網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)反隱身優(yōu)化部署技術(shù)*

沙文浩，姜秋喜，周 宇，劉 鑫

（國(guó)防科技大學(xué)電子對(duì)抗學(xué)院，合肥 230037）

0 引言

隱身戰(zhàn)機(jī)是各國(guó)實(shí)施隱身突防進(jìn)攻作戰(zhàn)的主要力量，它通過(guò)改變機(jī)體外形、涂覆吸波材料等方式，使雷達(dá)散射截面積下降10 dB～30 dB，極大地降低了雷達(dá)的有效作用距離，導(dǎo)致常規(guī)體制雷達(dá)對(duì)其的有效探測(cè)范圍僅有10 km～20 km，甚至更低。在近幾十年中東發(fā)生的局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，隱身戰(zhàn)機(jī)憑借著良好的隱身性能，在防空部隊(duì)尚未發(fā)現(xiàn)或?qū)ζ溥M(jìn)行有效跟蹤前采取“外科手術(shù)式”打擊，重創(chuàng)被保護(hù)目標(biāo)，發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有體制雷達(dá)很難對(duì)隱身目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)跟蹤探測(cè)并引導(dǎo)火力摧毀，達(dá)不到保護(hù)重點(diǎn)目標(biāo)的能力[1]。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身目標(biāo)的有效跟蹤已成為雷達(dá)探測(cè)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)[2]（Network Radar Countermeasure Systems，NRCS）通過(guò)特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與設(shè)備將異地分散部署的發(fā)射站、接收站和網(wǎng)絡(luò)中心站，連接成交錯(cuò)復(fù)雜的一體化探測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在空域、時(shí)域、頻域的協(xié)同工作。由于其布站相對(duì)分散，系統(tǒng)各站可對(duì)隱身目標(biāo)隱身能力較弱的側(cè)向和尾向進(jìn)行探測(cè)，其融合了米波雷達(dá)、雙（多）基地雷達(dá)、組網(wǎng)雷達(dá)和無(wú)源雷達(dá)[3-4]等常規(guī)雷達(dá)系統(tǒng)的反隱身優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)體制雷達(dá)探測(cè)時(shí)存在的目標(biāo)信息丟失、航跡不連續(xù)等問(wèn)題，提高了系統(tǒng)對(duì)隱身目標(biāo)探測(cè)的有效覆蓋范圍，具有較強(qiáng)的反隱身能力。

目前國(guó)內(nèi)在反隱身優(yōu)化部署問(wèn)題上研究較少，現(xiàn)有研究主要以單基地雷達(dá)和雙基地雷達(dá)部署優(yōu)化為主，采取空域和頻域反隱身兩種方式，通過(guò)增加雷達(dá)部署數(shù)量實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)空域的飽和式覆蓋，進(jìn)而完成對(duì)隱身目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤探測(cè)。然而，在實(shí)際作戰(zhàn)運(yùn)用中，戰(zhàn)場(chǎng)雷達(dá)資源寶貴，裝備使用費(fèi)用高昂，故應(yīng)充分考慮最優(yōu)化部署方式及布站數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)最大的作戰(zhàn)效益。崔玉娟等[5]針對(duì)單基地雷達(dá)組網(wǎng)的原則，提出了基于改進(jìn)蛙跳算法的優(yōu)化部署方法，能較好地應(yīng)用于單雷達(dá)組網(wǎng)優(yōu)化；王春陽(yáng)等[6]在將速度變異方法引入粒子群算法，實(shí)現(xiàn)了多基地雷達(dá)的最優(yōu)化部署，但無(wú)法適用于對(duì)隱身飛機(jī)的探測(cè)。

1 反隱身優(yōu)化部署算法建模

NRCS由若干發(fā)射站、接收站、1個(gè)網(wǎng)絡(luò)中心站以及1套網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備組成，可工作在有源模式、無(wú)源模式以及有源無(wú)源一體化模式，如圖1所示。

1.1 模型假設(shè)

