箔条质心干扰效果试验设计方法研究.pdf

2023 年 11 月第 19 卷 第 4 期系统仿真技术System Simulation TechnologyNov.，2023Vol.19，No.4箔条质心干扰效果试验设计方法研究韩伟（中国人民解放军91404部队43分队，河北 秦皇岛 066001）摘要：针对箔条质心干扰效果外场试验条件复杂、试验结果影响因素多的问题，对试验设计中的关键问题开展研究。本研究提出采用二项分布Bayes假设检验方法进行样本量选取、运用正交设计法确定试验变量和水平的方法进行试验设计，从而提高外场小样本试验结果的可信度，实现对舰载无源干扰装备的综合考核、全面鉴定。关键词:质心干扰；试验设计Research on Test Design Method of Chaff Centroid Jamming EffectHAN Wei（Unit 43，No.91404 Troops of PLA，Qinhuangdao 066001，China）Abstract：Aiming at the problem of complex test conditions in the chaff centroid jamming effect test and multiple factors influencing the test，the key problems in test design were studied.The binomial distribution Bayes hypothesis method was proposed to select sample size，the orthogonal design method was proposed to determine the test variables and levels.The reliability of the field small sample test results was improved and the comprehensive examination and appraisal of ship-bone passive jamming equipment were realized.Key words：centroid jamming；test design箔条质心干扰效果试验设计是根据箔条干扰效果试验目的和要求，在满足评价风险、精度或置信水平等条件下，综合利用试验资源，运用统计推断方法，研究合理选取试验样本，控制试验中各种因素及水平变化，以尽可能少的试验次数来获取足够有效的试验信息，从而进行试验方案的优化。试验设计的关键是试验方案的优化，既要满足对舰载无源干扰装备性能指标评定的要求，又要考虑试验经费、测试装备的实际条件，以较小的投资获取最大试验效益。1 箔条质心干扰效果试验设计 随着仿真技术的迅猛发展，仿真试验手段的不断完善，大多研究设计逐步具备深入开展仿真试验的条件。为更加充分、客观地检验舰载无源干扰装备的战术技术性能，并有效提高试验效费比，应采用多种试验手段，融合各自优势，形成内外场有机结合的综合试验模式，开展箔条质心干扰效果试验设计。箔条质心干扰效果试验模式如图1所示。采用内外场结合的试验模式开展箔条质心干扰效果试验。首先通过内场仿真试验，对360范围内来袭方位、各种气象、航速条件下进行箔条质心效果仿真试验，对仿真试验结果进行分析，优化外场试验方案，重点支持干扰效果试验中来袭方位的选取。选取典型的来袭方位进行外场试验，获取试验数据及外场条件下的经验模型，为内场仿真试验提供基础，并可以验证仿真试验模型的正确性和精度。最后通过对内场数据和外场数据综合评定完成对舰载无源干扰装备质心干扰效果的试验评估。试验设计从大的方面来说，涉及2个方面的问题。通信作者：韩伟，E-mail：中图分类号:TP39 文献标志码:A DOI:10.16812/31-1945.2023.04.010韩伟：箔条质心干扰效果试验设计方法研究第一，试验样本量，即确定试验次数和最少的试验成功次数。第二，确定试验因素和水平，影响干扰效果的因素很多，在试验样本量确定的前提下，如何确定试验变量和水平，开展试验设计。1.1试验样本量的确定贝叶斯检验方法是基于总体信息、样本信息和验前信息进行的检验方法。干扰效果试验是成败型试验，服从二项分布，因此采用二项分布Bayes假设检验方法对舰载无源干扰装备干扰效果试验方案进行设计2，4。对于概率p有如下统计假设：H0：p=p0H1：p=p0=p1(1)H0及H1是2个互相竞择的统计假设，假设检验所冒风险即为犯“弃真”和“采伪”两类错误的概率。假定验前概率为 pH0=Pp=p0 0pH1=Pp=p1 1=1-0（1）当Snln(0/1)-nlndln-lnd时，采纳H0；（2）当Snln(0/1)-nlndln-lnd时，采纳H1。（3）上式中，Sn为试验结果成功次数，n为试验总次数，d=1-p01-p1。