一种基于层次分析法的雷达抗干扰效能评估方法

徐　沙，张　洁

(中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089)



·试验与评估·

一种基于层次分析法的雷达抗干扰效能评估方法

徐沙，张洁

(中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089)

通过对层次分析法的理论和模型的分析，确定了基于战术原则的评估因子，给出了各个因子的矩阵设置，一致性检验计算出了各因子的权重。结合某型雷达抗干扰飞行试验中的数据，给出了某型雷达工作于不同模式下的抗干扰效能评估结果。

层次分析法；战术原则；雷达抗干扰

0　引言

在现代战争中，雷达对抗[1]已成为一个重要的作战组成部分。而在雷达的设计定型试飞中，如何对被试雷达的抗干扰性能进行充分而合理的评估，一直是各方关注的重点。由于空中测试空间有限，测试手段和设备受到极大限制，目前定型试飞中一般仅能获取雷达总线参数、干扰/目标机位置数据以及载机的位置、姿态数据。因此，采用实际试飞数据，使用雷达作用距离和测量精度等典型战术参数作为雷达抗干扰能力的衡量标准成为了最佳的选择。

本文以现代雷达抗干扰试飞中所获取各战术参数为因子，提出一种基于层次分析法(AHP)的雷达抗干扰效能评估方法，不仅可以检验各种战术参数在雷达抗干扰效能中的重要程度，而且可以快捷地完成主要运算过程，提高评估判断的效率。

1　层次分析法模型介绍1.1　建立递阶层次结构

首先把非结构化、半结构化的复杂系统问题分解成组成系统的元素的若干部分，如准则、属性、方案等；然后把这些元素分组形成互不相交的递阶层次，即上一层次支配着相邻的下一层次的全部或部分元素。

层次一般分为3类：顶层、中间层和最低层。顶层即总目标层，是指所需解决问题的总要求，只有一个元素；中间层可包含若干个层次元素，为实现总目标所涉及的中间环节，例如子准则、约束等；最低层称为方案层，是指能够实现准则的各种措施、方法和备选方案。

1.2构造判断矩阵

在明确上层和下层元素间的隶属关系，进而建立起递进的层次结构，然后明确在单一准则支配下的上层元素后，下一层次元素权重的计算方法如下：

假设以顶层元素C为准则，其支配的下一阶层元素为f1,f2,…,fn。

1)判断矩阵的构建

(1)

式中，aij为元素fi与fj相对于C的重要性的1-9标度量化值，由表1量化得出。

表1　1-9标度量化值

2)将判断矩阵A=(aij)n×n按列归一化

(2)

3)按行加总

(3)

4)求取权重系数

将式(3)所得归一化后即可得：

(4)

5)最大特征根的求解

(5)

权重向量等于矩阵A的最大特征根λmax对应的特征向量ω。

1.3检验一致性

判断矩阵不可能具有完全一致性[2]，所以构建完成的判断矩阵需要进行一致性检验，步骤如下：

1)一致性指标C.I的计算。

(6)

2)平均随机一致性指标R.I的获得，可通过表2查找得到。

表2　平均随机一致性指标

3)一致性比例C.R的计算。

(7)

当C.R<0.1时，即要求专家判断的一致性与其他非专业人员随机判断的一致性之比小于10%时，认为一致性判断是可以接受的[2]。反之，当C.R≥0.1时，应该对判断矩阵作适当修正，以保持一定程度的一致性。对于1阶、2阶矩阵，总是完全一致的，此时C.R=0.1。

合成权重的计算要自上而下地将单准则权重进行合成，一直到最底层的方案层(或与方案相联系的属性层) ，如下所示：

(8)

2　某型雷达抗干扰试飞结果评估

在对某型雷达进行抗干扰能力评估试飞时，进行了TAS+HPT、TWS+HPT、RWS+STT三种模式下的抗干扰试飞，根据战术准则，获得了多个架次的试飞数据。对各架次数据进行联合统计后可以看出，雷达在各模式下受到干扰后其作用距离、角度精度、速度精度等各项战术指标均有不同程度的下降，然而并无法直观地得出雷达在何种工作模式下其抗干扰能力更为出色的结论。因此，需要通过对各个战术指标进行科学的因子选取和权重分配，使其抗干扰能力评估结论更为直观。

