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李胜军, 唐 南, 孙宗林, 宿洪远雷达侦察装备侦察能力模型研究
电子信息对抗技术#第24卷
2009年3月第2期
中图分类号:TN97115 文献标志码:A 文章编号:1674-2230(2009) 02-0054-05
雷达侦察装备侦察能力模型研究
李胜军, 唐 南, 孙宗林, 宿洪远
(信息综合控制国家重点实验室, 成都610036)
摘要:根据雷达侦察装备的组成及功能, 分析了雷达侦察装备的指标体系, 对各种指标及相互关系进行了定量的分析研究, 给出了一种雷达侦察装备侦察能力模型, 并对两部典型雷达侦察装备的侦察能力进行了计算验证, 可为雷达侦察装备侦察能力的分析、评估和比较提供理论依据。
关键词:雷达侦察装备; 侦察能力; 能力模型; 指标权重
Radar Reconnaissance Capability Model
LI Sheng -jun,TANG Nan, SUN Zon g -lin, SU Hon g -yuan
(NationalInformation Control Lab oratory, Chengdu 610036, Chi na)
Abstract:According to its composition and function, the guideline system of radar reconnaissance e -quipments is analyzed. All kinds of guidelines and the relationships of each other are quantitatively
researched. A kind of capability model is performed and used to calculate and verify two typical radar reconnaissance equip ments . capability. Theoretical basis can be provided for analysis, evaluation and comparison of radar reconnaissance equip ments . capability.
Key words:radar reconnaissance equipment; reconnaissance capability; capability model; guideline weight
1 引言
雷达侦察装备是完成侦察监视的重要手段之一, 是现代战场侦察体系中的重要力量。在武器装备的发展论证工作中, 雷达侦察装备作战效能论证是其立项论证的一项重要内容, 是对若干供选择的方案进行评价的依据之一, 而侦察能力是雷达侦察装备作战效能最重要的能力之一。如何对不同种类的雷达侦察装备用一个统一的模型进行侦察能力分析、评估, 是当前研究的一个重点。
本文以雷达侦察装备的性能指标为基础, 建立雷达侦察装备较为全面准确的能力模型, 对雷达侦察装备的侦察能力进行了系统性的梳理、分析和定量研究。
雷达侦察装备的侦察能力是装备达到某种使用要求的度量。可用于分析设备实际侦察能力达到作战要求的程度, 或对相似设备之间的侦察能
力进行比较。
2 雷达侦察装备侦察能力
雷达侦察装备是一种对信号环境进行采样、分析和处理的信息系统, 通常由天线、前端处理、参数测量、信号分选、显示控制等功能单元组成。雷达侦察装备通过对雷达信号的探测、分选和识别来实现对信号的截获、雷达平台的定位及识别, 判断雷达的能力、用途, 实现电子情报收集、电子战支援和威胁告警等功能。
收稿日期:2008-08-14; 修回日期:2008-09-08
作者简介:李胜军(1975-) , 男, 四川人, 硕士, 工程师; 唐南(1975-) , 男, 大学本科, 工程师; 孙宗林(1976-) , 男, 四川成都人, 大学本科,
工程师; 宿洪远:(1976~) , 男, 四川崇州人, 硕士, 工程师。
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侦察能力是雷达侦察装备从时域、频域和空域上截获信号并进行测量、处理的能力。
标。
3 侦察能力模型研究
3. 1 研究方法
