一种对防空导弹杀伤目标概率影响仿真评估方法

本发明涉及导弹运用仿真技术领域，具体涉及一种雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响评估方法。

背景技术：

雷达有源干扰是以主动辐射电磁波的方式，压制或欺骗敌方雷达，从而达到削弱和破坏敌方雷达作战效能的雷达对抗活动。防空导弹杀伤目标时通常要遇到雷达有源干扰影响，因此，雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响评估是防空导弹作战重点关注的问题之一。雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响评估方法主要评估的指标为，雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响程度。

目前，对雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响程度的评估方法研究成果较少见，且存在雷达有源干扰与防空导弹结合使用后作战效能评估不准确的问题。

技术实现要素：

基于此，为解决现有技术所存在的不足，特提出了一种对防空导弹杀伤目标概率影响仿真评估方法，以为防空导弹的运用提供一定的理论依据。

为了实现上述目的，本发明对应的技术方案是：

一种对防空导弹杀伤目标概率影响仿真评估方法，其特征在于，包括：

s1、确定仿真过程中，在雷达有源干扰条件下影响防空导弹杀伤目标概率计算的影响参数类型并计算对应的概率值，所述影响参数类型至少包括雷达有源干扰系统正常工作概率、雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率、雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率、雷达有源干扰条件下防空导弹命中概率；

s2、计算雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率；

s3、基于所计算出的雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率值，计算防空导弹杀伤目标概率；

s4、基于所述防空导弹杀伤目标概率，以对给定的样本集合进行雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概影响评估分析，以获得该集合对应的作战效能评估结果。

可选的，在其中一个实施例中，所述s1中的雷达有源干扰系统正常工作概率pe的计算过程为：即对应的计算公式为

式中：

mtbf为雷达有源干扰下系统平均故障间隔时间；

mttr为雷达有源干扰下系统平均修理时间。

可选的，在其中一个实施例中，所述s1中的雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率ei的计算过程为：

即对应的计算公式为

式中：

θi为雷达有源干扰侦察分系统实际达到的侦察防空导弹系统信号方位覆盖范围；

θi0为期望的或上级下达作战任务规定的方位侦察覆盖范围；

δfi为雷达有源干扰侦察分系统实际达到的侦察防空导弹系统频率覆盖范围；

δfi0为期望的或作战任务规定的侦察频率覆盖范围；

pi为雷达有源干扰侦察分系统接收机的截获概率。

可选的，在其中一个实施例中，所述s1中的雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率er的计算过程为：

即对应的计算公式为

er＝ps*ρ

式中：

ps为雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号进行分选、分析处理概率；

ρ为雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号进行识别的概率。

可选的，在其中一个实施例中，所述s1中的雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率ea的计算过程为：

即对应的计算公式为

ea＝pri*ec

式中：

pri为雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率；

ec为雷达有源干扰系统有效干扰覆盖防空导弹系统系数；

其中，雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率pri计算公式为

pri＝pθi*pfi

式中：

pθi为雷达有源干扰系统方位引导瞄准防空导弹系统概率；

pfi为雷达有源干扰系统频率引导瞄准防空导弹系统概率；

其中，雷达有源干扰系统有效干扰覆盖防空导弹系统系数ec计算公式为

式中：

δωj为雷达有源干扰系统实际干扰防空导弹系统的空域；

ωj为期望的或上级下达作战任务规定的雷达有源干扰系统干扰空域；

δfj为雷达有源干扰系统实际干扰防空导弹系统的频域；

δfj0为期望的或上级下达作战任务规定的雷达有源干扰系统干扰频域。

可选的，在其中一个实施例中，所述s1中的雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率pd^j的计算过程为：

首先，雷达在搜索目标时，在时间t内雷达信号与目标接触的次数为定值n，在这种情况下雷达发现目标的概率为：

式中，pdi为防空导弹系统雷达信号第i次与目标接触时的发现目标概率(1≤i≤n)，其表示为：

式中，sn为单个脉冲的信噪比，n为第i次扫描的脉冲积累数，n＝θβ0.5fr/6ωm，θβ0.5为水平波束半功率点宽度，fr为脉冲重复频率，ωm为天线转速，γ0为恒虚警时的门限检测因子；

