一种基于层次分析法的雷达抗干扰效能评估方法

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·试验与评估·航天电子对抗2016年第3期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）摘要：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。关键词：层次分析法；战术原则；雷达抗干扰中图分类号：TN９７文献标识码：AAnevaluationmethodofradaranti‐jammingefficiencybasedonanalyticalhierarchyprocessXuSha，ZhangJie（ChineseFlightTestEstablishment，Xi’an７１００８９，Shanxi，China）Abstract：Basedontheanalysisofthetheoryandmodeloftheanalytichierarchyprocess，theevaluationfactorsofthetacticalprinciplesaredetermined，thematrixoffactorsissetted，theconsistencyistestedandtheweightofeachfactoriscalculated．Usingthedataofonetyperadarantijammingflighttest，theevaluationresultsoftheantijammingeffectivenessoftheradarworkindifferentmodesarepresented．Keywords：analyticalhierarchyprocess；tacticalprinciple；radaranti‐jamming0引言1层次分析法模型介绍［１］1．1建立递阶层次结构在现代战争中，雷达对抗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，如何对被首先把非结构化、半结构化的复杂系统问题分解试雷达的抗干扰性能进行充分而合理的评估，一直是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，即上各方关注的重点。由于空中测试空间有限，测试手段一层次支配着相邻的下一层次的全部或部分元素。和设备受到极大限制，目前定型试飞中一般仅能获取层次一般分为３类：顶层、中间层和最低层。顶层雷达总线参数、干扰／目标机位置数据以及载机的位即总目标层，是指所需解决问题的总要求，只有一个元置、姿态数据。因此，采用实际试飞数据，使用雷达作素；中间层可包含若干个层次元素，为实现总目标所涉用距离和测量精度等典型战术参数作为雷达抗干扰能及的中间环节，例如子准则、约束等；最低层称为方案力的衡量标准成为了最佳的选择。层，是指能够实现准则的各种措施、方法和备选方案。本文以现代雷达抗干扰试飞中所获取各战术参数1．2构造判断矩阵为因子，提出一种基于层次分析法（AHP）的雷达抗干在明确上层和下层元素间的隶属关系，进而建立扰效能评估方法，不仅可以检验各种战术参数在雷达起递进的层次结构，然后明确在单一准则支配下的上抗干扰效能中的重要程度，而且可以快捷地完成主要层元素后，下一层次元素权重的计算方法如下：运算过程，提高评估判断的效率。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）判断矩阵的构建收稿日期：2016－02－23；2016－03－14修回。A＝（aij）n×n（１）作者简介：徐沙（1983－），男，工程师，硕士，主要研究方向为雷达与电子战。式中，aij为元素fi与fj相对于C的重要性的１９标—１３— ２０１６，３２（３）航天电子对抗度量化值，由表１量化得出。