武器装备作战能力是在作战应用中达到某些任务目标的能力的大小。复杂的武器装备往往具有一系列表征各种特性的战术技术功能和性能的参数, 多者可达数十个。这些参数涉及了武器装备的各个方面, 共存于装备中。显然不能以个别参数指标来评价武器系统的优劣, 而应根据承担的具体任务寻求能描述其整体作战能力的参数。这就必须把反映武器装备性能的各种战术技术指标综合在一起, 形成一个或几个反映武器装备完成任务能力的数值, 这就是作战能力。但是, 由于这些战术技术指标的物理属性、量纲各不相同, 因此要求把不同的量纲进行统一处理后才能综合。同样由于各种战术技术指标对于武器性能的影响程度不同, 完成不同任务时, 不同的战术技术指标所起的作用也不同, 因此在进行综合之前, 往往还要确定各战术技术指标的重要性(即/权重0) 。这种对武器装备在各种战术技术指标共同作用下的作战能力的评价、综合和处理过程, 就是对武器系统作战能力的评估过程。
雷达侦察装备侦察能力评估分为3个步骤:¹指标选择, 就是要选出一些最能代表系统能力的指标来进行评估; º指标定值, 就是依据一定的方法和技术手段来科学计算指标数值, 这是侦察能力评估的关键; »指标合成, 就是各指标值综合算出系统的侦察能力指标。
图1 雷达侦察装备指标体系
3. 3 能力模型
3. 3. 1 指标权重
下级各指标对上级指标的影响和作用不同, 需根据装备的作战用途对下级各指标赋子不同的权重。权重系数是一个组合(w i ) , 它需满足条件0F w i F 1, E w i =1。
3. 3. 2 指标归一化
在研究和计算指标时, 应将具体的指标归一化成为无量纲的指标(归一化指标) 。一般情况下, 指标可分为两类:一类指标是数值越大越好(如瞬时带宽) ; 另一类指标是数值越小越好(如方位精度) 。
对于数值越大越好的指标, 采用下式归一化:
x =x /x 0
对于数值越小越好的指标, 采用下式归一化:
x =x 0/x
其中, x 为归一化指标, x 为未归一化指标, x 0为
归一化特征值。
当算出来的 x 大于1时, x 取1。以下提到的指标均是指归一化后的指标。3. 3. 3 信号截获能力指标
设备实际达到的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏
3. 2 指标体系
侦察能力分析是由一系列指标通过适当的数学模型来确定各指标与侦察能力的关系, 在建立
数学模型前应先选取最能代表系统能力的一系列指标。从雷达侦察装备的组成和功能来看, 图1所示的指标体系最能反映雷达侦察装备的侦察能力。
实际上雷达侦察装备的某些指标随目标的不同而有所不同, 与目标的性能、体制、功率、工作状态等有关。所以这类指标为统计指标, 并不是雷
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度分别为x 11、x 12、x 13、x 14、x 15、x 16, 满足作战要求的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度分别为y 11、y 12、y 13、y 14、y 15、y 16。那么, 频率搜索范围指标p 11、瞬时带宽指标p 12、方位覆盖范围指标p 13、瞬时方位覆盖范围指标p 14、动态范围指标p 15可分别表示为:x 11/y 11, x 12/y 12, x 13/y 13, x 14/y 14, x 15/y 15。
灵敏度指标p 16不能直接用x 16/y 16表示, 分析如下:
2
P t G t G r L K
灵敏度可表示为P r mi n =; 其中,
(4P R max ) 2
R max 为最大侦收距离, K 为雷达工作波长, P t 为雷
为y 41、y 42。
那么, 定位精度指标p 41、定位时间指标p 42可分别表示为:y 41/x 41、y 42/x 42。3. 3. 7 反应时间指标
设备实际达到的反应时间为x 51, 满足作战要求的反应时间为y 51。
那么, 反应时间指标p 51可表示为:y 51/x 51。3. 3. 8 下级指标与上级指标的关系
上级指标与构成该指标的下级指标的关系有两种情形, 第一种情形是上级指标与某个下级指标有十分密切的关系, 当该下级指标很差时, 将导致上级指标很差。例如当某侦察设备的频率测量精度变得很差时, 由于频率是表征目标信号最重要的参数, 其信号测量能力将变得很弱, 即使该设备的其它技战术指标完全能够满足作战要求或期望。
另一种情形是上级指标与某个下级指标虽然都有一定的关系, 但下级指标性能很差不会导致上级指标很差。例如当某侦察设备的脉宽测量精度变得很差时, 如果方位测量精度、频率测量精度和重频测量精度能够满足作战要求或期望, 也能获得一定的信号测量能力。
3. 3. 9 下级指标与上级指标关系的数学模型
从定量上看, 侦察能力为一个多维的能力向量的大小, 而考虑到各能力分量对侦察能力的影响和作用不同, 需对各能力分量赋予不同的权重。各下级指标对上级指标的权重分别为w i , 各下级指标的实际效用值为p i , 则上级指标可表示为:
A =w 1p 1+w 2p 2+, +w i p i (1)
