箔條質心干擾一體化試驗方法研究?

韓 偉

（中國人民解放軍91404部隊43分隊 秦皇島 066001）

1 引言

在艦船無源干擾裝備鑒定試驗中，目前傳統的無源干擾效果試驗采用實彈射擊的方法進行試驗。鑒于實彈消耗巨大、試驗費用昂貴，因此不可能進行大樣本的試驗。如何做到在最大限度降低試驗成本的基礎上，全面檢驗裝備的性能，對其作出客觀、公正的評價，是定型或鑒定試驗中必須解決的首要問題。本文基于一體化試驗的理論，研究箔條質心干擾一體化試驗方法，為開展一體化試驗提供新的思路。

2 一體化試驗的內涵

一體化試驗是一種新的試驗模式，旨在綜合各種試驗資源、集成各種試驗技術、綜合各類試驗信息，將不同階段、不同手段試驗信息整合，充分考核新裝備的戰術技術性能和作戰使用性能，全面檢驗新裝備的作戰效能。在組織實施上實現了試驗項目統籌優化、試驗資源共享綜合，在技術方法上解決了多源信息融合和綜合評定方法。主要體現在如下方面［1～4］:

1）試驗過程一體化:將以往在定型階段的試驗鑒定拓展到整個武器系統的生命周期上。

2）試驗方法一體化:試驗方法（手段）包括地面試驗、飛行試驗和仿真試驗，一體化的意義在于綜合利用各種試驗方法，以較少的試驗消耗，獲取盡可能多的合理可信的試驗數據。

3）結果評定一體化:綜合利用實彈試驗結果、仿真結果和專家經驗，通過應用試驗統計理論、貝葉斯小子樣試驗評估理論，得到一體化試驗鑒定結論。

3 箔條質心干擾一體化試驗總體思路

箔條質心干擾一體化試驗的基本思路為采用計算機數字仿真試驗和外場實彈試驗相結合的方式。如圖1 所示，利用計算機數字仿真試驗，通過設置不同的導彈來襲方位、風向、風速等變量，模擬各種條件進行大樣本試驗，對被試裝備的干擾效果進行充分地仿真，得出大樣本計算機仿真試驗結果。同時研究各個參變量對試驗結果的影響程度，篩選主要影響因素，指導外場試驗方案設計和優化。實施外場動態試驗進行驗證，同時對仿真模型進行校模驗模；最后對計算機數學仿真結果與外場動態試驗結果進行數據融合、一體化處理，給出綜合試驗結論。

圖1 一體化綜合試驗模式

4 箔條質心干擾一體化試驗的關鍵技術

4.1 仿真模型的構建

進行質心干擾數字仿真，需要建立如下數學模型:反艦導彈末制導雷達跟蹤模型、導彈運動數學模型、箔條假目標雷達特性數學模型、箔條誘餌運動數學模型、目標艦雷達散射特性數學模型、目標艦運動數學模型、質心干擾數學模型、質心干擾效果評定數學模型。

模型的可信度評估，一般采用統計分析方法或者數學解析方法來比較仿真系統輸出和真實系統輸出的差異性，分為靜態一致性檢驗和動態一致性檢驗兩種類型。靜態一致性檢驗就是比較現場試驗與仿真試驗的結果相容性，即檢驗兩個隨機變量是否來自同一分布?？傮w來說，該檢驗技術方法發展較為成熟，大部分方法均為統計方法，尤其是假設檢驗較為常用。動態性能驗證比較復雜，通常使用誤差分析法粗略估計現場數據與仿真數據的相容性［5～7］。

4.2 外場動態試驗方案的設計

開展外場試驗時，末制導雷達架設在海邊試驗陣地（或海面試驗平臺上），聽令加高壓跟蹤目標艦，當目標艦上的雷達偵察告警設備對末制導雷達告警后立即發射箔條彈實施質心干擾，目標艦按無源戰術決策軟件給出的機動方向實施機動航行。末制導雷達數據終端設備測記干擾效果。在試驗方案的設計時，需要考慮影響箔條質心干擾效果的因素，分析各個因素對試驗結果的影響，尋求各種不同試驗變量和不同水平之間的合理搭配，合理地設置態勢，這樣才能對裝備進行全面的考核。在多因素、多水平試驗中，正交試驗設計是解決這個問題的有效辦法［8～9］。

4.2.1 試驗變量與水平選擇

正交設計是根據正交性準則來進行試驗設計的，其主要工具是正交表。根據試驗目的，確定要考核的因素和各因素的水平，通過對具體問題的具體分析，選出主要因素，略去次要因素。在因素確定后，再確定各因素的水平數，重要的因素或者特別希望詳細了解的因素水平可多一些，其余的可少一些。然后選擇合適的正交表，對試驗方案進行設計。下面對影響艦載無源干擾裝備質心干擾效果試驗的主要因素進行分析。