在探測(cè)隱身目標(biāo)時(shí)，外界因素的影響不容忽視。為便于研究，本文算法僅考慮一般情況，前提條件假設(shè)如下：

圖1 網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)組成

1）假設(shè)NRCS各發(fā)射站具有相同發(fā)射功率和工作頻率，接收站能接收到來(lái)自多個(gè)發(fā)射站的回波信號(hào)，并將獲取到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)共享。由文獻(xiàn)[2]可知，網(wǎng)絡(luò)中心站在處理、接收各站數(shù)據(jù)前，根據(jù)有源探測(cè)和無(wú)源偵察信息完成數(shù)據(jù)融合預(yù)處理，即實(shí)現(xiàn)空域、頻域和時(shí)域的同步工作。那么，系統(tǒng)某一收發(fā)檢測(cè)單元的檢測(cè)方程可表示為：

式中，H0/1是表征目標(biāo)信號(hào)是否存在的判決準(zhǔn)則，sm表示第m個(gè)發(fā)射站的發(fā)射信號(hào)，cm表示雜波信號(hào)，n（t）表示噪聲信號(hào)；tm，n表示第 m 個(gè)發(fā)射站發(fā)射信號(hào)或雜波經(jīng)目標(biāo)反射至第n個(gè)接收站接收的延時(shí)。αm，n（σ）是目標(biāo)散射復(fù)增益，表征各節(jié)點(diǎn)雷達(dá)方程、RCS分布以及相移參數(shù)，可表示為

式（3）中，Rm，n表示電磁波從發(fā)射到接收的傳播距離，即；

2）為避免因發(fā)射站與接收站距離過(guò)近造成相互干擾，同時(shí)滿(mǎn)足各接收站獨(dú)立采樣。本文假設(shè)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)部署滿(mǎn)足文獻(xiàn)[8]給出的空間分集條件，所獲得的獨(dú)立角度采樣提供了對(duì)目標(biāo)RCS的空間分集增益；

3）假設(shè)隱身目標(biāo)處于低空飛行狀態(tài)，探測(cè)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)二維平面，即隱身目標(biāo)在垂直方向的投影；

4）目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)為一般探測(cè)區(qū)域和重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域相對(duì)于整個(gè)任務(wù)區(qū)域的覆蓋率加權(quán)。

1.2 反隱身探測(cè)模型

1.2.1 單基地-雙基地等效模型

目標(biāo)RCS是衡量其隱身性能的重要指標(biāo)，一般情況下，雙基地RCSσb與單基地RCSσm存在較大差異，為方便研究，文獻(xiàn)[9]中給出了兩者的等效原理。假設(shè)波長(zhǎng)為的雙基地RCSσb可以通過(guò)在波長(zhǎng)的雙基地角平分線(xiàn)上觀察的單基地RCSσm近似相等，即“單基地 - 雙基地等效原理”[9]。

圖2 單基地—雙基地等效模型

圖2中，坐標(biāo)系的原點(diǎn)為隱身目標(biāo)的幾何中心，T、R分別表示發(fā)射站和接收站，Sinc和Stg為發(fā)射信號(hào)和經(jīng)目標(biāo)散射后的回波信號(hào)流，βb為雙基地角，δβ為雙基地角平分線(xiàn)與目標(biāo)正前方的夾角，即單基地-雙基地等效角。

1.2.2 RCS簡(jiǎn)化模型

由于目標(biāo)的電磁場(chǎng)衍射問(wèn)題相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)RCS的精確推導(dǎo)極為困難，且隨著目標(biāo)的姿態(tài)和位置變化，RCS也在實(shí)時(shí)改變，故無(wú)法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。考慮到從隱身目標(biāo)不同角度進(jìn)行照射時(shí)，目標(biāo)RCS存在較大的起伏和差異，但處于一定角度范圍內(nèi)的RCS變化不大，且在一固定的范圍內(nèi)上下波動(dòng)。故本文基于文獻(xiàn)[10-11]給出的F-117隱身飛機(jī)縮比模型RCS測(cè)試結(jié)果，將方位0～180°分成6個(gè)區(qū)域，取每個(gè)范圍的RCS平均值σ作為代表值，引入了隱身目標(biāo)RCS簡(jiǎn)化模型。圖3所示為4種典型隱身飛機(jī)在縮比模型為1：15，全尺寸頻點(diǎn)約為1 GHz的方位向RCS測(cè)試結(jié)果，其中0°對(duì)應(yīng)機(jī)頭方向，測(cè)試角度間隔為0.25°，表1以F-117為例，列出了不同角度范圍的RCS變化情況。