其次，根据雷达方程和雷达接收原理，防空导弹系统雷达接收到的目标回波信号功率s表示为：

式中，pt为发射机峰值功率，λ为雷达工作波长，gt为目标方向雷达发射天线增益，gr为目标方向雷达接受天线增益，σ为目标平均雷达截面积，rt为目标到雷达的距离，d为雷达抗干扰改善因子，lt为雷达接受综合损耗，lr为雷达发射综合损耗，l为电磁波在大气中的传输损耗，ft²、fr²为雷达天线的方向图传输因子；

再次，给定接收机内部噪声表示为服从(0，σn²)的正态分布随机过程，则接收机内部噪声平均功率为：

no＝ktoτnfn(4)

式中，k＝1.38×10^-23k为波耳兹曼常数，to＝290k为接收机等效噪声温度，τn为接收机带宽，fn为接收机噪声系数；

因此在理想情况下，防空导弹系统雷达接收机接收到的单个脉冲的信噪比为：

假设雷达有源干扰时，有n个雷达有源干扰辐射源，均能在防空导弹系统雷达接收机中产生干扰信号，则第i个干扰源产生的干扰功率为：

式中，pi为第i个干扰源辐射功率，gi为第i个干扰源雷达方向增益，gsi为雷达在第i个干扰源方向的增益，λ为雷达工作波长，ri为第i个干扰源到雷达的距离，lt为雷达接受综合损耗，lr为雷达发射综合损耗，l为电磁波在大气中的传输损耗，lpol为干扰信号对雷达天线的计划损耗，进而n个干扰源产生的干扰信号总功率为：

因此，雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达接收机接收到的单个脉冲的信干比为：

最后，将(8)式代入(2)式，得到雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达信号第i次与目标接触时的发现目标概率pdi^j，

则雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率pd^j表示为：

可选的，在其中一个实施例中，所述s1中的雷达有源干扰条件下防空导弹命中概率paj的计算过程为：

给定单发防空导弹命中目标散布服从正态分布规律，其概率密度函数为：

式中，

δ为脱靶量；

δ0为脱靶量数学期望；

σδ为脱靶量均方根误差；

设防空导弹战斗部杀伤半径为rk，则给出下述满足条件，即：

δ≤rk

若满足则认为防空导弹命中目标，故单发防空导弹命中概率表示为：

即：

式中：

在不存在外来干扰的情况下，一般认为δ0＝0，则：

当外界存在雷达有源干扰时，此时雷达有源干扰条件下单发防空导弹命中概率paj表示为：

式中，

δj为受雷达有源干扰后防空导弹脱靶量数学期望；

σj为受雷达有源干扰后防空导弹脱靶量均方根误差。

可选的，在其中一个实施例中，所述s2中雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率p1的计算公式为

p1＝peelereapd^jpaj。

可选的，在其中一个实施例中，所述s3中雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率u的计算公式为

式中，p2为无干扰条件下单发防空导弹理想杀伤目标概率。

此外，为解决传统技术在面对时存在的不足，还提出了一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的方法。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

本发明其在评估雷达有源干扰系统正常工作概率、雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率、雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率、雷达有源干扰条件下防空导弹命中概率基础上，评估雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响程度，可为雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响程度评估提供技术支撑；为当前评估雷达有源干扰系统提供了有效的辅助指导手段，提高了装备的远程保障能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中所述仿真评估方法的实施技术步骤流程图；

图2为一个实施例中所述仿真评估过程示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一元件称为第二元件，且类似地，可将第二元件为第一元件。第一元件和第二元件两者都是元件，但其不是同一元件。

