基于目标评价的水下制导武器攻击效能仿真∗

郑 振 马 蛟

（中国人民解放军91129部队 海口 570311）

1 引言

水下制导武器在水面和水下目标攻击中发挥重要作用，随着水下制导武器的广泛装备在海军序列中，需要对水下制导武器的攻击效能进行有效评估和测试，建立水下制导武器攻击效能评估模型，结合参数估计和攻击参数分析，分析水下制导武器攻击效能的稳定性和可靠性，通过水下制导武器攻击效能的综合寻优设计，提高水下制导武器攻击的稳定性和可靠性，从而提高水下制导武器的对敌毁伤率，研究水下制导武器攻击效能仿真模型，在水下制导武器的作战使用和可靠性维护中具有重要意义［1］。

对水下制导武器攻击效能综合评价系统的设计是建立在对水下制导武器攻击效能综合评价的多属性决策和融合分析基础上，构建水下制导武器攻击效能综合评价多属性决策统计信息模型，根据水下制导武器攻击效能综合评价多属性决策信息的挖掘结果，采用参数寻优控制模型，结合对水下制导武器攻击效能分析，提高水下制导武器系统的稳定性和可靠性［2］。传统方法中，对水下制导武器攻击效能综合评价方法主要有基于统计分析的评价模型、基于PID 的水下制导武器攻击效能评价模型以及基于模糊指数分析的水下制导武器攻击效能评价模型等，上述方法在进行水下制导武器攻击效能评价中存在计算开销较大和经验值依赖性较强的问题［3］。针对上述问题，本文提出基于目标综合评价的水下制导武器攻击效能指数仿真模型，首先构建水下制导武器攻击效能的约束指标参数，然后建立优化目标函数，采用自适应参数寻优和解优化方法，实现对水下制导武器攻击效能参数估计，最后进行实验测试，展示了本文方法在提高水下制导武器攻击效能评估能力方面的优越性能。

2 水下制导武器系统攻击效能评价约束参数和目标函数

2.1 水下制导武器系统攻击效能评价约束参数

为了实现对水下制导武器可靠性综合评价，结合水下制导武器武器系统的战术性能和技术性能参数，采用多维参数量化分析技术，得到水下制导武器攻击效能综合评价多属性融合参数跟踪学习模型，结合水下制导武器武器系统的战术性能和技术性能参数，以多普勒频谱、回波探测聚类、单发命中概率、水下制导距离、有效射程为水下制导武器攻击效能的约束指标参数［4］，得到攻击效能指数分布的时间序列，采用线性规划和多维参数融合，求解水下制导武器攻击效能综合评价多属性决策的自变量，得到水下制导武器系统攻击效能寻优的约束参数分布函数：

其中，为方位估计参数，为相位特征分布参数，xij为多普勒频移参数，yij为联合特征分布集，对上式取最小，得到水下制导武器的攻击效能评价的模糊指标分配集：

当Q达到最小，得到了水下制导武器攻击效能综合评价多属性决策模糊统计分析模型，结合关联规则信息分析，实现对水下制导武器攻击效能的模糊度寻优［5］，在水下攻击环境下，得到水下制导武器系统攻击效能评价的联合统计特征量为

2.2 水下制导武器可靠性综合评价目标函数构造

采用延迟特征分析和自适应参数适应性调节方法［7］，构建水下制导武器攻击效能评价的优化目标函数，描述为

其中，k为攻击阵元序列个数，x(k)为攻击效能指数分布的传感序列，w(k)为加权序列，τk为延迟特征量，对水下制导武器系统可靠性时间序列x(t)出现在分布区间i的概率随机变量满足阈值αk≥0，时，建立水下制导武器攻击效能综合评价多参量指标分析模型，结合人工神经网络［8］，得到水下制导武器攻击效能约束特征估计值：

其中，WsT为水下制导武器攻击效能有效性联合决策参数，y为水下制导武器攻击效能约束参数的标准量化参数，构建递归图R(i,j)进行水下制导武器的规避性能分析，其中递归函数为