通过所获取的数据及对各项战术指标的要求，首先构建基于AHP的雷达抗干扰评估模型。

2.1评估因子的选取及层次结构的建立

通过雷达在无干扰和有干扰条件下对干扰机探测和跟踪距离的数据分析，得出雷达抗干扰性能下降程度因子，细化为雷达作用距离下降因子、距离精度下降因子、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为4个二级因子，即径向速度精度下降二级因子、东向速度精度下降二级因子、北向速度精度下降二级因子和天向速度精度下降二级因子：

(9)

(10)

2.2权重值的计算

使用AHP法对二级8个权重系数进行计算。通过专家打分，获得一级和二级因子的两两比较矩阵如下：

(11)

(12)

则可得出最终的雷达抗干扰效能评估模型为：

(13)

2.3效能值最终计算及分析

分别按不同模式将实际试飞结果数据代入式(13)，并设K=1000，得：

LETAS+HPT=363.5，LETWS+HPT=506.41，

LERWS+STT=293.91

可以看出，根据本文所建立的评估模型，有：

由雷达抗干扰效能值LE的定义可知，雷达的抗干扰效能指数与抗干扰能力成正比，即效能值LE越大，则雷达工作在此种模式下的抗干扰能力越强。

由于数据取自同一部雷达的不同工作模式，因此雷达体制和抗干扰模式均相同，其抗干扰效能的差别主要来自于雷达工作模式的区别。

本次抗干扰效能评估选取了速度欺骗+距离欺骗+窄带噪声这种组合模式干扰，在干扰机对雷达进行干扰时，这3种干扰样式均需对雷达信号进行侦收，速度欺骗针对速度波门释放拖引信号，距离欺骗针对距离波门释放拖引信号，而窄带噪声则需接收雷达信号后跟踪雷达频率至工作频率释放窄带干扰。

由于雷达工作在TWS+HPT模式时其主瓣波束并不对准目标，而是在空间中不断扫描，通过数据积累来形成目标航迹，类似地面警戒雷达或预警雷达的工作方式，因此干扰机缺少足够时间来侦收雷达信号，使其欺骗信号无效或窄带噪声不能对准雷达工作频率；而由于波束方向不停的变化，干扰机的欺骗信号和窄带噪声很难通过雷达主瓣进入接收机，因此雷达的抗干扰能力最强，但其在无干扰的情况下其精度最低。

当雷达工作在TAS+HPT模式时，利用相控阵雷达波束的捷变性，使主瓣波束在单位时间内一小部分时间跟踪目标，绝大部分时间对空间进行扫描，因此在主瓣波束对准干扰机的时刻，干扰机利用这一小段时间可完成侦收和释放欺骗/窄带噪声信号，并通过雷达主瓣进入接收机。因此其抗干扰能力相对TWS+HPT模式要弱。

当雷达工作在RWS+STT模式时，由于跟踪后雷达持续照射目标，使得干扰机有充分的时间对雷达信号进行侦收，且其释放的所有信号均可轻易通过雷达主瓣进入雷达接收机，因此其抗干扰能力是这三种模式中最差的。

由以上分析可知，本文提出的雷达抗干扰效能评估方法得出的计算结果与实际情况基本相符，符合雷达与干扰机对抗原理。

3　结束语

本文使用AHP法建立起根据战术原则确定的雷达抗干扰效能评估模型，利用某型雷达抗干扰试飞所获取的战术指标对该模型进行了验证，结果说明该模型具备一定的可用性，可对雷达在不同模式下的抗干扰能力给出具有明显区分性的效能评估结果，且结果与真实雷达工作情况相符。该模型对后续型号雷达的抗干扰试飞和雷达的整体效能评估模型的建立均具备一定的借鉴意义。■

[1]赵国庆.雷达对抗原理[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999.

[2]王国玉,汪连栋.雷达电子战系统数学仿真与评估[M] .北京:国防工业出版社, 2004.

[3]和伟,万宜春.基于改进型AHP算法的雷达对抗效能评估与仿真[J].航天电子对抗，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，工程师，硕士，主要研究方向为雷达与电子战。

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