彭 濤

（陸軍炮兵防空兵學(xué)院鄭州校區(qū)，鄭州 450052）

0 引言

目標(biāo)威脅評估，是指來襲目標(biāo)對被保衛(wèi)對象威脅程度的預(yù)測，是指揮信息系統(tǒng)輔助決策的重要內(nèi)容之一。防空作戰(zhàn)過程中，對突襲兵器進(jìn)行合理的目標(biāo)威脅評估，是防空指揮員正確判斷空情、實(shí)施科學(xué)決策的重要前提。長期以來，防空兵主要基于火力防空作戰(zhàn)模式遂行對空作戰(zhàn)任務(wù)。依靠雷達(dá)和光電探測設(shè)備實(shí)施空情探測，目標(biāo)威脅評估模型只能建立在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)及航跡規(guī)律判斷基礎(chǔ)上，很難準(zhǔn)確反映空襲兵器的真實(shí)企圖。電子防空力量編入防空兵部隊(duì)后，電子火力一體防空將成為未來防空兵對空作戰(zhàn)的主要模式。電火一體防空作戰(zhàn)空情信息來源渠道更加多樣，既包括雷達(dá)和光電探測手段獲取的空間目標(biāo)物理空間信息，也包括電子對抗偵察手段獲取的空襲兵器電磁空間信息。雷達(dá)對抗偵察［1］設(shè)備可及時(shí)截獲空襲兵器機(jī)載多功能雷達(dá)對地探測時(shí)的電磁輻射信號，光電對抗偵察設(shè)備可及時(shí)截獲空襲武器平臺投射光電制導(dǎo)武器時(shí)發(fā)射的激光照射信號。根據(jù)這些信息，可以較為準(zhǔn)確地判斷出空襲兵器的攻擊企圖。為此，本文從綜合運(yùn)用空中目標(biāo)物理空間信息和空襲兵器電磁空間信息的角度出發(fā)，根據(jù)雷達(dá)探測、光電探測、電子對抗偵察獲取的空情信息特征，對基于電火一體防空的目標(biāo)威脅評估模型構(gòu)建問題進(jìn)行研究，旨在為防空兵指揮信息系統(tǒng)輔助決策軟件設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 電火一體防空目標(biāo)威脅評估思路

1.1 電子與火力防空空情效用分析

傳統(tǒng)火力防空主要基于雷達(dá)和光電探測裝備實(shí)施空情探測，獲取的是空中目標(biāo)的物理空間信息，包括相應(yīng)目標(biāo)相對探測器所在位置的方位角、高低角、距離以及目標(biāo)架數(shù)、目標(biāo)回波類型等信息。指揮信息系統(tǒng)根據(jù)探測的位置分布和空情探測信息，經(jīng)過對各類空情信息的時(shí)空統(tǒng)一和整合處理后，可得到各批目標(biāo)的航跡信息，包括各批目標(biāo)的飛行速度、高度及相對被掩護(hù)目標(biāo)（或指揮控制站）所在位置的航路捷徑、飛臨時(shí)間等信息。通常認(rèn)為：目標(biāo)飛臨時(shí)間越小，對其抗擊的緊迫性越強(qiáng)，目標(biāo)的威脅程度越高；目標(biāo)高度越低，說明敵機(jī)越想隱蔽空襲企圖，其威脅程度越高；目標(biāo)航路捷徑越小或同一目標(biāo)架數(shù)越多，對掩護(hù)頗具目標(biāo)的破壞力越大，目標(biāo)的威脅度越高，然而，上述認(rèn)知畢竟是對空襲兵器攻擊企圖的一種推理，很難保證預(yù)測結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。

電子防空基于電子對抗偵察獲取空襲兵器的電磁空間信息，利用這些信息可以較為準(zhǔn)確地判斷出空襲兵器的攻擊企圖。例如，當(dāng)敵機(jī)實(shí)施遠(yuǎn)程攻擊時(shí)，通常需要開啟機(jī)載多功能雷達(dá)搜索地面目標(biāo)或雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈實(shí)施跟蹤制導(dǎo)，利用雷達(dá)對抗偵察手段截獲機(jī)載雷達(dá)的輻射信號，便可較為容易地判斷敵遠(yuǎn)程攻擊企圖；當(dāng)敵機(jī)基于光電告警手段及時(shí)截獲敵激光照射信號，便可較為容易地判斷敵近程攻擊企圖。然而，上述敵機(jī)電磁輻射信號的隨機(jī)性較強(qiáng)，且存在時(shí)間短，也給目標(biāo)威脅程度判斷帶來困難。