(1)式为各下级指标在可以接收的范围的情况下上级指标的表达式。当某一下级指标p i 变
得不可接受时, 不论p i 对应的权重w i 和其它指标的大小如何, 其对应的上级指标将显著下降。考虑到这种情况, 上级指标就应表示成下面的表达式:
A =L 1L 2, L i (w 1p 1+w 2p 2+, +w i p i )
(2)
其中L i 为某一下级指标对上级指标的影响, p i 为归一化后的下级指标。
设E i =1/p i , 则当E i 大到一定程度时(设这时E i 等于c i ) , L i 将显著变小, 这样当E i 大于c i 时, 可用某种指数函数来表示E i 和L i 之间的关(, i i 达发射功率, G t 为雷达天线增益, G r 为接收天线增益, L 为极化失配损耗和信号传输损耗, P r min 为设备接收机灵敏度。
从上面的公式中可以看出, 在其他条件相同的情况下, 探测距离由灵敏度决定。显然将灵敏度指标用设备的实际探测距离与满足作战要求的探测距离的比值更能准确描述灵敏度指标, 这样16
灵敏度指标就表示为。由于灵敏度的单位
16
为dB m, 所以灵敏度指标p 16还不能直接使用y 1616(y 16-, 而应当表示为x 16/10=10x 16103. 3. 4 信号测量能力指标
设备实际达到的方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度分别为x 21、x 22、x 23、x 24, 满足作战要求的方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度分别为y 21、y 22、y 23、y 24。那么, 方位精度指标p 21、频率精度指标p 22、重频精度指标p 23、脉宽精度指标p 24可分别表示为:y 21/x 21、y 22/x 22、y 23/x 23、y 24/x 24。
3. 3. 5 信号处理能力指标
设备实际达到的信号处理率、信号处理正确率分别为x 31、x 32, 满足作战要求的信号处理率、信号处理正确率分别为y 31、y 32。那么, 信号处理率指标p 31、信号处理正确率指标p 32可分别表示为:x 31/y 31、x 32/y 32。3. 3. 6 定位能力指标
设备实际达到的定位精度、定位时间分别为x x x 16) /20
。
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的关系表示如下:
L i =1, 当E i F c i 时L i =
a i
+b i , 当E i E c i 时e E i
(3)
d) 定位能力
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 6中定位能力各下级指标的表达式, 定位能力可表示为:
A 4=L 41L 42(w 41p 41+w 42p 42)
其中,
L 4i =1, L 4i =p 4i =
a 4i e 1/p 4i
当p 4i F c 4i , i =1, 2
(7)
设定待定系数a i 和b i 是考虑到即使构成同一上级指标的不同下级指标变得不可接受时, 对上级指标的影响仍然是不一样的。
a) 信号截获能力
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 3中信号截获能力各下级指标的表达式, 信号截获能力可表示为:
A 1=L 11, L 16(w 11p 11+w 12p 12+, +w 16p 16)
(4)
其中,
L 1i =1, L 1i =
a 1i
+b 4i , 当p 4i E c 4i , i =1, 2
y 4i
, i =1, 2x 4i
e) 反应时间
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 7中反应时间指标的表达式, 反应时间可表示为:
A 5=L 51p 51
(8)
其中,
L 51=1, L 51=
当p 51F c 51
a 51
+b 51, 当p 51E c 51e 51y 51
p 51=
x 51
f) 侦察能力
根据表达式(2) ~(8) , 雷达侦察装备总的侦察能力表示为:
A =L 1, L 5(w 1A 1+w 2A 2+, +w 5A 5) 其中,
L i =1, i =1, 5, 当p i F c i L i =
a i e 1/A ii
+b i , i =1, 5, 当A i E c i
(9)
当p 1i F c 1i , i =1, 6
e x 1i
p 1i =, i =1, 5, p 16=10(y 16-y 1i b) 信号测量能力