通過(guò)圖3、表1的測(cè)試結(jié)果可以看出，從隱身目標(biāo)不同角度進(jìn)行照射時(shí)，目標(biāo)RCS存在較大的起伏和差異，但處于一定角度范圍內(nèi)的RCS變化不大，且在一固定的范圍內(nèi)上下波動(dòng)。因此，使用表1中各劃分區(qū)域內(nèi)RCS的平均值進(jìn)行等效的方法是可行的。

圖3 典型隱身飛機(jī)的方位向RCS分布圖

表1 F-117隱身效果對(duì)照表

1.3 網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)有效覆蓋范圍計(jì)算

由于受各種環(huán)境因素影響，隱身目標(biāo)在飛行過(guò)程中，其RCS值隨著目標(biāo)位置和姿態(tài)的變化實(shí)時(shí)改變，故系統(tǒng)對(duì)隱身目標(biāo)的有效探測(cè)范圍也處于動(dòng)態(tài)變化中。

一般情況下，當(dāng)虛警概率為10-6時(shí)，檢測(cè)概率達(dá)到90%為可靠檢測(cè)。故在進(jìn)行覆蓋范圍計(jì)算時(shí)，將NRCS有效覆蓋范圍設(shè)定為各收發(fā)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)概率為90%時(shí)的覆蓋范圍疊加。若用Sij表示第i部發(fā)射站和第j部接收站構(gòu)成的雙基地檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的有效覆蓋范圍，則系統(tǒng)有效覆蓋范圍可表示為：

為方便計(jì)算，本文引入面積分割法，將任務(wù)區(qū)域分割成L×L的方格，每一方格代表一個(gè)檢測(cè)區(qū)域。根據(jù)雙基地雷達(dá)檢測(cè)方程，若兩方格中心距離發(fā)射、接收站乘積小于可靠檢測(cè)所需距離積，則認(rèn)為該區(qū)域被可靠檢測(cè)覆蓋；反之，則認(rèn)為該區(qū)域不在此收發(fā)單元檢測(cè)范圍內(nèi)，認(rèn)為無(wú)法可靠檢測(cè)。面積分割法示意圖如圖4所示。

圖4 有效覆蓋范圍面積分割示意圖

圖4中陰影部分為NRCS收發(fā)單元的等效覆蓋面積，可通過(guò)增加網(wǎng)格密度提高計(jì)算精度。

2 反隱身優(yōu)化部署算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)探測(cè)區(qū)域劃分

在防空作戰(zhàn)中，網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)反隱身突防可大致分為3個(gè)階段，每一階段對(duì)應(yīng)一個(gè)探測(cè)區(qū)域，分別為警戒區(qū)域、一般探測(cè)區(qū)域和重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域[2，12]，區(qū)域劃分示意圖如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)任務(wù)區(qū)域劃分

2.1.1 遠(yuǎn)程預(yù)警階段（警戒區(qū)域）

NRCS在進(jìn)行部署時(shí)首先應(yīng)針對(duì)目標(biāo)在突防行動(dòng)中是否開(kāi)機(jī)及作戰(zhàn)狀態(tài)等特點(diǎn)，應(yīng)用有源探測(cè)、無(wú)源偵察以及一體化探測(cè)方式對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行預(yù)警探測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)敵隱身目標(biāo)時(shí)，可根據(jù)其突防方向調(diào)整我方主要作戰(zhàn)方向和部署策略，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)主要作戰(zhàn)方向的偵察探測(cè)。本文將警戒區(qū)域設(shè)定為距離被保護(hù)目標(biāo)100 km～150 km的區(qū)域，限于篇幅原因，在此不對(duì)該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2.1.2 空中攔截和引導(dǎo)打擊階段（一般探測(cè)區(qū)域）

當(dāng)判明目標(biāo)屬性后，NRCS將其位置、速度、航向等信息提供給航空部隊(duì)，立即引導(dǎo)我方戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行空中攔截；若攔截失敗導(dǎo)致隱身目標(biāo)已飛進(jìn)我方防御區(qū)域時(shí)，NRCS需要保持對(duì)目標(biāo)連續(xù)觀察和探測(cè)，引導(dǎo)防空力量進(jìn)行火力打擊，消滅來(lái)襲目標(biāo)。本文將一般探測(cè)區(qū)域設(shè)定為距離被保護(hù)目標(biāo)50 km～100 km的區(qū)域，為實(shí)現(xiàn)連續(xù)跟蹤探測(cè)，該區(qū)域雷達(dá)的覆蓋率應(yīng)不小于70%。

