基于指數(shù)模型的無人機(jī)偵察能力評(píng)估權(quán)家樂

錢杭

摘? 要：根據(jù)試驗(yàn)鑒定新要求，提出一種無人機(jī)偵察能力評(píng)估指數(shù)模型。首先基于無人機(jī)機(jī)載傳感器特點(diǎn)及指標(biāo)體系建立原則構(gòu)建了無人機(jī)偵察能力評(píng)估指標(biāo)體系，其次基于指數(shù)模型思想和工程經(jīng)驗(yàn)建立了偵察能力綜合指數(shù)模型及子能力指數(shù)模型。最后以3型無機(jī)偵察能力評(píng)估為算例驗(yàn)證了模型的可用性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);偵察能力;指數(shù)模型

中圖分類號(hào)：TN431.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(yīng)未來戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性及惡劣性，無人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）因其造價(jià)低廉、不受飛行員生理與生命風(fēng)險(xiǎn)限制、可進(jìn)行高空遠(yuǎn)距飛行、隱身性好等[1]顯著優(yōu)勢(shì)，在世界范圍獲得廣泛關(guān)注。同時(shí)在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)展趨勢(shì)下，無人機(jī)能否全面獲得信息、高效發(fā)現(xiàn)目標(biāo)成為能否處于戰(zhàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)方的關(guān)鍵問題，無人機(jī)偵察能力的優(yōu)劣性也成為研制與試驗(yàn)階段重點(diǎn)突破的問題。

根據(jù)試驗(yàn)鑒定新要求，性能試驗(yàn)已向基于能力的性能試驗(yàn)過度與發(fā)展，對(duì)武器裝備的評(píng)價(jià)也從單項(xiàng)性能指標(biāo)鑒定轉(zhuǎn)化為面向使命任務(wù)的能力評(píng)估。本文基于指數(shù)模型評(píng)估理論并結(jié)合試飛工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)無人機(jī)的偵察能力進(jìn)行評(píng)估，是能力評(píng)估層面的初步探索。

1 評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 指標(biāo)體系建立原則

指標(biāo)是衡量事物價(jià)值的標(biāo)準(zhǔn)，是事物對(duì)主體有效性的標(biāo)度。建立科學(xué)、全面的評(píng)估指標(biāo)體系是評(píng)估進(jìn)行的前提和基礎(chǔ)，對(duì)評(píng)估結(jié)果的合理性具有舉足輕重的作用。建立評(píng)估指標(biāo)體系時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：（1）全面性。構(gòu)建的評(píng)估指標(biāo)體系應(yīng)盡可能從各個(gè)方面反映評(píng)估對(duì)象的整體情況，做到對(duì)重要的指標(biāo)絕無遺漏，以保證評(píng)估結(jié)果的可信度和科學(xué)性;（2）可測(cè)性。評(píng)估指標(biāo)體系的各個(gè)指標(biāo)應(yīng)該具有明確的含義，并且其指標(biāo)值方便量化，能夠通過數(shù)學(xué)公式計(jì)算、試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)等方法獲得;（3）層次性。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，評(píng)估指標(biāo)體系應(yīng)具有一定的層次結(jié)構(gòu)，上層指標(biāo)是下層指標(biāo)的概括，下層指標(biāo)是上層指標(biāo)的具體解釋;這種樹狀結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的邏輯性，易于理解和分析;（4）簡(jiǎn)明性。評(píng)估指標(biāo)體系不能過于龐大，應(yīng)在滿足評(píng)估要求的前提下盡量去除不重要指標(biāo)，突出主要指標(biāo)，使每個(gè)指標(biāo)的選擇都做到既必要又充分。

1.2 偵察能力評(píng)估指標(biāo)體系

偵察能力是指無人機(jī)利用其攜帶的偵察設(shè)備對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤、識(shí)別以及監(jiān)視的能力，一般用于無人機(jī)上的偵察設(shè)備主要有合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR）、紅外傳感器以及光電傳感器。而機(jī)載傳感器的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)主要為發(fā)現(xiàn)概率、作用距離、搜索方位角、追蹤目標(biāo)數(shù)、定位精度、分辨率等?；谏衔闹笜?biāo)體系的建立原則，形成無人機(jī)偵察能力評(píng)估指標(biāo)體系，如圖1所示。第二層指標(biāo)依據(jù)無人機(jī)機(jī)載傳感器類型進(jìn)行分類，第三層指標(biāo)根據(jù)每種傳感器的特征進(jìn)行細(xì)化，并確保其具有可測(cè)性以及試飛可獲得性。