1.2 電火一體防空目標(biāo)威脅評估構(gòu)想

本文提出一種“初評+修正”的目標(biāo)威脅評估方法。電火一體防空將空中目標(biāo)的航跡信息和電磁信息融合一體。能綜合運(yùn)用電火一體防空空情信息進(jìn)行威脅評估?？罩心繕?biāo)的航跡信息連續(xù)、實(shí)時(shí)，是防空偵察的主要信息。電磁信息突發(fā)強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短暫，但反應(yīng)了空中目標(biāo)的攻擊企圖。因此，本文提出一種目標(biāo)威脅評估方法，首先以空中目標(biāo)航跡信息為主進(jìn)行初步評估；然后以空中目標(biāo)的電磁信息和航跡運(yùn)動(dòng)特征判斷目標(biāo)攻擊企圖，根據(jù)目標(biāo)攻擊企圖區(qū)分目標(biāo)類型；最后根據(jù)目標(biāo)類型對目標(biāo)航跡信息威脅度排序進(jìn)行修正。

基于空中目標(biāo)的航跡信息進(jìn)行威脅度初評。即根據(jù)空中目標(biāo)的飛臨時(shí)間、高度、航路捷徑、目標(biāo)架數(shù)等信息進(jìn)行威脅程度初步評估。飛臨時(shí)間主要以指揮控制中心為基準(zhǔn)考慮，首先飛臨至指揮控制中心捷徑處的目標(biāo)威脅程度高。由于目標(biāo)并非直行臨近，通常以目標(biāo)現(xiàn)在位置沿飛行航路至指揮控制中心捷徑處所需時(shí)間計(jì)算飛臨時(shí)間；航路捷徑以各掩護(hù)目標(biāo)位置為基準(zhǔn)，通過飛行航路與各被掩護(hù)目標(biāo)位置相應(yīng)的航路捷徑數(shù)值綜合考量，航路捷徑偏小者威脅程度高；目標(biāo)高度越低，威脅程度越高；目標(biāo)架數(shù)越多，該批目標(biāo)威脅程度越高。

基于空中目標(biāo)的目標(biāo)類型進(jìn)行威脅排序修正，即根據(jù)目標(biāo)攻擊企圖進(jìn)行目標(biāo)類型區(qū)分。本文提供一種根據(jù)目標(biāo)企圖進(jìn)行目標(biāo)類型區(qū)分的方法，將空中目標(biāo)的企圖分為“正在實(shí)施攻擊”、“即將實(shí)施攻擊”、“進(jìn)行輔助攻擊”和“無明顯攻擊企圖”。根據(jù)空中目標(biāo)的活動(dòng)規(guī)律分析，“正在實(shí)施攻擊”類目標(biāo)主要以導(dǎo)彈為主，可歸納為“導(dǎo)彈類目標(biāo)”，因其正在實(shí)施攻擊，威脅度極大；“即將實(shí)施攻擊”的目標(biāo)可通過截獲空中目標(biāo)的機(jī)載雷達(dá)信號或者激光照射信號確定，可歸納為“攻擊類飛機(jī)”。因其即將實(shí)施攻擊行為，并未真正實(shí)施攻擊；進(jìn)行輔助攻擊類目標(biāo)主要進(jìn)行偵察預(yù)警類和電磁干擾，并未對我形成實(shí)質(zhì)危害，可歸納為“特殊目標(biāo)”；“無明顯攻擊企圖”類目標(biāo)主要是暫時(shí)沒有偵察到其攻擊信號的空中目標(biāo)。暫時(shí)認(rèn)定為沒有明顯攻擊意圖，因此，威脅度相對較低。實(shí)際作戰(zhàn)中，上級會根據(jù)多種情報(bào)指定一些重點(diǎn)打擊目標(biāo)，此類目標(biāo)往往對我方重點(diǎn)保衛(wèi)目標(biāo)危害極大，可歸納為“上級指定類目標(biāo)”。上述目標(biāo)類型威脅排序?yàn)椤吧霞壷付繕?biāo)”>“導(dǎo)彈類目標(biāo)”>“攻擊類飛機(jī)”>“特殊目標(biāo)”>“一般目標(biāo)”。因此，可將上述目標(biāo)類型指定為5 個(gè)威脅層級，“上級指定目標(biāo)”指定為一級威脅，“導(dǎo)彈類目標(biāo)”指定為二級威脅，“攻擊類飛機(jī)”指定為三級威脅，“特殊目標(biāo)”指定為四級威脅，“一般目標(biāo)”指定為五級威脅。

