基于威胁等级判定的欺骗干扰效果评估方法

沈义龙，陆洪涛，王　尧

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003)



·试验与评估·

基于威胁等级判定的欺骗干扰效果评估方法

沈义龙，陆洪涛，王尧

(中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003)

研究了对组网雷达系统欺骗干扰效果评估的方法。结合防御系统的使用特点给出了基于假目标干扰情况下防御系统剩余拦截时间、毁伤效能两个属性的威胁等级判定方法，确定了基于威胁等级的假目标打分准则。该方法在假目标干扰效果评估中具有一定的参考意义。

威胁等级；剩余拦截时间；毁伤效能

0　引言

防空与突防在现代高技术条件下受到的重视程度日益突出。防御方需要对空中目标的威胁程度做出及时而正确的判断，进而合理分配抗击的力量；攻击方则需要通过各种手段提高突防能力，欺骗干扰是最为常用的手段之一，因而欺骗干扰效果的评估显得尤为重要。

现有的欺骗干扰评估准则大多从干扰效能出发评估其干扰效果，几种典型的评估指标有：跟踪误差、压制系数、干扰有效概率、欺骗干扰成功概率、欺骗干扰条件下发现真目标的时间和稳定跟踪真目标的时间的统计分布、模糊综合评判和神经网络评估法等[1]，这些方法有两个缺陷：一是评判的出发点是某型防御雷达，不具有普遍性；二是只能给出定性的判定准则，缺乏定量的评判。本文的研究从攻击方的角度出发，给出基于威胁等级的欺骗干扰效果评估的评分方法，旨在为决策者提供一种普适的评估欺骗干扰效果的方法。

1　威胁等级的确定

1.1确定准则

1.1.1剩余拦截时间

文献[2]针对拦截方法问题，建立了多目标非线性规划数学模型，并运用运筹学理论，根据漏截率最小、拦截器消耗最少两个性能指标，为目标进行了优化设计。

因此在对假目标干扰效果进行评估时可认为拦截系统剩余的拦截时间越长，威胁等级越低。本文中定义以假目标剩余拦截时间[3-4]决定的威胁等级ZT，计算方法如下：

(1)

式中，Nl为防御系统最多所能完成的拦截次数，Tjs为假目标剩余拦截时间，Tl为单次拦截所需时间。

1.1.2毁伤效能

1)弹头威力

评估来袭弹头对目标的毁伤能力并没有硬性统一指标，这里选取和弹头自身性能有关的长度、直径、质量等3个指标来衡量弹头的威力[5]。三者相乘，然后取对数，具体用公式表示为：

(2)

式中，H为弹头毁伤能力，l为弹头长度，d为弹头直径，g为弹头质量。对其进行归一化处理得到毁伤能力指数ZH：

(3)

式中，Hk为目标k的毁伤能力。

2)预估弹着点与被保护目标的距离

命中精度反映弹头命中目标的精确程度，用圆概率误差(CEP)表示，其对杀伤概率的影响远大于弹头威力。因此，CEP越小，威胁度越大。这里取相对值，为了和其它威胁因子量纲取一致，对其归一化处理。

(4)

式中，ZL为预估弹着点与被保护目标的距离所确定的威胁因子，Lk为目标k预估弹着点与被保护目标的距离。

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3)目标战役价值

图1　基于AHP的欺骗干扰威胁等级层次结构模型

[3]，对于特别重要的目标，比如航母、地面相控阵雷达数据融合中心等战略级目标、军事要地等给予特别大的战役价值(ZV=0.85)；对于比较重要的目标，比如热电站、能源储备基地、电力输送设备中心、互联网以及民用通信大型终端等给予中等的战役价值(ZV=0.55)；对于一般的大型工厂等给予较小的值(ZV=0.25)。

1.2确定方法

1.2.1层次分析法模型

目前，对目标威胁等级的确定方法主要有模板匹配法、专家系统法以及贝叶斯网络法。其中，模板匹配法的知识结构常采用静态结构，数据库维护复杂；贝叶斯网络法目前还不成熟，存在许多需要解决的问题。因此本文在评价威胁等级时采用专家系统法[6-7]。具体步骤如下：1)建立层次结构模型，如图1所示。2)构造判断(成对比较)矩阵。3)层次单排序及其一致性检验。4)层次总排序及其一致性检验。

图2　基于AHP的威胁等级判定模型实例

层次分析法中，最终的层次总排序即为不同欺骗干扰样式的威胁等级的排序向量，其中元素值越大，对应的干扰类型的威胁等级越高。

1.2.2模型实例

对于1.2.1节中的模型，第一层中由于随着时间的推移，剩余时间在威胁等级中所占的权重越高，因此分别选择剩余时间权重因子低(0.1)、中(0.5)、高(0.9)三种情况进行仿真；第二层中的三个因素对时间而言具有相对的稳定性，仿真中选取的权重向量为(0.3,0.4，0.3)；第三层中假设有50种欺骗干扰与真实目标进行最终的威胁等级评定。在仿真中假设50种欺骗干扰相对于上一层次中某一因素的重要程度服从正态分布，设真目标的重要程度为1，从而得到如图2所示的仿真结果。