贝叶斯假设检验的风险为o=P0 dF()=0（4）1=P1 dF()=1（5）上式中，为生产方风险；为使用方风险；o为考虑验前信息的生产方风险；1为考虑验前信息的使用方风险。1.2试验因素和水平的选择箔条干扰效果外场试验的条件非常复杂，影响试验的各种因素很多，必须考虑各个因素对试验结果的影响。在多因素、多水平试验中，如果对多个因素每个水平都相互搭配进行试验，需要做的试验次数就会很多。因此应当寻求各种不同试验变量和不同水平之间的合理搭配，在不影响试验效果的前提下，尽可能减少试验次数。正交试验设计是解决这个问题的有效办法。本研究采用正交设计的方法对舰载无源干扰装备干扰效果试验进行设计。正交设计是根据正交性准则来进行试验设计，其主要工具是正交表。根据试验目的，确定要考核的因素和各因素的水平，通过对具体问题的具体分析，选出主要因素，略去次要因素。在因素确定后，再确定各因素的水平数，重要的因素或者需详细了解的因素水平可多一些，其他可少一些。然后选择合适的正交表，对试验方案进行设计。下面对影响舰载无源干扰装备质心干扰效果的因素进行分析。1.2.1 导弹来袭方位箔条质心干扰的机理是利用末制导雷达跟踪目标能量质心，在雷达的跟踪范围内、目标舰的周围布放假目标（诱饵），使末制导雷达跟踪真、假目标的能量质心，破坏敌制导雷达对目标舰的稳定跟踪。因此无源干扰装备能否有效防御反舰导弹的攻击，与被保护舰艇的雷达散射特性密切相关。导弹不同的来袭方位即舰艇相对于末制导雷达的不同方位，舰艇的雷达截面积有明显的方向特性，舰艇的雷达截面积是导弹来袭方向的灵敏函数，不同方向的雷达截面积相差很多。因此导弹的来袭方位是影响箔条质心干扰效果的因素之一。1.2.2 风向风速舰载无源干扰装备实施防空反导作战，能否有效干扰来袭导弹，风向风速的影响不容忽视。箔条云的随风漂移，箔条云团与目标舰的距离、方位脱开的快慢都直接影响干扰效果。1.2.3 航速舰艇实施质心干扰后，要根据规避建议进行适当的机动，目前无源干扰战术决策软件提供的规避建议，一般都是在原有航速的基础上加速n节或减速n节。不同的航速和风向风速同样会影响箔条云、舰艇的位置关系，影响对抗态势，因此，航速也是影响无源干扰效果的因素之一。1.2.4 导弹末制导雷达类型末制导雷达的技术性能优劣与舰载无源干扰装备图1箔条质心干扰效果试验模式Fig.1The mode of chaff centroid jamming effect test 359系统仿真技术第 19 卷 第 4 期质心干扰效果密切相关，如果反舰导弹使用的是一般常规末制导雷达，其技术性能体现为工作体制单一，抗干扰能力较差；如果新型反舰导弹使用的是相参末制导雷达，其技术性能体现为全相参工作体制，同时具备同频段被动接收通道，集中体现了全相参雷达的优良性能，具备了全天候的工作能力，具备抗有源诱饵、抗角反射器、抗箔条干扰和目标分选的能力。通过常规、相参末制导雷达技术性能的比较可以确定，一般常规末制导雷达抗干扰能力比较差，对其实施箔条质心干扰的成功概率较大；而新型全相参体制末制导雷达抗干扰能力强，对其实施箔条质心干扰的成功概率较小。正交试验设计时，若各因素的水平相同，直接采用正交表进行设计。通过对影响舰载无源干扰装备质心干扰效果的因素与水平进行分析，各因素的水平数不同，这种情况属于混合水平的多因素试验问题，本研究可以采用2种方法进行试验设计：（1）直接利用混合水平的正交表；（2）拟水平法，即把水平不同的问题转化成水平相同的问题来处理。2 箔条质心干扰效果试验设计实例 假 设H0：p=p0=0.6；H1：p=p0=p1=0.4；验前概率0=0.68其中p0为舰载无源干扰装备的干扰成功率；p1为舰载无源干扰装备不可接收的干扰成功率。则=p1p0=0.667；d=1-p11-p0=1-0.41-0.6=1.5根据式（2）计算可得表1中的贝叶斯检验方案。在试验设计时，要基于以上贝叶斯方案，确定合理的试验样本量。试验样本量的选取要考虑研制方和使用方风险，一般遵循研制方和使用方风险相当，或者使用方风险略低于研制方风险的原则。另一方面，试验样本量的确定还要考虑试验成本。因此，在制定试验方案时，要统筹兼顾，合理分配，覆盖所有战技指标范围，实现被试装备的全面综合评定。综合考虑内场仿真试验结果和贝叶斯检验方案表，确定试验样本量和试验变量及水平。外场动态试验选择来袭方位和航速作为主要因素，根据内场仿真结果，来袭方位选择0，45，90，1804个水平，航速选择18 kn和24 kn 2个水平。根据正交设计的原则，选用正交表如表2所示。这是2个因素的试验，其中因素A是4个水平，因素B是2个水平。试验方案如表3所示。外场动态试验共选取0、45、90、1804个来袭方位，每个来袭方位各进行3个有效航次的外场试验。其中导弹来袭方位为 0、90时，试验舰航速选取为18 kn、18 kn、24 kn；导弹来袭方位为 45、90时，试验舰航速选取为 18 kn、24 kn、24 kn。