2 無人機(jī)偵察能力評(píng)估

2.1 偵察能力綜合指數(shù)模型

根據(jù)無人機(jī)偵察能力評(píng)估指標(biāo)體系，基于文獻(xiàn)[2]及文獻(xiàn)[3]中效能評(píng)估指數(shù)模型分別對(duì)SAR偵察能力、紅外偵察能力、光電偵察能力進(jìn)行表征，并基于層次分析法及專家工程經(jīng)驗(yàn)獲得三項(xiàng)子能力的重要性權(quán)重，形成無人機(jī)偵察能力評(píng)估的綜合指數(shù)模型：

2.2 子能力指數(shù)模型

（1）SAR偵察能力指數(shù)模型

合成孔徑雷達(dá)是一種高分辨率成像雷達(dá)，能夠穿透云、塵埃等進(jìn)行探測(cè)并獲得類似光學(xué)照相的高分辨雷達(dá)圖像。其偵察能力和最大作用距離、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)概率、目標(biāo)定位精度、分別率等相關(guān)。

SAR偵察能力cSAR的指數(shù)模型為：

2）紅外偵察能力指數(shù)模型

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

（3）光電偵察能力指數(shù)模型

機(jī)載光電傳感器中最常用的為CCD攝像機(jī)。因其可靠性高、功耗低、壽命長(zhǎng)、可獲取高分辨率圖像情報(bào)的顯著優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在無人機(jī)上。光電傳感器偵察能力cEO的指數(shù)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(shù)法是利用非線性可導(dǎo)Sigmoid函數(shù)進(jìn)行指標(biāo)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(shì)以及提高某項(xiàng)性能所帶來的效益變化趨勢(shì)。本文基于文獻(xiàn)[4]模型并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)調(diào)整參數(shù)，確定偵察子能力的歸一化準(zhǔn)則，如下：

4 算例與分析

本文從現(xiàn)有公開資料中選取三型典型無人機(jī)作為算例，其機(jī)載傳感器組成情況如表1所示。根據(jù)無人機(jī)偵察能力綜合指數(shù)模型計(jì)算可得評(píng)估結(jié)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(jī)的機(jī)載傳感器配置以及專家經(jīng)驗(yàn)，可判斷偵察能力評(píng)估結(jié)果較客觀地反映了不同無人機(jī)機(jī)型的偵察能力，綜合指數(shù)模型具有一定的可用性。另外，UA的SAR傳感器優(yōu)于UB和UC，從SAR偵察能力c可以看出，評(píng)估結(jié)果符合實(shí)際情況;UA及UC的紅外傳感器優(yōu)于UB，從紅外偵察能力評(píng)估結(jié)果c可以看出與實(shí)際情況相符，說明子能力指數(shù)模型能夠分別反映三種機(jī)載傳感器的優(yōu)劣，具有一定的客觀性。

5 結(jié)論

本文基于影響無人機(jī)偵察能力各項(xiàng)因素的分析，構(gòu)建了無人機(jī)偵察能力評(píng)估指標(biāo)體系，并建立了一種無人機(jī)偵察能力評(píng)估指數(shù)模型。經(jīng)過算例分析，該模型評(píng)估結(jié)果合理客觀，具有較好的可操作性;同時(shí)其底層指標(biāo)均可從試飛中獲得，具有較好的實(shí)現(xiàn)性。本文面向試驗(yàn)鑒定新要求，完成了無人機(jī)偵察能力評(píng)估方法探索，可為后續(xù)基于能力的性能試驗(yàn)評(píng)估提供思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈高敏.對(duì)地攻擊型無人機(jī)作戰(zhàn)效能評(píng)估與軟件開發(fā)[D].南昌航空大學(xué)，2015.

[2]張毅，王和平，黨榮軍.高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)系統(tǒng)的總體方案評(píng)價(jià)準(zhǔn)則研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2006，23（5）：27-29.

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

[4]董彥非，王禮沅，張恒喜.戰(zhàn)斗機(jī)空戰(zhàn)效能評(píng)估的綜合指數(shù)模型[J].航空學(xué)報(bào)，2006，27（6）：1084-1087.