合成权重的计算要自上而下地将单准则权重进行表11‐9标度量化值合成，一直到最底层的方案层（或与方案相联系的属性量化值重要等级的比较层），如下所示：１相比两元素，同样重要k＝pωkpk－１W２（８）３相比两元素，前者稍重要于后者k－１式中，p为第k－１层对上一层各元素的权重构成５相比两元素，前者明显重要于后者２的nk－１×nk－２矩阵；W为第２层元素对总准则的单７相比两元素，前者强烈重要于后者权重向量。９相比两元素，前者极其非常重要于后者２、４、６、８相比两元素，表示上述相邻判断之间的取值2某型雷达抗干扰试飞结果评估若前者fi与后者fj重要性之比为aij（＝３）倒数则后者fj与前者fi重要性之比为aji（＝１／３）在对某型雷达进行抗干扰能力评估试飞时，进行２）将判断矩阵A＝（aij）n×n按列归一化了TAS＋HPT、TWS＋HPT、RWS＋STT三种模式n下的抗干扰试飞，根据战术准则，获得了多个架次的试（aij）n×nΔ［aij／∑aij］n×n（２）i＝１飞数据。对各架次数据进行联合统计后可以看出，雷３）按行加总达在各模式下受到干扰后其作用距离、角度精度、速度ni＝∑aijω（３）精度等各项战术指标均有不同程度的下降，然而并无i＝１法直观地得出雷达在何种工作模式下其抗干扰能力更４）求取权重系数为出色的结论。因此，需要通过对各个战术指标进行将式（３）所得归一化后即可得：科学的因子选取和权重分配，使其抗干扰能力评估结ni＝i／∑j（ω４）ω论更为ω直观。j＝１通过所获取的数据及对各项战术指标的要求，首５）最大特征根的求解n先构建基于AHP的雷达抗干扰评估模型。max＝∑Ai／（ni）λ（５）2．1ω评估因ω子的选取及层次结构的建立j＝１通过雷达在无干扰和有干扰条件下对干扰机探测权重向量等于矩阵A的最大特征根max对应的特λ和跟踪距离的数据分析，得出雷达抗干扰性能下降程征向量。ω度因子，细化为雷达作用距离下降因子、距离精度下降1．3检验一致性［２］因子、方位角精度下降因子、俯仰角精度下降因子和速判断矩阵不可能具有完全一致性，所以构建完度精度下降因子。其中速度精度下降因子分为４个二成的判断矩阵需要进行一致性检验，步骤如下：级因子，即径向速度精度下降二级因子、东向速度精度１）一致性指标C．I的计算。下降二级因子、北向速度精度下降二级因子和天向速C．I＝（max－n）／（n－１）（６）λ度精度下降二级因子：２）平均随机一致性指标R．I的获得，可通过表２abcdLE＝KΔRRV（９）查找得到。avbvcvdvV＝vvnvevu（１０）表2平均随机一致性指标式中，K为调整系数，是常数，为防止计算出的结果过阶数／nl２３４５６７R．I０００．５２０．８９１．１２１．２６１．３６小或过大不便于阅读而设，在一个模型中对于不同雷阶数／n８９１０１１１２１３１４达／模式应为一个相同值；ΔR＝Rj／R０为雷达作用距R．I１．４１１．４６１．４９１．５２１．５４１．５６１．５８离下降因子，R０、Rj分别为无干扰和干扰后雷达探测３）一致性比例C．R的计算。距离；R＝R０／Rj为距离精度下降因子，R０、Rj分别为１／２C．R＝C．I／R．I（７）无干扰和干扰后雷达距离精度；＝（００／jj）为当C．R＜０．１时，即要求专家判断的一致性与其角度精度下降因子，０、０为无干扰时方位角和俯仰他非专业人员随机判断的一致性之比小于１０％时，认角精度，j、j为干扰后方位角和俯仰角精度；V为速［２］为一致性判断是可以接受的。反之，当C．R≥０．１度精度下降因子；v＝v０／vj为径向速度精度下降二时，应该对判断矩阵作适当修正，以保持一定程度的一级因子，v０、vj分别为干扰前和干扰后径向速度精度；致性。对于１阶、２阶矩阵，总是完全一致的，此时vn＝vn０／vnj为北向速度精度下降二级因子，vn０、vnjC．R＝０．１。分别为干扰前和干扰后北向速度精度；ve＝ve０／vej为—１４— ·试验与评估·徐沙，等：一种基于层次分析法的雷达抗干扰效能评估方法２０１６，３２（３）东向速度精度下降二级因子，ve０、vσej分别σ为干扰前和离波门释放拖引信号，而窄带噪声则需接收雷达信号干扰后东向速度精度；vu＝vuη０／vujσ为天σ向速度精度下后跟踪雷达频率至工作频率释放窄带干扰。