+b 1i , 当p 1i E c 1i , i =1, 61i
x )/20
16
根据表达式(2) 和(3) 以及4. 3. 4中信号测量能力各下级指标的表达式, 信号测量能力可表示为:
A 2=L 21, L 24(w 21p 21+w 22p 22+, +
w 23p 23+w 24p 24)
其中,
L 2i =1, L 2i =p 21=
a 2i e 1/p 2i
当p 2i F c 2i , i =1, 4
(5)
+b 2i , 当p 2i E c 2i , i =1, 4
y 21x 2i
, p 2i =, i =2, 4x 21y 2i
4 计算举例
为对模型进行验证, 现对两部典型雷达侦察装备给出算例。
设备1的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度、方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度、定位精度、定位时间和反应时间分别为1~18GHz 、200MHz 、0~360b 、8b 、35dB 、-45dBm 、510b (rms ) 、5MHz (rms) 、620ns 、600ns, 、6%R (CEP) 、30min 、3s 。
设备2的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度、方位c) 信号处理能力
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 5中信号处理
能力各下级指标的表达式, 信号处理能力可表示为:
A 3=L 31L 32(w 31p 31+w 32p 32)
当p 3i F c 3i , i =1, 2
(6)
i , 当p 3i E c 3i , i =1, 2
2
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定位时间分别为1~18GHz 、200MHz 、0~360b 、10b 、40dB 、-47dBm 、5. 5b (rms) 、4. 5MHz(r ms) 、600ns 、620ns 、7%R (C EP) 、25min 、5s 。
满足作战要求的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏
度、方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度、定位精度和定位时间分别为1~18GHz 、200MHz 、0~360b 、12b 、45dB 、-50dBm 、4. 5b (rms ) 、4. 5MHz
(rms) 、600ns 、600ns 、5%R (CEP) 、20min 、4. 5s 。
根据(4) ~(9) 式, 计算结果如表1所示。
表1 侦察能力计算结果
序号[**************]13
底层指标及权重
频率搜索范围(0. 3) 瞬时带宽(0. 1) 方位覆盖范围(0. 2) 瞬时方位覆盖范围(0. 1) 动态范围(0. 1) 灵敏度(0. 2) 方位精度(0. 3) 频率精度(0. 4) 重频精度(0. 2) 脉宽精度(0. 1) 定位精度(0. 8) 定位时间(0. 2) 反应时间
底层指标值设备11110. 670. 850. 560. 750. 750. 8310. 830. 671
设备21110. 830. 920. 710. 6110. 830. 710. 80. 75
0. 7981
0. 7280. 75
定位能力(0. 1) 反应时间(0. 1)
0. 791
0. 863
信号测量能力
(0. 3)
0. 864
0. 917
信号截获能力(0. 5)
设备1总的侦察能力为0185, 设备2总的侦察能力为0187
能力指标值设备1
设备2
能力指标及权重
总的侦察能力
算例说明:两部雷达侦察装备总的侦察能力相差不大, 与期望相符。
行适当增减。
5 结束语
侦察能力研究有助于了解、掌握侦察设备的能力和不足, 可为侦察设备侦察能力的分析、评估和比较提供理论依据。侦察能力研究可用于分析设备实际侦察能力达到作战要求的程度, 或对相似设备之间的侦察能力进行比较, 否则没有意义。
在对设备的侦察能力进行分析研究时, 可根据具体的需求和应用要求对指标体系中的指标进
参考文献:
[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] 张剑. 军事装备系统效能分析、优化与仿真[M]. 北
京:国防工业出版社, 2002.
[3] 刘永红. 电子对抗系统作战效能模型及其应用[J].
电子对抗技术, 2002, 17(5) :30-34.