1）導彈來襲方位

無源干擾裝備能否有效防御反艦導彈的攻擊，與無源干擾裝備的作戰性能、使用方法密切相關，但也與載艦的雷達散射特性關系重大。對于箔條質心干擾而言，取得干擾成功的基本條件是箔條假目標與載艦同在末制導雷達的跟蹤單元內，且箔條假目標的雷達截面積要明顯大于無源干擾裝備載艦的雷達散射面積。根據數學計算、仿真及經驗，實施箔條質心干擾時，干擾壓制比達到2:1 以上，箔條質心干擾才能獲得較好的效果，因此箔條質心干擾的戰術解算與艦船的雷達截面積分布密切相關。相對于導彈來襲方位，載艦的不同舷向其雷達截面積有很大的差異。因此導彈的來襲方位是影響干擾效果的因素之一。導彈來襲方位水平的選擇由內場仿真試驗結果確定。

2）導彈末制導雷達類型

通過對國內外末制導雷達技術現狀分析，目前末制導雷達一般分為三類。第一類為常規末制導雷達，單脈沖工作體制，天線水平極化，雷達跟蹤單元大，定頻工作，具備抗海浪、抗雜波工作能力，但抗干擾能力較差；第二類為新型常規末制導雷達，主被動或主動/紅外復合，捷變頻工作，雷達跟蹤單元可變，天線水平加垂直極化或雙極化接收，具備目標選擇能力，具有較高的抗海浪、抗雜波、抗拖距和抗同頻異步等干擾的能力；第三類全相參工作體制，具備同頻段被動接收通道，集中體現了全相參雷達的優良性能，具備了全天候工作的能力，具有較高的抗海浪、抗雜波、抗拖距和抗同頻異步等干擾的能力，具備了抗有源誘餌、抗角反射器、抗箔條等干擾和目標分選的能力。艦載無源干擾裝備干擾反艦導彈的攻擊，干擾成功概率與反艦導彈使用的末制導雷達技術性能關系很大，這里考慮三種水平，一種是常規體制的末制導雷達，一種是新型常規體制的末制導雷達，一種是相參體制的末制導雷達。

3）氣象條件

艦載無源干擾裝備實施防空反導作戰，能否有效干擾來襲導彈，風向風速的影響也不容忽視。尤其對于箔條質心干擾，箔條云的隨風漂移，箔條云團與目標艦的距離、方位脫開的快慢都直接影響著干擾成功率。這里考慮兩種水平，一種是良好氣象條件下，一種是惡劣氣象條件下。

4.2.2 利用正交表進行試驗設計

通過對影響箔條質心干擾效果的因素和水平進行分析，根據因素數和水平數選擇合適的正交表，確定試驗方案。

4.3 內外場試驗數據融合方法

內場計算機仿真試驗結果作為驗前信息，外場實彈試驗結果作為驗后信息，如何把驗前信息和驗后信息進行融合處理并給出總體試驗結論是質心干擾一體化試驗的關鍵問題。質心干擾效果試驗是一個獨立的n重伯努利試驗，在n次試驗中干擾成功的次數服從二項分布，即X～b(n，p)，其中，p為該分布的未知參數，即干擾成功率。因此對干擾成功率的統計可以采用對二項總體中p參數的統計檢驗方法進行統計。

4.3.1 利用驗前矩確定超參數

假設內場計算機仿真試驗，也就是驗前信息，獲得了成功概率的若干估計值，記為p1，p2，…pk，二項分布b(n，p)中未知參數p的共軛分布是貝塔分布，因此無源干擾成功率p的共軛驗前分布是貝塔分布Be(α，β)，其中α和β是貝塔分布中的未知參數即超參數［10～12］。

首先計算驗前均值pˉ和驗前方差，其中:

然后令其分別等于貝塔分布Be(α，β)的期望和方差，即

因此可得驗前分布中的超參數απ、βπ分別為

4.3.2 利用Bayes小子樣對結果進行估計

取損失函數為平方誤差函數時，得到p的Bayes估計為驗后期望:

其估計誤差為

5 結語

內外場一體化試驗是一項技術要求高、涉及領域廣、多種試驗手段融合的系統工程。本論文基于一體化試驗基本理論，提出箔條質心干擾一體化試驗的總體思路，重點研究了一體化試驗中的關鍵技術，對箔條質心干擾效果試驗的方案設計、結果評定具有指導意義，亦可為其他類似電子對抗裝備的一體化試驗提供有益的方法和工具借鑒。