降二级因子，vu０、vuj分σ别为σ干扰前和干扰后天向速度由于雷达工作在TWS＋HPT模式时其主瓣波束精度；a、b、c、d为对应４个一级因子的权重系数，代表并不对准目标，而是在空间中不断扫描，通过数据积累其对雷达抗干扰效能的贡献；av、bv、cv、dv为对应４来形成目标航迹，类似地面警戒雷达或预警雷达的工个二级因子的权重系数，代表其对V的贡献。η作方式，因此干扰机缺少足够时间来侦收雷达信号，使2．2权重值的计算其欺骗信号无效或窄带噪声不能对准雷达工作频率；使用AHP法对二级８个权重系数进行计算。通而由于波束方向不停的变化，干扰机的欺骗信号和窄过专家打分，获得一级和二级因子的两两比较矩阵带噪声很难通过雷达主瓣进入接收机，因此雷达的抗如下：干扰能力最强，但其在无干扰的情况下其精度最低。１２２３当雷达工作在TAS＋HPT模式时，利用相控阵１／２１２３A１＝（１１）雷达波束的捷变性，使主瓣波束在单位时间内一小部１／２１／２１３分时间跟踪目标，绝大部分时间对空间进行扫描，因此１／３１／３１／３１在主瓣波束对准干扰机的时刻，干扰机利用这一小段１７７９时间可完成侦收和释放欺骗／窄带噪声信号，并通过雷１／７１１３A２＝（１２）达主瓣进入接收机。因此其抗干扰能力相对TWS＋１／７１１３HPT模式要弱。１／９１／３１／３１当雷达工作在RWS＋STT模式时，由于跟踪后计算可得：１＝a，b，c，d＝（０．４０６３，０．２ω８７５，雷达持续照射目标，使得干扰机有充分的时间对雷达０．２０８１，０．０９８１），平均一致性随机指标为０．０８３６＜信号进行侦收，且其释放的所有信号均可轻易通过雷０．１；２＝av，bv，cv，dv＝（０．６９４６，０．ω１２６０，０．１２６０，达主瓣进入雷达接收机，因此其抗干扰能力是这三种０．０５３４），平均一致性随机指标为０．０４５６＜０．１，两级模式中最差的。矩阵的一致性指标均满足要求。由以上分析可知，本文提出的雷达抗干扰效能评则可得出最终的雷达抗干扰效能评估模型为：０．４０４６０．２８７５０．２０８１０．０６８１０．０１２４０．０１２４０．００５２估方法得出的计算结果与实际情况基本相符，符合雷LE＝KΔRRvvnvnvnηηφηηηη达与干扰机对抗原理。（１３）2．3效能值最终计算及分析3结束语分别按不同模式将实际试飞结果数据代入式本文使用AHP法建立起根据战术原则确定的雷（１３），并设K＝１０００，得：达抗干扰效能评估模型，利用某型雷达抗干扰试飞所LETAS＋HPT＝３６３．５，LETWS＋HPT＝５０６．４１，获取的战术指标对该模型进行了验证，结果说明该模LERWS＋STT＝２９３．９１型具备一定的可用性，可对雷达在不同模式下的抗干可以看出，根据本文所建立的评估模型，有：扰能力给出具有明显区分性的效能评估结果，且结果LETWS＋HPT＞LETAS＋HPT＞LERWS＋STT与真实雷达工作情况相符。该模型对后续型号雷达的由雷达抗干扰效能值LE的定义可知，雷达的抗抗干扰试飞和雷达的整体效能评估模型的建立均具备干扰效能指数与抗干扰能力成正比，即效能值LE越一定的借鉴意义。■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，因此参考文献：雷达体制和抗干扰模式均相同，其抗干扰效能的差别［1］赵国庆．雷达对抗原理［M］．西安：西安电子科技大学出主要来自于雷达工作模式的区别。版社，1999．本次抗干扰效能评估选取了速度欺骗＋距离欺骗［2］王国玉，汪连栋．雷达电子战系统数学仿真与评估［M］．＋窄带噪声这种组合模式干扰，在干扰机对雷达进行北京：国防工业出版社，2004．干扰时，这３种干扰样式均需对雷达信号进行侦收，速［3］和伟，万宜春．基于改进型AHP算法的雷达对抗效能评度欺骗针对速度波门释放拖引信号，距离欺骗针对距估与仿真［J］．航天电子对抗，2015，31（1）：51－54．—１５—