2.1.3 末端防御階段（重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域）

當(dāng)NRCS未成功進(jìn)行攔截和引導(dǎo)打擊，導(dǎo)致我方被保護(hù)目標(biāo)暴露在隱身飛機(jī)火力打擊范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)需繼續(xù)保持對(duì)目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)跟蹤，并時(shí)刻觀察目標(biāo)輻射源動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)機(jī)載火控雷達(dá)開(kāi)機(jī)時(shí)立即對(duì)其進(jìn)行大強(qiáng)度、連續(xù)干擾，直至目標(biāo)飛離我被保護(hù)目標(biāo)防御區(qū)域。重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域是指隱身飛機(jī)對(duì)被保護(hù)目標(biāo)威脅較大的區(qū)域，由于隱身目標(biāo)發(fā)射的機(jī)載近程空—地導(dǎo)彈的射程一般為30 km～50 km，故本文設(shè)定重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域?yàn)榫嚯x被保護(hù)目標(biāo)50 km以?xún)?nèi)的區(qū)域，該區(qū)域雷達(dá)的覆蓋率應(yīng)不小于95%。

2.2 基于粒子群算法的網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)覆蓋算法模型

粒子群算法基于“種群”和“進(jìn)化”的思想，將NRCS發(fā)射站和接收站看成沒(méi)有體積和質(zhì)量的粒子，通過(guò)在任務(wù)區(qū)域空間內(nèi)隨機(jī)生成以一定速度和方向飛行的離散粒子，尋找收發(fā)站探測(cè)覆蓋率的最優(yōu)解。在收發(fā)站部署優(yōu)化時(shí)，將加權(quán)后的一般探測(cè)區(qū)域與重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域覆蓋率作為種群進(jìn)化時(shí)的適應(yīng)度函數(shù)。

在每次迭代更新的過(guò)程中，粒子根據(jù)個(gè)體極值和種群極值大小更新速度和位置：

2.3 網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)收發(fā)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化部署

通過(guò)前文得到了有效覆蓋范圍的計(jì)算方法后，就要通過(guò)優(yōu)化布站方法對(duì)各收發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新部署。在優(yōu)化部署時(shí)，設(shè)重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域面積用Simp表示，一般探測(cè)區(qū)域面積用Scom表示，那么給出如下概念[13]。

定義：重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域覆蓋率F'為重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)NRCS探測(cè)范圍與重點(diǎn)區(qū)域總面積的比值，可表示為：

同理可得，一般探測(cè)區(qū)域覆蓋率F''為一般區(qū)域內(nèi)NRCS探測(cè)范圍與一般區(qū)域面積的比值，可表示為：

2.3.1 適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì)

在反隱身探測(cè)過(guò)程中，NRCS探測(cè)的關(guān)鍵是重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域和一般探測(cè)區(qū)域，所以本文在設(shè)定適應(yīng)度函數(shù)時(shí)綜合考慮幾個(gè)區(qū)域的權(quán)重，提出了系統(tǒng)綜合覆蓋率[14-15]f（X）

2.3.2 優(yōu)化算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

前文給出了粒子群的編碼方式，并針對(duì)如何選擇適應(yīng)度函數(shù)提出覆蓋率加權(quán)方法。由于標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法在搜索過(guò)程中粒子更新位置隨機(jī)性較強(qiáng)，且易得到局部最優(yōu)解，優(yōu)化得到的部署結(jié)果難以滿(mǎn)足NRCS部署要求，故本文對(duì)速度和位置更新方程進(jìn)行了相應(yīng)改進(jìn)，使粒子間距達(dá)到NRCS部署要求。改進(jìn)后的粒子群算法流程如圖6所示，算法實(shí)現(xiàn)的基本步驟如下。

1）設(shè)置種群規(guī)模和進(jìn)化次數(shù)，確定種群維度N，初始化代表發(fā)射站和接收站位置的粒子的位置和速度，得到當(dāng)前最佳個(gè)體最佳位置Pt、種群最佳位置Pg；

