基于ADC法的隨隊支援干擾基本效能評估

陳曉榕，李彥志，魯建華

(空軍航空大學學員一隊，吉林長春 130022)

隨隊支援干擾［1］主要負責在航空兵遂行空中進攻作戰和支援陸、海軍作戰中，為攻擊敵地(海)面目標的突擊隊、防空壓制隊或其他任務編隊提供隨隊支援干擾，主要干擾敵防空體系中的地(艦)空導彈的目標指示雷達、制導雷達、炮瞄雷達和機載火控雷達，兼顧干擾部分遠程警戒雷達，降低其作戰效能，提高作戰飛機的突防成功率和戰場生存率，保障航空兵完成突防和突擊目標的作戰任務。如何對隨隊支援干擾進行有效評估，對于提高隨隊支援干擾的效能具有重要的意義。

1 基本效能評估

1.1 ADC法簡介

ADC法［2］是美國工業界武器系統效能咨詢委員會WSEIAC(Weapon System Efficiency Industry Adbisory Committee)用于評價武器系統效能的模型或方法，主要利用系統的有效性(Availiability)、可信性(Dependability)和能力(Capacity)3大要素評價裝備系統效能，把這3大要素組合成一個用于表示裝備系統總性能的單一效能量度，系統性能就可以表示為這3項的乘積E=ADC。

1.2 隨隊支援干擾基本效能評估

(1)有效性。有效性是對裝備系統在開始執行任務時處于各種系統狀態可能性的量度，是人員、裝備、程序三者之間的函數。與裝備系統的可靠性、維修性、維修管理水平、維修人員數量及其水平、器材供應水平等因素有關。即式中，ai為開始執行任務時系統處于狀態i的概率，∑ai=1。

一般而言，可以認為裝備系統具有兩個可能的狀態，即工作狀態和故障狀態，此時有效性向量矩陣只有兩個分量，即

式中，aT為裝備系統處于可工作狀態的概率;aR為裝備系統處于修理狀態的概率。

對于隨隊支援干擾系統來說，有效性是其平均故障時間(MTBF)及平均故障修復時間(MTTR)的函數，即

(2)可信性。可信性是裝備系統在已知開始執行任務時系統狀態的情況下，在執行任務過程中的某一或某幾個時刻系統狀態的度量，可表示為系統在完成某項特定任務時將進入和處于它的任一有效狀態，且完成與這些狀態有關的各項任務的概率，也可以表示為其他適當的任務量度。

可信性直接取決于裝備系統的可靠性和使用過程中的修復性，也與人員素質、指揮因素有關，即

式中，dij為已知在開始執行任務時系統處于第i個狀態，則在執行任務過程中，系統處于狀態j的概率。

如果武器系統在執行任務過程中發生某類故障后不可修復，則可信性矩陣中對應的元素值為0。可信性矩陣中的狀態與有效性矩陣中的狀態是對應的，所以確定武器系統的工作狀態非常關鍵，要兼顧考慮系統任務準備和執行任務過程中的狀態，并根據裝備系統的性能特征、任務要求來具體確定。

如果考慮僅有工作狀態和故障狀態的武器系統，此時可信性矩陣

式中，行下標1表示武器系統處于工作狀態，行下標2表示武器系統處于故障狀態。

假設武器系統在執行任務過程中的故障不可修復，且系統故障的發生服從指數分布，則有

式中，λ為武器系統故障率;T為系統任務持續時間。

(3)能力。是在已知執行任務期間的系統狀態的情況下，系統完成任務能力的量度。更確切地說，能力是系統各種性能的集中表現。能力矩陣

式中，cij是在系統的有效狀態i條件下，第j個品質因數的值。

對于一個干擾系統來說，其能力通常可歸納為3大類，即偵察能力、數據處理能力及干擾能力。在此使用偵察能力、數據處理能力及干擾能力作為隨隊支援干擾系統的效能分析能力指標。下面利用專家打分法，對系統的能力各個因素進行評估。在研究和計算指標時，首先應將具體的指標歸一化。一般情況下，指標可分為兩類:一類指標是數值越大越好;另一類指標是數值越小越好。對于數值越大越好的指標，歸一化采用=x/x0;對于數值越小越好的指標，歸一化采用=x0/x，其中，x～為歸一化指標;x為未歸一化指標;x0為歸一化特征值。當計算得出＞1時，取1。以下提到的指標均為歸一化后的指標。