表1贝叶斯检验方案表Tab.1Bayes test scheme验前概率0.68试验次数789101112131415试验成功次数445566778生产方风险0.210.120.190.110.170.110.160.100.15使用方风险0.090.120.080.110.070.100.070.090.06表2外场动态试验正交表Tab.2Field dynamic test orthogonality试验号1234567891011121A1112223334442B121212121212表3外场动态试验方案表Tab.3 Field dynamic test scheme试验号123456789101112来袭方位000454545909090180180180航速18 kn24 kn18 kn24 kn18 kn24 kn18 kn24 kn18 kn24 kn18 kn24 kn360韩伟：箔条质心干扰效果试验设计方法研究3 结 论 试验设计是箔条质心干扰效果试验的关键环节，本研究探讨二项分布贝叶斯假设检验方法、正交设计在箔条质心干扰效果试验设计中的具体应用方法，从更加全面更加充分的角度，设计外场试验态势，对外场试验方案进行设计。在接近武器装备实际使用条件下，以数理统计学为理论基础，应用正交设计法开展试验设计，选择影响试验的各种因素及其水平，合理选取试验样本，从而提高了外场小样本试验结果的可信度，实现对舰载无源干扰装备的综合考核、全面鉴定。参考文献：1郭齐胜，罗小明，潘高田.武器装备试验理论与检验方法 M 北京：国防工业出版社，2013GUO Qisheng，LUO Xiaoming，PAN Gaotian.Weapon equipment test theory and evaluation methodMBeijing：National Defence Industry Press，2013.2何为，薛卫东，唐斌优化试验设计方法及数据分析M 北京：化学工业出版社，2012HE Wei，XUE Weidong，TANG Bin.Method of optimizing experiment design and data analysisM Beijing：Chemical Industry Press，2012.3唐雪梅，邵凤昌，张金槐，等武器装备小子样试验分析与评估 M 北京：国防工业出版社，2001TANG Xuemei，SHAO Fengchang，ZHANG Jinhuai，et al.Analysis and evaluation of small samples test of weapons and equipment M Beijing：National Defence Industry Press，2001.4李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理 M.北京：化学工业出版社，2012：124-128.LI Yunyan，HU Chuanrong.Experiment design and data processing M Beijing：Chemical Industry Press，2012：124-128.5杨继坤，王娜，肖飞，等航母编队体系作战试验设计与评估 J 指挥控制与仿真，2019（4）：91-97YANG Jikun，WANG Na，XIAO Fei et al.Operational test design and evaluation of aircraft carrier formation system J Command Control&Simulation，2019（4）：91-976石子烨.面向优化设计的新型武器装备体系贡献度评估 J 中国电子科学研究院学报，2020（10）：1004-1010.SHI Ziye.Contribution evaluation of new weapon equipment system of systems for optimal designJJoumal of CAEIT，2020（10）：1004-1010.韩 伟 女（1977-），河北迁西人，硕士，高级工程师，主要研究方向为雷达对抗试验。会讯第三十六届中国仿真大会征文开始！中国仿真大会是由中国仿真学会主办的学术年会，自1989年起每年举办一次，是国内仿真领域最大规模、综合性和影响力最强的大型综合性学术会议，旨在为仿真领域的专家学者和企业提供一个展示创新成果、展望未来发展的高端学术平台，搭建一座产学研多方合作的桥梁，助力和推动不同学科领域的交叉融合，引领仿真科学与工程学科的发展。第三十六届中国仿真大会主题为“携手仿真智能共创未来世界”，采用线上+线下的方式进行。大会拟定于2024年10月18-20日在江苏省扬州市召开，欢迎广大会员、理事、常务理事、有关单位和个人踊跃参与，积极投稿！投稿网址：http：/