圖6 改進(jìn)粒子群算法流程圖

2）結(jié)合NRCS部署要求，根據(jù)區(qū)域覆蓋率計(jì)算公式以及系統(tǒng)加權(quán)覆蓋率計(jì)算方法給出目標(biāo)函數(shù)f（X）；

3）根據(jù)粒子更新方程對(duì)速度和種群進(jìn)行更新，并限定粒子間隔，以滿(mǎn)足NRCS部署要求；

4）將更新后的粒子位置帶入式（8）重新計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)，并與之前結(jié)果進(jìn)行比較，得到當(dāng)前最優(yōu)個(gè)體，將較大值和對(duì)應(yīng)粒子位置分別賦值給f（X）和Pi；

5）取出當(dāng)前群體中最優(yōu)值Pi和Pg進(jìn)行比較，將較大值保留并重新賦值給Pg；

6）若適應(yīng)度函數(shù)穩(wěn)定最大值f（X）或者已到達(dá)種群規(guī)模（最大迭代次數(shù)），則判定算法終止，當(dāng)前粒子位置為最佳布站，并輸出Pgbest和f（X）；若不滿(mǎn)足上述條件，則返回3）進(jìn)行重新計(jì)算。

3 性能仿真實(shí)驗(yàn)分析

3.1 仿真環(huán)境構(gòu)建

假設(shè)任務(wù)區(qū)域?yàn)橐员槐Ｗo(hù)目標(biāo)為中心，半徑為100 km的圓形區(qū)域，通過(guò)預(yù)警探測(cè)已明確目標(biāo)F-117來(lái)襲方向和大致飛行航線(xiàn)，其中目標(biāo)飛行高度為1 000 m，飛行平均速度為0.9 Ma。任務(wù)區(qū)域?yàn)閷?duì)目標(biāo)來(lái)襲方向90°進(jìn)行探測(cè)覆蓋，且根據(jù)2.1節(jié)所給條件進(jìn)行區(qū)域劃分。通過(guò)NRCS收發(fā)節(jié)點(diǎn)合理部署，滿(mǎn)足對(duì)重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域和一般探測(cè)區(qū)域的覆蓋率要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)部署的最優(yōu)化。

根據(jù)1.1節(jié)模型假設(shè)給定條件，設(shè)NRCS各收發(fā)站在時(shí)間、空間和極化上已完成同步，信號(hào)發(fā)射功率為1.5 kW，工作頻段為11 GHz，發(fā)射站和接收站增益為40 dB。在進(jìn)行部署優(yōu)化時(shí)，粒子群算法的參數(shù)取值為c1=c2=1.5，慣性權(quán)重因子w=0.9，種群進(jìn)化次數(shù)為300次，種群規(guī)模為100。

3.2 實(shí)驗(yàn)分析

實(shí)驗(yàn)1最優(yōu)化布站數(shù)量分析

網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)進(jìn)行反隱身部署時(shí)，可以通過(guò)分布式布站方法實(shí)現(xiàn)對(duì)隱身目標(biāo)的空間多角度探測(cè)。與此同時(shí)，每一部接收站可以收到多個(gè)發(fā)射站經(jīng)目標(biāo)散射的回波信號(hào)，使得系統(tǒng)信號(hào)流數(shù)量成平方級(jí)增長(zhǎng)，資源利用率大大增加。在進(jìn)行布站時(shí)，考慮到戰(zhàn)場(chǎng)資源有限，為避免資源浪費(fèi)，本文引入粒子群算法對(duì)NRCS進(jìn)行布站優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)布站數(shù)量的最優(yōu)化。根據(jù)前文給出的覆蓋范圍和覆蓋率計(jì)算方法，本文對(duì)3發(fā)3收、4發(fā)4收和5發(fā)5收布站方式分別進(jìn)行了多次仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖7、表2所示。