(1)偵察能力Cz。從系統的組成和所要完成的任務功能來看，系統的偵察能力［3］，主要包括信號截獲能力、定位能力及系統的反應時間，如圖1所示。

圖1 偵察能力結構

首先是信號截獲能力指標。假設設備實際的頻率搜索范圍、瞬時帶寬、方位覆蓋范圍和瞬時方位覆蓋范圍、動態范圍、靈敏度分別為 x11、x12、x13、x14、x15、x16，對應滿足作戰要求的頻率搜索范圍、瞬時帶寬、方位覆蓋范圍、瞬時方位覆蓋范圍、動態范圍、靈敏度分別為y11、y12、y13、y14、y15、y16。那么，頻率搜索范圍指標 p11、瞬時帶寬指標p12、方位覆蓋范圍指標p13、瞬時方位覆蓋范圍指標p14、動態范圍指標p15可分別表示為x11/y11，x12/y12，x13/y13，x14/y14，x15/y15。靈 敏 度 Prmin=;其中，R為最大偵收距離;λ為雷達工作波max長;Pt為雷達發射功率;Gt為雷達天線增益;Gr為接收天線增益;L為極化失配損耗和信號傳輸損耗。由公式可看出，將靈敏度指標用設備的實際探測距離與滿足作戰要求的探測距離的比值更能準確描述靈敏度指標，如此，靈敏度指標就表示為。由于靈敏度的單位為dBm，所以靈敏度指標p16應當表示為10(y16－x16)/20。

定位能力指標。設備實際到達的定位精度、定位時間分別為x21、x22，滿足作戰要求的定位精度、定位時間分別為y21、y22。則定位精度p21和定位時間p22可以分別表示為 y21/x21、y22/x22。

反應時間指標。設備實際達到的反應時間為x31，滿足作戰要求的反應時間為y31，則反應時間指標p31可表示為y31/x31。

從定量上看，偵察能力是一個多維的能力向量，考慮到各能力對偵察能力的影響和作用不同，需對各能力分量賦予不同的權重。假設各下級指標對上級指標的權重分別為wi，各下級指標的指標效用值為pi，則上級指標可表示為

式(1)為各下級指標在可以接收的范圍的情況下上級指標的表達式。當某一下級指標pi不可接收時，不論pi對應的權重wi和其他指標的大小如何，其對應的上級指標將顯著下降。考慮到這一情況，上級指標就應表示為

其中，Li為某一下級指標對上級指標的影響;pi為歸一化后的下級指標。當pi下降到一定程度時，Li將顯著變小，這樣當pi＜ci時，可用某種指數函數來表示pi和Li之間的關系。同時，為將式(8)和式(9)統一，pi和Li之間的關系表達式如下

設定待定系數ai和bi是考慮到即使構成同一上級指標的不同下級指標變得不可接收時，對上級指標的影響仍然是不一樣的。

根據表達式(9)和式(10)及上述系統偵察能力各下級指標的表達式，可求得其能力表達式，分別記為A1，A2，A3。根據求得各個下級能力的表達式，計算系統總偵察能力的表達式為

(2)數據處理能力Cs。對于隨隊支援干擾系統而言，數據處理能力［4］主要包括實施干擾所需的測頻精度y1、測距精度y2及測角精度y3。同樣利用專家打分法對系統的數據處理能力進行評估。假設系統實際測得的頻率、距離和角度分別為x1、x2、x3，而目標雷達發射的實際頻率，目標的實際距離和方位分別為y1、y2、y3，則系統的測頻精度p1、測距精度p2、測角精度p3可分別表示為 x1/y1、x2/y2、x3/y3。根據上述方法，數據處理能力便可表示成