美海军对JCREW3. 3系统提出需求
2009年年初, 美海军海上系统司令部(NAVSEA) 提出对新型干扰机系统的竞标需求。需求中提出对美国防部计划的联合对抗无线电简易爆炸装置电子战(JC REW) 3. 3系统进行设计、研发、集成和测试。要求中标者提供最多65套C RE W3. 3样机, 包括用于开发测试的性能规范验证样机, 及用于操作测试开发的工程样机。JCRE W3. 3特色将在于其具有开放式的架构标准, 重点对软件而不是对硬件的提
升和增加, 以及更宽的频谱覆盖范围、更强的功率, 和一定的组网能力。
美海军是国防部为联合军队研发、采购通用陆基CREW 系统的主管部门, 由NAVSEA 的CREW 项目办公室履行职责。美陆军不会单独购买JCREW3. 3系统, 但是将为其自身配备其他类型的干扰机。
(刘雯)
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雷达侦察装备侦察能力模型研究
李胜军, 唐 南, 孙宗林, 宿洪远
(信息综合控制国家重点实验室, 成都610036)
摘要:根据雷达侦察装备的组成及功能, 分析了雷达侦察装备的指标体系, 对各种指标及相互关系进行了定量的分析研究, 给出了一种雷达侦察装备侦察能力模型, 并对两部典型雷达侦察装备的侦察能力进行了计算验证, 可为雷达侦察装备侦察能力的分析、评估和比较提供理论依据。
关键词:雷达侦察装备; 侦察能力; 能力模型; 指标权重
Radar Reconnaissance Capability Model
LI Sheng -jun,TANG Nan, SUN Zon g -lin, SU Hon g -yuan
(NationalInformation Control Lab oratory, Chengdu 610036, Chi na)
Abstract:According to its composition and function, the guideline system of radar reconnaissance e -quipments is analyzed. All kinds of guidelines and the relationships of each other are quantitatively
researched. A kind of capability model is performed and used to calculate and verify two typical radar reconnaissance equip ments . capability. Theoretical basis can be provided for analysis, evaluation and comparison of radar reconnaissance equip ments . capability.
Key words:radar reconnaissance equipment; reconnaissance capability; capability model; guideline weight
1 引言
雷达侦察装备是完成侦察监视的重要手段之一, 是现代战场侦察体系中的重要力量。在武器装备的发展论证工作中, 雷达侦察装备作战效能论证是其立项论证的一项重要内容, 是对若干供选择的方案进行评价的依据之一, 而侦察能力是雷达侦察装备作战效能最重要的能力之一。如何对不同种类的雷达侦察装备用一个统一的模型进行侦察能力分析、评估, 是当前研究的一个重点。
本文以雷达侦察装备的性能指标为基础, 建立雷达侦察装备较为全面准确的能力模型, 对雷达侦察装备的侦察能力进行了系统性的梳理、分析和定量研究。
雷达侦察装备的侦察能力是装备达到某种使用要求的度量。可用于分析设备实际侦察能力达到作战要求的程度, 或对相似设备之间的侦察能
力进行比较。
2 雷达侦察装备侦察能力
雷达侦察装备是一种对信号环境进行采样、分析和处理的信息系统, 通常由天线、前端处理、参数测量、信号分选、显示控制等功能单元组成。雷达侦察装备通过对雷达信号的探测、分选和识别来实现对信号的截获、雷达平台的定位及识别, 判断雷达的能力、用途, 实现电子情报收集、电子战支援和威胁告警等功能。
收稿日期:2008-08-14; 修回日期:2008-09-08
作者简介:李胜军(1975-) , 男, 四川人, 硕士, 工程师; 唐南(1975-) , 男, 大学本科, 工程师; 孙宗林(1976-) , 男, 四川成都人, 大学本科,
工程师; 宿洪远:(1976~) , 男, 四川崇州人, 硕士, 工程师。
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侦察能力是雷达侦察装备从时域、频域和空域上截获信号并进行测量、处理的能力。
标。
3 侦察能力模型研究
3. 1 研究方法