鉴于现有雷达有源干扰系统下导弹杀伤概率计算模型都存在结构复杂、不确定因素多，难以直接用于防空导弹系统的作战效能研究等问题，在本实施例中，特提出了一种对防空导弹杀伤目标概率影响仿真评估方法，其在评估雷达有源干扰系统正常工作概率、雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率、雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率、雷达有源干扰条件下防空导弹命中概率基础上，评估雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响程度，可为雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概率影响程度评估提供技术支撑。具体的如图1所示，该方法包括s1、确定仿真过程中，在雷达有源干扰条件下影响防空导弹杀伤目标概率计算的影响参数类型并计算对应的概率值，所述影响参数类型至少包括雷达有源干扰系统正常工作概率、雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率、雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率、雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率、雷达有源干扰条件下防空导弹命中概率；s2、计算雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率；s3、基于所计算出的雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率值，计算防空导弹杀伤目标概率；s4、基于所述防空导弹杀伤目标概率，以对给定的样本集合进行雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概影响评估分析，以获得该集合对应的作战效能评估结果。通过深入分析雷达有源干扰对防空导弹的影响作用，进而建立对应的的评估指标体系，反向量化雷达有源干扰对防空导弹拦截的支援效果，也可以有助于反向提高雷达干扰的使用效率。

在其中一个具体实施例中，雷达系统的主要功能是能及时准确地发现目标,提取出点迹、航迹数据，因此雷达系统需要衡量系统在某段时间内保持正常的运行，确定一个系统在一个特定的运行时间内有效运行的概率；即所述s1中的雷达有源干扰系统正常工作概率pe是指其处于正常工作状态的概率，其对应的计算公式为

式中：

mtbf为雷达有源干扰下系统平均故障间隔时间，即系统失效或维护中所需要的平均时间，其包括故障时间及检测和维护设备的时间；

mttr为雷达有源干扰下系统平均修理时间，即系统由故障状态转为工作状态时修理时间的平均值；上述mtbf、mttr计算过程中的所涉及的样本数据均为某雷达系统所获得历史样本数据，对其进行加权平均计算获得的；具体的：雷达系统主要组成包括：电源配电箱、天馈系统、频率合成器、发射系统、接收系统、信号处理系统、数据处理系统、显控台及伺服控制系统等多种电气单元，而每一种电气单元又由多种电气器件组成，如发射系统包括发射机、控制电路、调制器和振荡器等；而造成雷达系统不能正常工作即故障原因的表象包括诸如整机不能加电、不能正常关机、高压加不上、天线不能旋转、无回波或回波弱、水冷故障、操控失灵、发射机行波管跳火等多种原因，且某一种故障原因是由哪个单元或者哪几个器件故障造成的，如发射系统发全波整流器损坏可同时引起“偏压”指示灯不亮，或“偏压”指示灯亮但电压指标超出红线范围等。因此一个故障检测点可能包含一个或者多个故障单元的故障信息，多个监测点信息也可能反应同一故障单元的性能状态，如何有效的对雷达系统正常运行效率进行模拟仿真，以确定哪个电气单元或者哪几种电气器件发生故障以及修理所耗费的时间会对雷达系统工作状态产生较大影响，进而影响雷达有源干扰系统下导弹杀伤效果，上述过程所涉及到的映射关系函数可以通过故障树分析方法获取对应的故障发生概率，以确定主要关注位置(重点监测点)，并通过聚类算法获取对应的权重参考值。从而给出合理的故障间隔时间以及修理时间进行模拟仿真。

在其中一个具体实施例中，雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率反映的是，雷达有源干扰系统在期望的或上级下达作战任务规定的频域、空域内截获防空导弹系统信号的能力。所述s1中的雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率ei的计算过程为：

雷达有源干扰系统截获防空导弹系统信号概率可用相对方位覆盖系数和截获概率的乘积来描述，即对应的计算公式为

式中：

θi为雷达有源干扰侦察分系统实际达到的侦察防空导弹系统信号方位覆盖范围；

θi0为期望的或上级下达作战任务规定的方位侦察覆盖范围；

δfi为雷达有源干扰侦察分系统实际达到的侦察防空导弹系统频率覆盖范围；

δfi0为期望的或作战任务规定的侦察频率覆盖范围；

pi为雷达有源干扰侦察分系统接收机的截获概率。

在其中一个具体实施例中，雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率是指雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号进行分选、分析以及识别的概率；所述s1中的雷达有源干扰系统系统分析识别防空导弹系统信号概率er的计算过程为：

