舰空导弹导引头抗干扰性能综合评估方法研究∗

谢泽峰 罗华锋

（中国人民解放军92941部队42分队 葫芦岛 125001）

1 引言

进入21世纪，随着电子对抗高新技术发展，电子防御战在防空反导作战使命中显得尤为突出［1］。在如今作战电磁环境［2］中，敌方作战飞机和精确制导武器普遍装载庞大数量、复杂体制、功率倍增以及多样种类的电子对抗设备，作战环境各种电磁信号密集分布。致使舰空导弹面临的战场环境与作战态势日趋复杂［3］，为应对复杂的电磁干扰环境，舰空导弹需要升级换代不断提高导弹抗干扰能力，其中导引头抗干扰能力已成为衡量舰空导弹抗干扰的重要指标。

舰空导弹在研制的不同阶段，其抗干扰技术状态需求存在差异，抗干扰实现能力存在差异［4］，因此需要以不同的抗干扰试验对导弹在电磁环境下工作性能进行指标检验和鉴定。舰空导弹导引头抗干扰能力受到诸多因素的影响和制约：一是受导引头自身体制和技术特性影响；二是受作战干扰环境、干扰量级以及干扰时机等的影响；三是受干扰试验可行性及成本的制约。由于舰空导弹导引头抗干扰受到诸多因素的影响和制约导致抗干扰评估的复杂性，造成对其抗干扰性能的评估仍然面临技术难题［5～7］，公开的文献中尚未出现一个普遍适用的试验总体设计和抗干扰评估。因此，对舰导弹导引头抗干扰性能综合评估方法进行研究，制定一个普遍适用的总体设计和抗干扰评估是一项有价值的学术研究课题。

本文对舰导弹导引头抗干扰性能综合评估方法进行研究，提出采用一体化试验方法［8～9］和基于AHP［10～13］的综合评估方法对舰空导弹抗干扰试验进行了总体设计和抗干扰评估，该方法相比传统试验评估方法较全面、科学，可为舰空导弹抗干扰试验设计与抗干扰性能鉴定提供参考。

2 舰空导弹面临的干扰样式

舰空导弹作战时，常面临空战场电磁干扰因素的影响。空战场电磁干扰因素可分为自然干扰和人为干扰两大类。自然干扰主要是指自然界具备的或衍生的干扰，如自然电磁辐射和地海杂波等；人为电磁干扰主要是指人为有意产生的干扰，如箔条、有源诱饵干扰、自卫压制或欺骗干扰等。

舰空导弹面临的干扰样式见表1所列。从干扰影响机理看，实施干扰的本质是对导引头测量信号产生了压制、速度或角度欺骗等作用。从干扰信号作用看，实施干扰的本质也可视作对导引头测量信号的时域、空域、频域、能量域的某种调制。

表1 舰空导弹面临的干扰样式

3 舰空导弹抗干扰考核对象及其指标分析

舰空导弹试验时，其抗干扰性能考核是其性能鉴定的一项重要指标。舰空导弹抗干扰考核对象及其指标见表2所列。抗干扰指标主要分为两大类：一类是系统级指标，另一类是分系统（设备）级指标。相应的考核对象分别对应为导弹系统和弹上用频设备，其中弹上用频设备主要指导弹装配的不同制导体制的导引头。这两类指标都是在复杂电磁环境下进行考核，前者考核指标对应为导弹系统完成作战任务的命中概率、对抗成功率；后者考核指标对应弹上用率设备对抗干扰的定量或定型指标。

目前，舰空导弹系统级抗干扰受干扰强度、干扰时机以及分系统干扰成功率等诸多方面影响，其作用机理处在探索研究阶段，研制总要求尚未提出系统级指标考核。因此，现阶段考核对象主要对分系统级指标进行考核，考核重点是导引头的抗干扰指标。

4 舰空导弹导引头抗干扰试验一体化设计

由表2分析可知，舰空导弹导引头抗干扰指标大多为统计指标，为了实现全面考核导引头的设计性能、验证其是否达到研制总要求规定的战术技术指标，需要获取一定量的试验子样进行评定。但是，舰空导弹导引头抗干扰试验需要考虑的因素比较多，为避免进行多次重复试验，在抗干扰试验设计时，可用试验资源要进行全盘权衡，试验因素要进行综合考虑。

表2 舰空导弹抗干扰考核对象及其指标

舰空导弹导引头抗干扰试验可采用一体化试验方法进行设计。一体化试验是指靶场综合集成各种试验资源，构建分布交互式试验环境，采用内外场一体化、空天地一体化等多种方式，协调一致地开展装备试验，达到试验信息共享，综合鉴定的目的。