2 目標(biāo)航跡特性的威脅評估模型構(gòu)建

基于頗具規(guī)模航跡特性的威脅評估問題是一個(gè)多屬性決策問題［2］。本文采用理想點(diǎn)法［3］對空中目標(biāo)威脅度［4］進(jìn)行初步評估。

2.1 建立目標(biāo)航跡屬性隸屬函數(shù)

1）航路捷徑，航路捷徑威脅隸屬函數(shù)應(yīng)滿足航路捷徑越小，威脅度越大；航路捷徑越大，威脅度越小；當(dāng)航路捷徑為0 時(shí)，威脅度最大；當(dāng)航路捷徑超出防空導(dǎo)彈最大航路捷徑區(qū)間范圍時(shí)，目標(biāo)幾乎沒有威脅。因此，航路捷徑隸屬函數(shù)符合中間型分布函數(shù)形式。其威脅隸屬度函數(shù)為：

式中，a=0.01。

2）高度，目標(biāo)高度越低，威脅度越大。當(dāng)高度小于1 km，其威脅最大；當(dāng)高度在1 km 以上時(shí)，威脅值隨高度值遞減，威脅值隸屬函數(shù)近似于偏小型的降半正態(tài)分布。其隸屬函數(shù)為：

式中，a=0.015。

3）飛臨時(shí)間，目標(biāo)與保衛(wèi)目標(biāo)的距離越近，速度越大，同目標(biāo)到達(dá)發(fā)射區(qū)遠(yuǎn)界時(shí)間越短，威脅程度就越大。其隸屬函數(shù)為：

式中，a=0.000 038。

4）目標(biāo)架數(shù)，同一批目標(biāo)，若架數(shù)越多，其威脅度必定越高。其隸屬函數(shù)近似于偏小型的升半正態(tài)分布。隸屬函數(shù)為：

式中，a=-0.5。

2.2 建立威脅評估模型

步驟1 建立決策矩陣。設(shè)發(fā)現(xiàn)n 空中目標(biāo)，記為Ti（i=1，2…n）?？找u目標(biāo)航跡特征要素為μj（j=1，2，3，4）。其威脅屬性值為μij。

步驟2 構(gòu)建加權(quán)處理標(biāo)準(zhǔn)化矩陣R=［rij］，其中rij=wj*μij。

步驟3 確定參考的最大威脅值與最小威脅值。

步驟4 計(jì)算各目標(biāo)到最大威脅值的距離S+和最小威脅值的距離S-。

步驟5 計(jì)算目標(biāo)解相對于S+的貼近度Ci，即目標(biāo)的航跡特征威脅值。

3 目標(biāo)類型區(qū)分的威脅排序修正方法

3.1 目標(biāo)類型識別

目標(biāo)類型識別因素集［15］包括目標(biāo)回波類型（大型機(jī)、小型機(jī)）、激光照射信號、機(jī)載雷達(dá)開機(jī)信號、目標(biāo)速度、高度、距離、載機(jī)機(jī)型（由雷達(dá)告警設(shè)備識別空中目標(biāo)雷達(dá)信號判定）、上級指令等。主要靠指揮信息系統(tǒng)根據(jù)專家制定的識別規(guī)則自動(dòng)識別完成，必要時(shí)可人工干預(yù)。

其識別流程是：

圖1 目標(biāo)類型識別流程圖

其識別規(guī)則是：

“上級指定目標(biāo)”由上級指令確定；

“導(dǎo)彈類目標(biāo)”主要包括戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈和空地導(dǎo)彈。規(guī)則1：目標(biāo)回波類型為“小型機(jī)”，速度達(dá)2 MHz 以上；規(guī)則2：目標(biāo)回波類型為“小型機(jī)”，目標(biāo)速度為200 m/s～300 m/s，高度150 m以下。

“攻擊類飛機(jī)”是準(zhǔn)確實(shí)施對地攻擊的飛機(jī)類目標(biāo)。規(guī)則1：已截獲機(jī)空中目標(biāo)機(jī)載雷達(dá)電磁信號（如火控雷達(dá)信號、制導(dǎo)雷達(dá)信號），并識別其機(jī)型為對地攻擊飛機(jī)；規(guī)則2：截獲空中目標(biāo)激光照射信號，可直接判定。

“特殊目標(biāo)”主要包括預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)等目標(biāo)。規(guī)則為：目標(biāo)回波類型為“大型機(jī)”，高度8 000 m以上，目標(biāo)速度為250 m/s～400 m/s，同時(shí)電子對抗偵察設(shè)備偵察到其電磁信號，并識別其機(jī)型為預(yù)警機(jī)或電子干擾機(jī)，可判定為“特殊目標(biāo)”。