即对应的计算公式为

er＝ps*ρ

式中：

ps为雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号进行分选、分析处理概率；

ρ为雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号进行识别的概率。

在其中一个更具体的实施例中，所述雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号进行分选、分析处理以及识别的过程包括：

s111、创建雷达有源干扰系统对所截获的防空导弹系统信号即导弹的雷达探测信号的历史样本集合；为了使采集的数据能客观、全面地反映雷达有源干扰系统的工作状态，作为数据采集方的雷达系统选定若干个出厂时间相同、工作小时相近的雷达系统，作为被探测方，所模拟的防空导弹系统的导弹类型尽量丰富并保证相应的采样规则进行数据监测，即各个所述雷达系统按照每4小时进行数据监测，每隔10s采集/次，共采集n次；

s112、对历史样本集合中信号进行预处理，即进行放大滤波处理，以去除对应的背景信号以及噪音信号；

s113、对预处理后的信号进行特征提取，包括时域分析和频域分析，其中通过经验模式分解算法(empiricalmodedecomposition,emd提取信号数据的多普勒频率，以估计信号的多普勒频率，emd的目的是将原始信号s(t)分解成n阶固有模态函数(imf)分量ci(t)和趋势分量rn(t)，原始信号s(t)的公式为

分解得到的imf分量，随着其阶数的增加，对应的频率范围会逐渐从高频向零频移动并不断缩小，因此可通过emd实现对信号各个频率对应时域信号的提取。

通过傅里叶变换方法获得信号的幅度谱以及相位谱进行频谱特征分离，所述信号频率在给定的脉宽内线性扫描，或者向上(上调频)或者向下(下调频)，具体的

其波形的上瞬时相位表示为

其中，f0为雷达中心频率，μ为调频斜率，τ为脉宽，b为带宽。

瞬时频率为

其下瞬时相位和频率分别为

其对应的调频信号余弦形式

其对应的调频信号指数形式

矩形调制函数

信号的时宽带宽积d为

d＝τb＝μτ²

对其进行傅里叶变换，则

不妨设

其幅度谱表示为：

相位谱表示为

即

另本例中，也可以采用iir滤波器进行导弹对敌探测目标信号滤波处理，对滤波输出的高分辨雷达回波信号采用小波变换进行频谱特征分离。

s114、对历史样本集合中的每个样本进行初始化，为所有样本设置归一化的样本权重d(i)；随机抽取一定数量的多数类样本，和所有的少数类组成训练数据集s，并得到s中样本的权重sd，将sd进行归一化；

s115、基于rusboost算法去除训练数据集s中部分多数类样本，使少数类样本占所有样本的比例为n％；进而创新新的历史样本集合，即利用权重sd训练弱分类器并进行反复训练输出集成分类器。

在其中一个具体实施例中，雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率是，雷达有源干扰系统引导干扰机对防空导弹系统瞄准干扰的概率。所述s1中的雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率ea的计算过程为：

即对应的计算公式为

ea＝pri*ec

式中：

pri为雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率；

ec为雷达有源干扰系统有效干扰覆盖防空导弹系统系数；

其中，雷达有源干扰系统引导瞄准防空导弹系统概率pri计算公式为

pri＝pθi*pfi

式中：

pθi为雷达有源干扰系统方位引导瞄准防空导弹系统概率；

pfi为雷达有源干扰系统频率引导瞄准防空导弹系统概率；

其中，雷达有源干扰系统有效干扰覆盖防空导弹系统系数ec计算公式为

式中：

δωj为雷达有源干扰系统实际干扰防空导弹系统的空域；

ωj为期望的或上级下达作战任务规定的雷达有源干扰系统干扰空域；

δfj为雷达有源干扰系统实际干扰防空导弹系统的频域；

δfj0为期望的或上级下达作战任务规定的雷达有源干扰系统干扰频域。

在其中一个具体实施例中，所述s1中的雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率pd^j的计算过程为：