(3)干擾能力CJ。干擾能力［5］是在正確的偵察探測及信號處理之后，對目標雷達的壓制效果，隨隊支援干擾主要運用壓制性干擾，通過增大制導雷達的測速、測距和測角誤差，使目標雷達不能進入穩定跟蹤狀態或者使導彈無法滿足發射所需要的參數跟數據，在此，以目標雷達的測量誤差作為隨隊支援干擾系統干擾能力的指標值，建立評估模型。

設己方目標速度真實值為Vm;目標雷達獲得的測量值為 vm，則目標雷達的速度測量誤差指標 Pv=，設己方目標距地方雷達的斜距真實值為Rm;測量值為rm，則目標雷達的距離測量誤差指標，設方位角真實值為φ;測量值為φ，mm則目標雷達的角度測量誤差指標，根據專家打分法，系統的干擾能力可表示為

在a1狀態下，系統同時具有偵察定位能力、處理傳輸能力及干擾能力，此時能力中一種因素的變化必然影響到其他因素效能的發揮，且能力對因素中的變化比較敏感;因素在不同量值階段對能力的響應不同，即能力的響應曲線不均勻。從而確定cij函數表達式為

類似地，在a2狀態下，c21=0。根據ADC模型，隨隊支援干擾系統的基本效能為

2 仿真研究

為對模型進行驗證，現對3種典型隨隊支援干擾吊艙進行計算驗證。出于保密需要，以下數據均經過脫密處理，現以吊艙B代表我國某型隨隊支援干擾吊艙，以吊艙A與C分別代表美國隨隊支援作戰飛機E/A6－B和E/A－18G所掛載的吊艙系統AN/ALQ－99D及AN/ALQ－99F。根據系統各指標的能力分析，可求得各個系統的偵察能力CZ、數據處理能力CS及干擾能力CJ，其分析結果如表1所示。

表1 系統性能分析

另假設各隨隊支援干擾吊艙的平均無故障時間MTBF均為20 h，平均維修時間MTTR為1.5 h，完成作戰任務持續時間為2 h。根據上述模型可知系統的有效性向量和可信性矩陣分別為

再利用ADC模型求出整個系統的綜合能力。其分析結果如表2所示。

表2 系統的綜合能力分析

通過分析可以看出，我國隨隊支援干擾吊艙在總體效能上已經比美國的E/A－6B所掛載的AN/ALQ－99D吊艙高，但距離E/A－18G的AN/ALQ－99F仍有一定差距。另外，上述評估是建立在所有吊艙的平均故障時間MTBF與平均維修時間MTTR均相等的情況下，而在實際中，由于美國發達的工業技術，其平均故障時間MTBF比中國長，而對應的平均維修時間MTTR比我國短，因此其整體效能應該在此基礎上有一定的提升，這也反映了我國在電子技術方面與美國的差距。

3 結束語

對隨隊支援干擾機的基本效能進行了分析研究。運用ADC法對隨隊支援干擾的基本效能進行了建模并仿真，以系統化的觀點，全面評估了隨隊支援干擾機的效能，為隨隊支援干擾機效能研究提供了一種新的研究思路。由于在此之前還沒有針對隨隊支援干擾機的效能進行全面的研究，加之對該裝備的效能研究是一個巨大的系統工程。論文在一些方面的研究還不夠深入和完善，今后將進行更加深入的研究。

［1］駱魯秦.雷達干擾原理［M］.長春:空軍航空大學出版社，2010.

［2］郭齊勝.裝備效能評估概論［M］.北京:國防工業出版社，2005.

［3］宋朝河.基于ADC模型的雷達偵察效能分析［J］.四川兵工學報，2011，32(1):117 －119.

［4］何友，修建娟，張晶煒.雷達數據處理及應用［M］.北京:電子工業出版社，2006.

［5］宋道軍，張安.空襲突防作戰中雷達對抗作戰效能評估研究［J］.彈箭與制導學報，2007，25(4):991 －993.