舰空导弹抗干扰一体化设计试验项目见图1。舰空导弹导引头抗干扰在进行试验一体化试验设计时，将试验阶段划分为内场试验和外场试验，其中内场试验项目包括数字仿真试验和半实物仿真试验；外场试验项目包括三项，分别是静态、挂飞和导弹抗干扰飞行试验。需要综合统筹设计内、外场试验项目，依据试验目的和特点对抗干扰能力进行全面充分考核。

4.1 导引头内场抗干扰数字仿真试验

此部分试验项目，主要在内场进行，大多服务于导引头抗干扰方案论证、对抗策略确定和技术途径选择，主要采用全数字仿真的方法，建立全系统的数学模型，利用计算机来复现系统的工作流程。试验目的主要是对软件抗干扰流程进行设计。此部分试验项目因是在内场纯数字仿真进行，所以相对其他试验项目，比较简单易行，费用低是其优势。

4.2 导引头内场抗干扰半实物仿真试验

此部分试验项目，主要也在内场进行，导引头内场抗干扰半实物仿真试验是将系统的部分装置（导引头）以实物的形式直接接入有仿真器组成的仿真回路中参试进行动态试验研究，主要利用仿真进行抗干扰性能考核和抗干扰流程验证。导引头半实物仿真试验系统组成见图2。射频信号生系统产生两路信号，一路模拟目标回波信号，一路接入诱饵干扰模拟器或实装诱饵干扰机，经天线阵列上不同位置天线向导引头辐射空间合成信号。导引头抗有源诱饵干扰试验的核心是设置典型干扰场景。内场试验时，设置仿真参数包括：目标回波信号和有源诱饵干扰信号的幅度、延迟、多普勒频率、角位置，有源诱饵干扰释放时序等。相比抗干扰数字仿真试验，可信度较高，具有试验过程可控、数据录取容易、效费比高等优点。

图1 舰空导弹抗干扰一体化设计试验项目

图2 导引头半实物仿真试验系统组成

4.3 导引头外场静态抗干扰试验

此部分试验项目，主要在外场进行，是将系统的部分装置（导引头）安装在高塔或具有一定高度的物体上，目标可以是真实的飞机或替代飞机；干扰环境可以用干扰设备或模拟设备以及自然背景构成。检验导引头的抗干扰能力是此项试验的主要目的，相比内场抗干扰半实物仿真试验，可信度就较高。具有试验样本可控，试验成本可控，试验保障需求低等特点。

4.4 导引头外场挂飞抗干扰试验

此部分试验项目，主要在外场进行，主要模拟两部分内容：一是模拟导弹和目标动态相对接近的过程；二是模拟导引头识别目标的态势。导引头外场抗干扰试验系统组成框图见图3。其中，导引头载机包括导引头、导引头测试控制台、GPS接收机、惯性导航系统等；目标飞机包括有源诱饵干扰机、GPS接收机、本地记录器等；地面配套设备包括干扰检测设备、GPS基准站和数传接受系统等。在实际试验组织实施中，挂飞试验常与静态试验相结合，同步进行同一场景下的抗干扰试验。具有试验成本偏大，试验保障需求偏高，真实等效程度高等特点。

图3 导引头外场抗干扰试验系统组成框图

4.5 导弹外场抗干扰飞行试验

此部分试验项目，主要在外场进行，试验系统组成框图如图4所示，主要参试设备包括导弹系统、地（舰）面设备（含导弹发射系统、跟踪制导雷达等）、有源诱饵干扰机及其载机（靶机）、干扰监测设备、遥测系统、光测系统、雷测、实况录像、高速摄影、站测数据录取车等。其中，由光测系统得到导弹飞行的外弹道数据和目标航线数据，遥测系统实时下传导弹各组成的工作状态与测量参数，干扰监测设备实时记录诱饵干扰的辐射特征。

图4 导弹抗干扰飞行试验系统组成框图

导弹外场抗干扰飞行试验是在导弹控制系统闭环状态下通过构建贴近实战的干扰态势验证导引头的抗干扰能力及全弹抗干扰流程的正确性和合理性。针对表2中所列的不同工作体制的导引头，根据相应的考核指标选择干扰样式，构建有效电磁干扰环境。主要考核导引头抗远距支援干扰能力、抗随队掩护干扰能力、抗自卫噪声干扰能力、抗自卫欺骗干扰成功率、抗组合干扰成功率等。具有试验费用高昂、试验组织实施难度大，贴近真实作战条件等特点。

