種模式中最差的。

由以上分析可知，本文提出的雷達抗干擾效能評估方法得出的計算結果與實際情況基本相符，符合雷達與干擾機對抗原理。

3　結束語

本文使用AHP法建立起根據戰(zhàn)術原則確定的雷達抗干擾效能評估模型，利用某型雷達抗干擾試飛所獲取的戰(zhàn)術指標對該模型進行了驗證，結果說明該模型具備一定的可用性，可對雷達在不同模式下的抗干擾能力給出具有明顯區(qū)分性的效能評估結果，且結果與真實雷達工作情況相符。該模型對后續(xù)型號雷達的抗干擾試飛和雷達的整體效能評估模型的建立均具備一定的借鑒意義?！?/p>

[1]趙國慶.雷達對抗原理[M].西安:西安電子科技大學出版社,1999.

[2]王國玉,汪連棟.雷達電子戰(zhàn)系統(tǒng)數學仿真與評估[M] .北京:國防工業(yè)出版社, 2004.

[3]和偉,萬宜春.基于改進型AHP算法的雷達對抗效能評估與仿真[J].航天電子對抗，2015,31 (1):51-54.

An evaluation method of radar anti-jamming efficiency based on analytical hierarchy process

Xu Sha, Zhang Jie

(Chinese Flight Test Establishment,Xi’an 710089,Shanxi,China)

Based on the analysis of the theory and model of the analytic hierarchy process, the evaluation factors of the tactical principles are determined, the matrix of factors is setted, the consistency is tested and the weight of each factor is calculated. Using the data of one type radar anti jamming flight test, the evaluation results of the anti jamming effectiveness of the radar work in different modes are presented.

analytical hierarchy process;tactical principle;radar anti-jamming

2016-02-23；2016-03-14修回。

徐沙(1983-)，男，工程師，碩士，主要研究方向為雷達與電子戰(zhàn)。

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