首先，雷达在搜索目标时，在时间t内雷达信号与目标接触的次数为定值n，在这种情况下雷达发现目标的概率为：

式中，pdi为防空导弹系统雷达信号第i次与目标接触时的发现目标概率(1≤i≤n)，其表示为：

式中，sn为单个脉冲的信噪比，n为第i次扫描的脉冲积累数，n＝θβ0.5fr/6ωm，θβ0.5为水平波束半功率点宽度，fr为脉冲重复频率，ωm为天线转速，γ0为恒虚警时的门限检测因子；

其次，根据雷达方程和雷达接收原理，防空导弹系统雷达接收到的目标回波信号功率s表示为：

式中，pt为发射机峰值功率，λ为雷达工作波长，gt为目标方向雷达发射天线增益，gr为目标方向雷达接受天线增益，σ为目标平均雷达截面积，rt为目标到雷达的距离，d为雷达抗干扰改善因子，lt为雷达接受综合损耗，lr为雷达发射综合损耗，l为电磁波在大气中的传输损耗，ft²、fr²为雷达天线的方向图传输因子；

再次，给定接收机内部噪声表示为服从(0，σn²)的正态分布随机过程，则接收机内部噪声平均功率为：

no＝ktoτnfn(4)

式中，k＝1.38×10^-23k为波耳兹曼常数，to＝290k为接收机等效噪声温度，τn为接收机带宽，fn为接收机噪声系数；

因此在理想情况下，防空导弹系统雷达接收机接收到的单个脉冲的信噪比为：

假设雷达有源干扰时，有n个雷达有源干扰辐射源，均能在防空导弹系统雷达接收机中产生干扰信号，则第i个干扰源产生的干扰功率为：

式中，pi为第i个干扰源辐射功率，gi为第i个干扰源雷达方向增益，gsi为雷达在第i个干扰源方向的增益，λ为雷达工作波长，ri为第i个干扰源到雷达的距离，lt为雷达接受综合损耗，lr为雷达发射综合损耗，l为电磁波在大气中的传输损耗，lpol为干扰信号对雷达天线的计划损耗，进而n个干扰源产生的干扰信号总功率为：

因此，雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达接收机接收到的单个脉冲的信干比为：

最后，将(8)式代入(2)式，得到雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达信号第i次与目标接触时的发现目标概率pdi^j，

则雷达有源干扰条件下防空导弹系统雷达发现目标概率pd^j表示为：

在其中一个具体实施例中，所述s1中的雷达有源干扰条件下防空导弹命中概率paj的计算过程为：

给定单发防空导弹命中目标散布服从正态分布规律，其概率密度函数为：

式中，

δ为脱靶量；

δ0为脱靶量数学期望；

σδ为脱靶量均方根误差；

设防空导弹战斗部杀伤半径为rk，则给出下述满足条件，即：

δ≤rk

若满足则认为防空导弹命中目标，故单发防空导弹命中概率表示为：

即：

式中：

在不存在外来干扰的情况下，一般认为δ0＝0，则：

当外界存在雷达有源干扰时，此时雷达有源干扰条件下单发防空导弹命中概率paj表示为：

式中，

δj为受雷达有源干扰后防空导弹脱靶量数学期望；

σj为受雷达有源干扰后防空导弹脱靶量均方根误差。

可选的，在其中一个实施例中，所述s2中雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率p1的计算公式为

p1＝peelereapd^jpaj。

在其中一个具体实施例中，所述s3中雷达有源干扰条件下防空导弹杀伤目标概率u的计算公式为

式中，p2为无干扰条件下单发防空导弹理想杀伤目标概率。

在其中一个具体实施例中，所述s4中对给定的样本集合进行雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标概影响评估分析，以获得该集合对应的作战效能评估结果；可以通过建立知识库形式建立作战效能评估机制，以对雷达有源干扰对防空导弹杀伤目标效果进行评估给出对应的评估结果，如图2所示，上述模拟仿真过程集成在模拟器内，通过人机接口对用户/专家开放，用户通过模拟机中给定的样本集合选择其中一组或者多组样本集合进行参数设定、条件选择等仿真模拟，器所涉及到的评估结果通过调用知识库内的评估机制给定。

基于相同的发明构思，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的方法。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。