其中，εi为评价信息熵，dij为攻击阵元点的欧式距离。采用量化寻优，建立水下制导武器攻击效能评价的优化目标函数［9］，采用自适应寻优算法实现对水下制导武器可靠性和攻击有效性寻优控制［10］。

3 水下制导武器系统攻击效能评价优化

3.1 综合评价方案及优选

采用目标综合评价模型，结合支持度-置信度联合估计的方法，构建水下制导武器攻击效能的寻优控制律［11］，求得水下制导武器系统可靠性综合评价的关联维特征a和bi的最优估计，，根据水下制导武器攻击效能约束参数分层可信程度，得到攻击效能评价的模糊指标分配公式表示如下：

式中，λ为攻击效能约束特征值，b为边界条件系数，Ω 表示攻击拦截的风险度，得到水下制导武器被拦截的概率密度分配特征量定义为

其中：uk为攻击强度参数；wk为被拦截的风险权值。

结合模糊相关度分析方法实现对水下制导武器攻击效能约束参数时间序列的特征空间结构重组，得到水下制导武器攻击效能约束参数分层的属性特征量为{u1,...,uN}，基于目标综合评价准则，得到水下制导武器攻击效能评价的互信息量为

当I(τ)=0 则x(t+τ)表示水下制导武器攻击成果的信息熵，即是x(t),x(t+τ)相互独立完全不相关，通过战术和技术控制，结合指数分析，提高攻击效能。

3.2 攻击效能评价的模型优化

建立水下制导武器可靠性综合评价的条件概率密度函数，得到条件概率密度熵：

其中H(∙)表示水下制导武器攻击效能评价的综合评价函数，即：

其中，‖xi-xj‖可以表示攻击效能有效性评价的输出重构特征向量，重构水下制导武器系统可靠分布参数，得到模糊泛函模型为

式中j为水下制导武器攻击效能评价的联合特征点，基于联合概率密度熵估计，得到水下制导武器可靠性综合评价的测度序列为

其中K=N-(m-1)τ，表示水下制导武器攻击效能约束阶数，τ为拦截延迟，根据上述算法设计，结合攻击可靠性指数分布，实现对水下制导武器攻击效能的指数评价［12］。

4 仿真实验与结果分析

通过仿真实验验证本文方法在实现水下制导武器攻击效能评价的性能，假定水下制导武器是通过主动制导发射声脉冲信号，发射信号为一个带宽为5kHz，调频率为50000Hz/s，水下制导武器得到多普勒初始频率为15kHz，声呐回波信号采样的时宽为0.3s 的LFM 信号，根据上述仿真参数设定，采用Visual C++进行视景仿真，得到参数测试界面如图1所示。

图1 参数测试界面

在图1 的测试界面中，设定发射声源级：SL=200dB，信噪比以及舰船距离参数设定如图1，由此，得到攻击效能评估结果如图2所示。

分析图2 得知，本系统中拖曳体的运动速度vt=30kn，因此来袭武器的运动速度为v=vr+vt=20+30=50kn，来袭武器和拖曳体之间距离为339.479m，最终估计的结果是来袭武器在拖曳体右侧的1.6°方位上，多普勒频移的理论值与估计值是相符，说明攻击效能评价结果准确可靠。

5 结语

通过水下制导武器攻击效能的综合寻优设计，提高水下制导武器攻击的稳定性和可靠性，从而提高水下制导武器的对敌毁伤率，本文提出基于目标综合评价的水下制导武器攻击效能指数仿真模型，构建攻击能力分类数据检测模型，对水下制导武器攻击效能综合评价采用模糊度分析方法，结合自适应寻优，得到水下制导武器系统攻击效能评价约束参数分配集，根据攻击可靠性指数分布，实现对水下制导武器攻击效能的指数评价，并将算法嵌入到视景仿真平台中，实现人机交互设计，测试得知，本文方法进行水下制导武器攻击效能评价的可靠性较好，提高攻击效能评估的人机交互性。

图2 水下制导武器攻击效能评估结果