对于实际系统而言，不同的欺骗干扰样式相对于上一层次中各个因素的重要程度可以通过1.1节中的定义进行归一化处理得到；对于第二层与第一层(图1所示)的各因素权重向量则可根据实际情况酌情处理。

2　基于威胁等级排序结果的假目标打分标准

在基于威胁等级排序对假目标打分时，按照欺骗干扰对防御系统的资源占用情况进行打分，采用100分制。将威胁等级比真实目标高且满足最低拦截条件的假目标称为“第一类假目标”，将其他假目标称为“第二类假目标”。当第一类假目标个数等于系统同时最大拦截数且第二类假目标个数为0时，评分为60分，即当假目标能够耗尽防御系统的拦截资源时认为欺骗干扰合格；在假目标耗尽防御系统的拦截资源基础上，若同时能够耗尽防御系统的搜索资源，则评定此时的欺骗干扰为100分。

综上分析，本文将体现假目标干扰质量的分数Grade定义为：

(5)

式中，Npjam为第一类假目标的数量；Nfjam为第二类假目标的数量；NLmax为系统同时最大拦截数；NRmax为雷达(雷达网)的最大探测目标数。

上述评分过程中，假设仅有一个被掩护目标，但实际战场环境中，面对日益发展的拦截技术[6]，弹头为提高突防成功率多采用集群式、多弹头等方式，此时需要对上述条件进行一定的修正。假设弹头数量为Nw，要求的成功率为Ps，则第一类假目标的个数为：

(6)

式中，Npjam0为欺骗干扰形成的第一类假目标个数，Nw·(1-Ps)为未突防成功的弹头目标个数。至此，可以将假目标分为两类：将干扰机通过各种欺骗干扰技术生成的假目标称之为电假目标；将实体假目标称之为其他假目标，如文中提到的多弹头以及其他伴飞装置。

3　仿真

假设某防御系统可同时发现100批目标，同时拦截18批目标，假设弹头总个数为10，设计的突防成功率为85%，仿真结果如图3所示。

图3　仿真结果

图3(a)中三条曲线分别代表第二类假目标个数为0、50、80的情况下欺骗干扰的评分情况，可见在第一类假目标个数相同的情况下，评分随着第二类假目标个数的增加而增加；图3(b)中两条曲线分别代表单弹头和多弹头的情形，对于多弹头的情形，当电假目标个数为17时，其评分已经超过60分为60.25。通过分析可知，当电假目标一致时，多弹头中未能突防成功的弹头也将作为第一类假目标，同时消耗组网雷达系统的拦截资源，当这类假目标越多时，产生干扰的评分越高。

4　结束语

本文结合防御系统的使用特点给出基于假目标剩余拦截时间、毁伤效能两个属性的威胁等级判定方法。并建立了基于威胁等级排序结果的假目标打分标准，以此作为组网雷达欺骗干扰的评估准则。本文的方法，有以下几种应用，一是定量地对组网雷达欺骗干扰效果进行评估；二是在工程实践中可以对试验结果进行预估；三是在攻击决策中可以提供一定的参考。■

参考文献：

[1]王雪松,肖顺平,等.现代雷达电子战系统建模与仿真[M].北京:电子工业出版社,2010.

[2]陈明辉.弹道导弹防御相控阵雷达欺骗干扰效果仿真与评估研究[M].长沙:国防科学技术大学,2003.

[3]邵正途,朱和平,等.基于熵和TFN-AHP的TOPSIS法TBM目标威胁度评估[J].军械工程学院学报,2010,4(22):56-60.

[4]魏保华.雷达干扰效果评估准则与方法的研究[D].长沙:国防科学技术大学,2000.

[5]高田,侯静,羊彦,等.战术弹道导弹多层拦截的拦截方法研究[J].计算机仿真,2008,25(12):98-100.

[6]李正东.量化目标威胁等级的改进[J].现代防御技术,2003,31(1):15-20.

[7]鞠彦兵,刘建昌.网络层次分析法原理及其应用[M].北京:北京理工大学出版社,2015.

Effect evaluation for deception jamming based on threat level method

Shen Yilong, Lu Hongtao, Wang Yao

(Luoyang Electronic Equipment Test Center,Luoyang 471003,Henan,China)

The method of effect evaluation for deception jamming against netted radars system is studied. Based on the operational use method of defense system, a judging method depended on the threat level of remaining intercept time and damage assessment is put forward. Based on threat level, scored rule of false taget is determined. And this method is fairly valuable in effect evaluation of false taget jamming.

threat level;remaining intercept time;damage assessment

2016-02-24；2016-03-14修回。

沈义龙(1988-)，男，助工，主要研究方向为雷达及雷达对抗。

TN97

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