5 舰空导弹导引头抗干扰指标综合评估

5.1 传统评估方法

对舰空导弹导引头抗干扰性能的评估，传统方法是采用概率对内场和外场的试验结果获取的数据进行统计分析。传统评估方法存在两方面的问题：一是对内场和外场的抗干扰试验结果并没按照可信度进行区别对待；二是对抗干扰飞行试验得到的可靠有效信息并未充分利用。

舰空导弹在贴近真实干扰战场环境下，对抗干扰指标进行考核，抗干扰飞行试验子样的可信度相对较高，但仅利用飞行试验结果完成对抗干扰性能指标的评定，飞行试验样本数要求比较大，受试验保障限制，也比现实，难以实现对导引头抗干扰性能的全面考核。因此，对舰空导弹导引头抗干扰综合评估应以内场仿真试验为主，并结合一定量的外场试验，通过系统化的分析方法来进行综合评估其抗干扰能力。

5.2 层次分析方法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一种定性和定量相结合的分析方法，成为继机理分析、统计分析之后发展起来的系统分析的重要工具。该方法具有系统化、层次化、灵活、简洁等优点，在方案排序和性能评估等领域得到广泛运用。该方法在构建评估层次和指标相对较少情况下，权度值误差也较小，评估结果可靠性高。

5.3 基于AHP的舰空导弹导引头抗干扰指标综合评估

通过一体化设计的舰空导弹导引头抗干扰五类试验，积累了一定量的抗干扰试验样本，为确保试验信息的可信度，优先选取导引头半实物仿真试验、导引头静态抗干扰试验、导引头动态挂飞抗干扰试验及导弹飞行四类试验样本进行抗干扰指标综合评估。

以某型导引头抗干扰概率为例，采用AHP对其进行综合评估。

1）构建评估层次

构建评估层次见图5，其中，目标层A为导引头抗干扰成功概率，目标层B1、B2、B3、B4分别为内、外场试验项目，与之对应的成功概率分别为P1、P2、P3和P4。

图5 导引头抗干扰性能评估层次示意图

2）构造A-B判断矩阵

根据图1中B层各个因素之间的相对重要性构造A-B判断矩阵见表3和4。判断矩阵是正互反矩阵，aij通过专家打分法得到，主对角线皆为1，aij和aji互为倒数。权重系数Wi可有下式求得。

表3 A-B判断矩阵

表4 A-B判断矩阵

3）一致性检验

一致性检验主要是降低专家判断失误造成的影响。一致性校验的步骤如下：

Step1：计算一致性指标CI

其中，λmax为判断矩阵最大特征值；n为判断矩阵的阶次。

Step2：查找一致性指标RI

RI是同阶随机判断矩阵的一致性指标的平均值，查表5后可知RI=0.90。

表5 平均随机一致性指标

Step3：计算一致性比例CR

判断矩阵满足一致性，既当CR＜0.1时，通过求得权重系数Wi，即可得到导引头抗干扰概率综合评估公式：

5.4 应用举例

针对某型舰空导弹导引头抗干扰成功率指标评定，获得如图5目标层B中四类试验结果，并得知相应的P1～P4值，采用式（7）计算可得导弹的抗干扰概率。针对抗干扰成功率指标及各阶段试验结果，采用综合评估方法的评估结果如表6所示。

表6 抗干扰指标综合评估结果

由表6知，层次分析法在计算过程中包含了试验阶段中的各种试验数据，权重进行了合理的分配，虽然外场试验样本小，但权重系数较大，导致干扰成功概率偏大，但其结果是整个试验阶段中综合评估的结果，比较全面科学；而概率统计法虽然是选用可信度较高的飞行试验，但它没充分利用试验阶段试验数据，对导弹的抗干扰性能没有进行全面的验证。

相比传统评估方法，层次分析法综合了导引头内场半实物仿真、外场挂飞、静态试验试验及导弹飞行试验数据，并进行了合理的权重分配和一致性检验，在多因素、多水平的干扰态势下实现了对导弹的抗干扰性进行了较全面科学的评估。但需要注意的是，应用层次分析法评估，参与评估的四类试验的结果对综合评估均有贡献，应统筹规划干扰强度和干扰样式，统一抗干扰成功评定准则。只有这样，综合评估结果才能避免某类试验对其产生过大贡献。

6 结语

在对舰空导弹抗干扰试验主要类型分析的基础上，对舰空导弹抗干扰指标进行了分析，明确了试验目的。提出采用一体化试验方法和基于AHP的综合评估方法对舰空导弹导引头抗干扰试验进行了总体设计和抗干扰评估。和概率统计方法相比，该综合评估估方法综合考虑了各个试验阶段的试验结果，综合评估相对全面、科学。舰空导弹导引头抗干扰试验设计及其抗干扰性能评估可参考此方法。