武器装备作战能力是在作战应用中达到某些任务目标的能力的大小。复杂的武器装备往往具有一系列表征各种特性的战术技术功能和性能的参数, 多者可达数十个。这些参数涉及了武器装备的各个方面, 共存于装备中。显然不能以个别参数指标来评价武器系统的优劣, 而应根据承担的具体任务寻求能描述其整体作战能力的参数。这就必须把反映武器装备性能的各种战术技术指标综合在一起, 形成一个或几个反映武器装备完成任务能力的数值, 这就是作战能力。但是, 由于这些战术技术指标的物理属性、量纲各不相同, 因此要求把不同的量纲进行统一处理后才能综合。同样由于各种战术技术指标对于武器性能的影响程度不同, 完成不同任务时, 不同的战术技术指标所起的作用也不同, 因此在进行综合之前, 往往还要确定各战术技术指标的重要性(即/权重0) 。这种对武器装备在各种战术技术指标共同作用下的作战能力的评价、综合和处理过程, 就是对武器系统作战能力的评估过程。
雷达侦察装备侦察能力评估分为3个步骤:¹指标选择, 就是要选出一些最能代表系统能力的指标来进行评估; º指标定值, 就是依据一定的方法和技术手段来科学计算指标数值, 这是侦察能力评估的关键; »指标合成, 就是各指标值综合算出系统的侦察能力指标。
图1 雷达侦察装备指标体系
3. 3 能力模型
3. 3. 1 指标权重
下级各指标对上级指标的影响和作用不同, 需根据装备的作战用途对下级各指标赋子不同的权重。权重系数是一个组合(w i ) , 它需满足条件0F w i F 1, E w i =1。
3. 3. 2 指标归一化
在研究和计算指标时, 应将具体的指标归一化成为无量纲的指标(归一化指标) 。一般情况下, 指标可分为两类:一类指标是数值越大越好(如瞬时带宽) ; 另一类指标是数值越小越好(如方位精度) 。
对于数值越大越好的指标, 采用下式归一化:
x =x /x 0
对于数值越小越好的指标, 采用下式归一化:
x =x 0/x
其中, x 为归一化指标, x 为未归一化指标, x 0为
归一化特征值。
当算出来的 x 大于1时, x 取1。以下提到的指标均是指归一化后的指标。3. 3. 3 信号截获能力指标
设备实际达到的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏
3. 2 指标体系
侦察能力分析是由一系列指标通过适当的数学模型来确定各指标与侦察能力的关系, 在建立
数学模型前应先选取最能代表系统能力的一系列指标。从雷达侦察装备的组成和功能来看, 图1所示的指标体系最能反映雷达侦察装备的侦察能力。
实际上雷达侦察装备的某些指标随目标的不同而有所不同, 与目标的性能、体制、功率、工作状态等有关。所以这类指标为统计指标, 并不是雷
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度分别为x 11、x 12、x 13、x 14、x 15、x 16, 满足作战要求的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度分别为y 11、y 12、y 13、y 14、y 15、y 16。那么, 频率搜索范围指标p 11、瞬时带宽指标p 12、方位覆盖范围指标p 13、瞬时方位覆盖范围指标p 14、动态范围指标p 15可分别表示为:x 11/y 11, x 12/y 12, x 13/y 13, x 14/y 14, x 15/y 15。
灵敏度指标p 16不能直接用x 16/y 16表示, 分析如下:
2
P t G t G r L K
灵敏度可表示为P r mi n =; 其中,
(4P R max ) 2
R max 为最大侦收距离, K 为雷达工作波长, P t 为雷
为y 41、y 42。
那么, 定位精度指标p 41、定位时间指标p 42可分别表示为:y 41/x 41、y 42/x 42。3. 3. 7 反应时间指标
设备实际达到的反应时间为x 51, 满足作战要求的反应时间为y 51。
那么, 反应时间指标p 51可表示为:y 51/x 51。3. 3. 8 下级指标与上级指标的关系
上级指标与构成该指标的下级指标的关系有两种情形, 第一种情形是上级指标与某个下级指标有十分密切的关系, 当该下级指标很差时, 将导致上级指标很差。例如当某侦察设备的频率测量精度变得很差时, 由于频率是表征目标信号最重要的参数, 其信号测量能力将变得很弱, 即使该设备的其它技战术指标完全能够满足作战要求或期望。
另一种情形是上级指标与某个下级指标虽然都有一定的关系, 但下级指标性能很差不会导致上级指标很差。例如当某侦察设备的脉宽测量精度变得很差时, 如果方位测量精度、频率测量精度和重频测量精度能够满足作战要求或期望, 也能获得一定的信号测量能力。
3. 3. 9 下级指标与上级指标关系的数学模型
从定量上看, 侦察能力为一个多维的能力向量的大小, 而考虑到各能力分量对侦察能力的影响和作用不同, 需对各能力分量赋予不同的权重。各下级指标对上级指标的权重分别为w i , 各下级指标的实际效用值为p i , 则上级指标可表示为:
A =w 1p 1+w 2p 2+, +w i p i (1)
(1)式为各下级指标在可以接收的范围的情况下上级指标的表达式。当某一下级指标p i 变