“一般目標(biāo)”指未列入上述類型的其他目標(biāo)。

3.2 基于目標(biāo)類型區(qū)修正威脅排序

由上文1.2 節(jié)所述，上述5 種目標(biāo)類型分別為5 個(gè)威脅層級［5］，其目標(biāo)類型威脅排序?yàn)椤吧霞壷付繕?biāo)”>“導(dǎo)彈類目標(biāo)”>“攻擊類飛機(jī)”>“特殊目標(biāo)”>“一般目標(biāo)”。為了使各個(gè)目標(biāo)類型威脅值不相互干擾，其各層級目標(biāo)類型修正量化直之差必須大于或等于1。因此，可以指定“上級指定目標(biāo)”威脅量化值為4；“導(dǎo)彈類目標(biāo)”威脅量化值為3；“攻擊類飛機(jī)”威脅量化值為2；“特殊目標(biāo)”威脅量化值為1；“一般目標(biāo)”威脅量化值為0。然后根據(jù)目標(biāo)量化值在目標(biāo)航跡威脅度上進(jìn)行修正，得出新的威脅排序。具體方法如下：

4 仿真驗(yàn)證

假設(shè)在防空作戰(zhàn)中，偵察到6 批空中目標(biāo)，各目標(biāo)屬性指標(biāo)如表1 所示。

4.1 計(jì)算目標(biāo)航跡信息威脅度

權(quán)值可參考文獻(xiàn)［6］中方法確定，可得權(quán)值為w={0.3，0.4，0.2，0.1}；按照其論述的基本步驟可得到表2、表3、下頁表4 和表5。

從表中可以看出，傳統(tǒng)方法僅根據(jù)空襲兵器的速度、高度、飛臨時(shí)間、架數(shù)、航路捷徑等信息進(jìn)行威脅評估是不合理的，比如用理想點(diǎn)法得出目標(biāo)威脅排序?yàn)門1>T3>T5>T2>T4>T6 是不合理的。T6 為上級通報(bào)的一級威脅目標(biāo)，威脅度必然最大；T4 已開啟火控雷達(dá)即將實(shí)施攻擊行為，威脅度必然比無攻擊行為的T5 要大；T2 正在實(shí)施對地對空偵察，威脅必然比無明顯攻擊行為的T5 要大。

表1 空中目標(biāo)特征屬性值

表2 空中目標(biāo)航跡屬性威脅度

表3 加權(quán)處理后目標(biāo)航跡屬性威脅度

表4 正負(fù)理想點(diǎn)

表5 空中目標(biāo)的S+，S+和Ci 值

4.2 區(qū)分目標(biāo)類型對目標(biāo)航跡信息威脅值進(jìn)行修正

根據(jù)建立的識別規(guī)則，由系統(tǒng)識別判定，“上級指定目標(biāo)”為T6，“導(dǎo)彈類目標(biāo)”為T1，“攻擊類飛機(jī)”為T3、T4，“特殊目標(biāo)”為T2，“一般目標(biāo)”為T5。用目標(biāo)類型量化值進(jìn)行修正，威脅排序?yàn)椋篢6>T1>T3>T4>T2>T5。如表6 所示。

表6 修正后空中目標(biāo)威脅度

可以看出，經(jīng)目標(biāo)類型量化值修正后的威脅排序，明顯能夠反應(yīng)上級意圖和敵空襲兵器企圖對計(jì)算威脅度的影響，能夠較真實(shí)地反應(yīng)敵空襲兵器對我保衛(wèi)目標(biāo)的威脅度。

5 結(jié)論

實(shí)際作戰(zhàn)中，空中目標(biāo)在飛臨我保衛(wèi)目標(biāo)過程中，特征逐漸顯現(xiàn)，攻擊意圖逐漸暴露，其威脅度隨之動(dòng)態(tài)變化。本文提供的方法，既反應(yīng)了上級指定目標(biāo)對威脅評估的影響，又能根據(jù)目標(biāo)的攻擊企圖將急需抗擊的目標(biāo)區(qū)分出來；同時(shí)在目標(biāo)特征屬性不完整的情況下，也能正常進(jìn)行威脅評估。例如在無上級指令或者空中目標(biāo)無機(jī)載雷達(dá)開機(jī)信號等情況下，可按“一般目標(biāo)”進(jìn)行威脅排序。此方法比較貼近實(shí)戰(zhàn)，具有一定實(shí)用參考價(jià)值。