圖7 探測(cè)覆蓋區(qū)域

表2 部署數(shù)量對(duì)覆蓋率的影響

由圖7和表2相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得，隨著發(fā)射站和接收站數(shù)量的增加，各區(qū)域覆蓋率都有一定程度的上升。當(dāng)發(fā)射、接收站部署數(shù)量為3時(shí)，系統(tǒng)重點(diǎn)區(qū)域覆蓋率為95.08%，恰好滿(mǎn)足部署所需95%的要求，而一般探測(cè)覆蓋率為61.76%，沒(méi)有達(dá)到2.1節(jié)所給區(qū)域覆蓋率要求，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)可靠探測(cè)跟蹤；當(dāng)收發(fā)站部署數(shù)量為4時(shí)，重點(diǎn)區(qū)域覆蓋率為99.36%，一般區(qū)域覆蓋率為79.47%，均滿(mǎn)足區(qū)域覆蓋率要求。而當(dāng)收發(fā)站部署數(shù)量增加到5時(shí)，重點(diǎn)區(qū)域、一般區(qū)域覆蓋率以及加權(quán)覆蓋率增長(zhǎng)幅度較小，影響了裝備運(yùn)用效費(fèi)比。通過(guò)上述分析可得，在本文所給假設(shè)條件下，發(fā)射站和接收站的數(shù)量為4時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化部署。

實(shí)驗(yàn)2改進(jìn)的粒子群算法優(yōu)化部署分析

前文提出針對(duì)粒子群算法的NRCS反隱身優(yōu)化部署方法，在假設(shè)模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)重點(diǎn)探測(cè)區(qū)域和一般探測(cè)區(qū)域的覆蓋率加權(quán)，得到算法優(yōu)化的適應(yīng)度函數(shù)。假設(shè)發(fā)射站和接收站數(shù)量為4，以式（9）加權(quán)覆蓋率為目標(biāo)函數(shù)，分別采用SPSO算法和本文算法對(duì)NRCS進(jìn)行Matlab仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8 優(yōu)化算法對(duì)比圖

由圖8仿真可以看出，標(biāo)準(zhǔn)PSO算法穩(wěn)定性較差，且收斂速度慢，通過(guò)200次迭代才能得到最優(yōu)覆蓋率90.61%，且容易陷入局部最優(yōu)解；本文算法收斂速度較快，通過(guò)121次迭代就可實(shí)現(xiàn)收斂，且得到的優(yōu)化覆蓋率為92.78%。

為得到更加準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文將上述兩種算法在同一仿真環(huán)境下分別進(jìn)行了1 000次獨(dú)立仿真實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果取均值后進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表3所示。

表3 算法性能對(duì)比表

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用標(biāo)準(zhǔn)PSO算法和本文算法得到的平均加權(quán)覆蓋率分別為90.72%和92.64%。與此同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)PSO算法收斂速度較慢，且結(jié)果不穩(wěn)定，容易陷入局部最優(yōu)解；而本文算法可以實(shí)現(xiàn)較快速度的收斂，平均通過(guò)136次迭代運(yùn)算可得到全局最優(yōu)解，且加權(quán)覆蓋率平均高出SPSO約2%。考慮到戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中時(shí)效性至關(guān)重要，故與標(biāo)準(zhǔn)PSO算法相比，本文算法具有一定的優(yōu)勢(shì)。

由此可見(jiàn)，本文提出網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)優(yōu)化部署技術(shù)，可使用相對(duì)較少的部署資源完成規(guī)定的跟蹤探測(cè)任務(wù)，而且通過(guò)對(duì)目標(biāo)函數(shù)和算法的改進(jìn)，還可實(shí)現(xiàn)比經(jīng)典算法更優(yōu)的覆蓋率、收斂速度。

4 結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)雷達(dá)反隱身檢測(cè)存在的角度信息丟失、裝備資源利用率不高等問(wèn)題，本文提出了一種網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)反隱身優(yōu)化部署技術(shù)。同時(shí)，該技術(shù)與改進(jìn)的粒子群算法相結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上將任務(wù)區(qū)域進(jìn)行劃分和覆蓋率加權(quán)，通過(guò)多次仿真實(shí)驗(yàn)得到了所給背景條件下的最優(yōu)化布站數(shù)量。最后，仿真結(jié)果表明，與標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法相比，本文算法收斂更快，得到的加權(quán)覆蓋率更高，具有一定實(shí)用價(jià)值。但本文研究主要以靜態(tài)任務(wù)為前提，下一步將繼續(xù)研究基于動(dòng)態(tài)任務(wù)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)反隱身優(yōu)化部署問(wèn)題。