得不可接受时, 不论p i 对应的权重w i 和其它指标的大小如何, 其对应的上级指标将显著下降。考虑到这种情况, 上级指标就应表示成下面的表达式:
A =L 1L 2, L i (w 1p 1+w 2p 2+, +w i p i )
(2)
其中L i 为某一下级指标对上级指标的影响, p i 为归一化后的下级指标。
设E i =1/p i , 则当E i 大到一定程度时(设这时E i 等于c i ) , L i 将显著变小, 这样当E i 大于c i 时, 可用某种指数函数来表示E i 和L i 之间的关(, i i 达发射功率, G t 为雷达天线增益, G r 为接收天线增益, L 为极化失配损耗和信号传输损耗, P r min 为设备接收机灵敏度。
从上面的公式中可以看出, 在其他条件相同的情况下, 探测距离由灵敏度决定。显然将灵敏度指标用设备的实际探测距离与满足作战要求的探测距离的比值更能准确描述灵敏度指标, 这样16
灵敏度指标就表示为。由于灵敏度的单位
16
为dB m, 所以灵敏度指标p 16还不能直接使用y 1616(y 16-, 而应当表示为x 16/10=10x 16103. 3. 4 信号测量能力指标
设备实际达到的方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度分别为x 21、x 22、x 23、x 24, 满足作战要求的方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度分别为y 21、y 22、y 23、y 24。那么, 方位精度指标p 21、频率精度指标p 22、重频精度指标p 23、脉宽精度指标p 24可分别表示为:y 21/x 21、y 22/x 22、y 23/x 23、y 24/x 24。
3. 3. 5 信号处理能力指标
设备实际达到的信号处理率、信号处理正确率分别为x 31、x 32, 满足作战要求的信号处理率、信号处理正确率分别为y 31、y 32。那么, 信号处理率指标p 31、信号处理正确率指标p 32可分别表示为:x 31/y 31、x 32/y 32。3. 3. 6 定位能力指标
设备实际达到的定位精度、定位时间分别为x x x 16) /20
。
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李胜军, 唐 南, 孙宗林, 宿洪远雷达侦察装备侦察能力模型研究
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的关系表示如下:
L i =1, 当E i F c i 时L i =
a i
+b i , 当E i E c i 时e E i
(3)
d) 定位能力
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 6中定位能力各下级指标的表达式, 定位能力可表示为:
A 4=L 41L 42(w 41p 41+w 42p 42)
其中,
L 4i =1, L 4i =p 4i =
a 4i e 1/p 4i
当p 4i F c 4i , i =1, 2
(7)
设定待定系数a i 和b i 是考虑到即使构成同一上级指标的不同下级指标变得不可接受时, 对上级指标的影响仍然是不一样的。
a) 信号截获能力
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 3中信号截获能力各下级指标的表达式, 信号截获能力可表示为:
A 1=L 11, L 16(w 11p 11+w 12p 12+, +w 16p 16)
(4)
其中,
L 1i =1, L 1i =
a 1i
+b 4i , 当p 4i E c 4i , i =1, 2
y 4i
, i =1, 2x 4i
e) 反应时间
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 7中反应时间指标的表达式, 反应时间可表示为:
A 5=L 51p 51
(8)
其中,
L 51=1, L 51=
当p 51F c 51
a 51
+b 51, 当p 51E c 51e 51y 51
p 51=
x 51
f) 侦察能力
根据表达式(2) ~(8) , 雷达侦察装备总的侦察能力表示为:
A =L 1, L 5(w 1A 1+w 2A 2+, +w 5A 5) 其中,
L i =1, i =1, 5, 当p i F c i L i =
a i e 1/A ii
+b i , i =1, 5, 当A i E c i
(9)
当p 1i F c 1i , i =1, 6
e x 1i
p 1i =, i =1, 5, p 16=10(y 16-y 1i b) 信号测量能力
+b 1i , 当p 1i E c 1i , i =1, 61i
x )/20
16
根据表达式(2) 和(3) 以及4. 3. 4中信号测量能力各下级指标的表达式, 信号测量能力可表示为:
A 2=L 21, L 24(w 21p 21+w 22p 22+, +
w 23p 23+w 24p 24)
其中,
L 2i =1, L 2i =p 21=
a 2i e 1/p 2i
当p 2i F c 2i , i =1, 4
(5)
+b 2i , 当p 2i E c 2i , i =1, 4
y 21x 2i
, p 2i =, i =2, 4x 21y 2i
4 计算举例
为对模型进行验证, 现对两部典型雷达侦察装备给出算例。
设备1的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度、方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度、定位精度、定位时间和反应时间分别为1~18GHz 、200MHz 、0~360b 、8b 、35dB 、-45dBm 、510b (rms ) 、5MHz (rms) 、620ns 、600ns, 、6%R (CEP) 、30min 、3s 。
设备2的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏度、方位c) 信号处理能力
根据表达式(2) 和(3) 以及3. 3. 5中信号处理
能力各下级指标的表达式, 信号处理能力可表示为:
A 3=L 31L 32(w 31p 31+w 32p 32)
当p 3i F c 3i , i =1, 2
(6)
i , 当p 3i E c 3i , i =1, 2
2
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电子信息对抗技术#第24卷
2009年3月第2期
定位时间分别为1~18GHz 、200MHz 、0~360b 、10b 、40dB 、-47dBm 、5. 5b (rms) 、4. 5MHz(r ms) 、600ns 、620ns 、7%R (C EP) 、25min 、5s 。
满足作战要求的频率搜索范围、瞬时带宽、方位覆盖范围、瞬时方位覆盖范围、动态范围、灵敏
度、方位精度、频率精度、重频精度、脉宽精度、定位精度和定位时间分别为1~18GHz 、200MHz 、0~360b 、12b 、45dB 、-50dBm 、4. 5b (rms ) 、4. 5MHz
(rms) 、600ns 、600ns 、5%R (CEP) 、20min 、4. 5s 。
根据(4) ~(9) 式, 计算结果如表1所示。
表1 侦察能力计算结果
序号[**************]13
底层指标及权重
频率搜索范围(0. 3) 瞬时带宽(0. 1) 方位覆盖范围(0. 2) 瞬时方位覆盖范围(0. 1) 动态范围(0. 1) 灵敏度(0. 2) 方位精度(0. 3) 频率精度(0. 4) 重频精度(0. 2) 脉宽精度(0. 1) 定位精度(0. 8) 定位时间(0. 2) 反应时间
底层指标值设备11110. 670. 850. 560. 750. 750. 8310. 830. 671
设备21110. 830. 920. 710. 6110. 830. 710. 80. 75
0. 7981
0. 7280. 75
定位能力(0. 1) 反应时间(0. 1)
0. 791
0. 863
信号测量能力
(0. 3)
0. 864
0. 917
信号截获能力(0. 5)
设备1总的侦察能力为0185, 设备2总的侦察能力为0187
能力指标值设备1
设备2
能力指标及权重
总的侦察能力
算例说明:两部雷达侦察装备总的侦察能力相差不大, 与期望相符。
行适当增减。
5 结束语
侦察能力研究有助于了解、掌握侦察设备的能力和不足, 可为侦察设备侦察能力的分析、评估和比较提供理论依据。侦察能力研究可用于分析设备实际侦察能力达到作战要求的程度, 或对相似设备之间的侦察能力进行比较, 否则没有意义。
在对设备的侦察能力进行分析研究时, 可根据具体的需求和应用要求对指标体系中的指标进
参考文献:
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学出版社, 1999.
[2] 张剑. 军事装备系统效能分析、优化与仿真[M]. 北
京:国防工业出版社, 2002.
[3] 刘永红. 电子对抗系统作战效能模型及其应用[J].
电子对抗技术, 2002, 17(5) :30-34.
美海军对JCREW3. 3系统提出需求
2009年年初, 美海军海上系统司令部(NAVSEA) 提出对新型干扰机系统的竞标需求。需求中提出对美国防部计划的联合对抗无线电简易爆炸装置电子战(JC REW) 3. 3系统进行设计、研发、集成和测试。要求中标者提供最多65套C RE W3. 3样机, 包括用于开发测试的性能规范验证样机, 及用于操作测试开发的工程样机。JCRE W3. 3特色将在于其具有开放式的架构标准, 重点对软件而不是对硬件的提
升和增加, 以及更宽的频谱覆盖范围、更强的功率, 和一定的组网能力。
美海军是国防部为联合军队研发、采购通用陆基CREW 系统的主管部门, 由NAVSEA 的CREW 项目办公室履行职责。美陆军不会单独购买JCREW3. 3系统, 但是将为其自身配备其他类型的干扰机。
(刘雯)