区域防空联合预警体系探测效能分析
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计算信噪比
SN
=
( R0 ) 4 R
(4)
计算探测概率
p3
=
( nS N + 1) n- 1 exp ( nS N
y) nS N + 1
(5)
式中 : R0 为信噪比 S N = 1 时的作用距离 ; R 为目 标距离 ; n 为脉冲积累数 ; y 为门坎值 。
1. 4 地面观察哨子系统的发现概率
Abstract : Dividing t he system of joint early2warning into inho mo geneo us subsystems , t he paper analyses t he detecting efficiency of joint armament s by t he means of system integratio n , linking t he develop ment requirement of air2defence forces joint early2warning system. It al so p rovides t he advice of establishing t he joint early2warning system quantificatio nally.
第200156
年 卷
12 月 第6期
装备指挥技术学院学报 Jo urnal of t he Academy of Equip ment Command & Technology
December 2005 Vol. 16 No1 6
区域防空联合预警体系探测效能分析
苗德成1 , 康晓予2 , 胥少卿3 , 吴 江3
62
装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报 2005 年
Px = 1 - (1 - p1 ) (1 - p2 ) (1 - p3 ) (1 - p4 )
(1) 式中 : p1 为天基侦察卫星预警子系统的发现概 率 ; p2 为空基预警机子系统的发现概率 ; p3 为陆 基 、海基雷达侦察预警子系统的发现概率 ; p4 为 地面观察哨子系统的发现概率 。
(6)
式中 : Ct 为阈值对比度 。
2 不同目标的探测效能
2. 1 对普通目标的探测效能
现代条件下的普通目标 ,在一般意义上理解
为常规的战斗机 (有固定翼的强击机 、截击机 、轰
炸机 、运输机 、侦察机等) 。但对于天基的侦察卫
星预警子系统和空基的预警机子系统来说 ,分析
目标的探测效能 ,隐身目标 、超低空目标 、特殊目
Key words : joint early2warning ; armament system ; detecting efficiency ; modeling
区域防空是现代反空袭作战的一种主要作战 样式 ,其核心是依托军事信息优势和全频谱控制 能力建立战场优势 ,全面准确掌握战场态势 。而 联合预警系统在区域防空作战中将首当其冲并贯 穿始终 ,是夺取制信息权 ,建立和保持战场信息优 势 ,赢得防空作战胜利的重中之重[1] 。预警装备 对空中目标的探测效能 ,是评价防空武器系统作 战效能的一项重要的综合性能指标 。不同的装备 体系探测效能存在优劣之分 ,如何对其进行客观 评价 ,一直是人们普遍关心的问题 。本文建立了 不同条件下的探测效能模型 ,对区域防空联合预
合预警装备体系的实战要求 ,取其体系的发现概 率 p1 作为效能指标 。发现概率 p1 与作战双方的 实际情况有关 , 引入探测能力与敌方的隐蔽能力 比 ZS/ H ,根据定性分析可知 , 一般情况下 , ZS/ H 越 大 ,发现概率就越高 ;相反 , ZS/ H 越小 ,发现概率就 越低 。当 ZS/ H = 1 时 , p1 应该为 0. 5 ,即探测能力 和隐 蔽 能 力 程 度 相 同 。据 此 , 建 立 以 下 指 数 关系[ 2 ] :
在区域防空联合预警装备体系中 ,配置在联
合预警系统末端的地面观察哨作为整个系统的一
个有益补充 ,其作用是不容忽视的 。地面观察哨
的配置较为灵活 ,使用的装备主要是光电侦察器
材 。在使用光电器材侦察过程中 ,空中目标落入
视场被探测到的概率 ,取决于搜索装置的技术性
能与侦察员感官的功能 ,其物理过程是十分繁杂
M IAO De2cheng1 , KAN G Xiao2yu2 , XU Shao2qing3 , WU J iang3
(1. Co mpany of Po st graduate , Air2defense Forces Command Academy , Zhengzhou Henan 450052 , China ; 2. Depart ment of Scientific and Research , Navy Dalian Naval2ship s Academy , Dalian Liaoning 116018 , China ; 3. Depart ment of Information Cont rol , Air2defense Forces Co mmand Academy , Zhengzhou Henan 450052 , China)
准值 ; Hi 为第 i 批目标的探测高度 ; I H 为来袭目
标的高度的基准值 。假定侦察卫星对 5 批普通目
标进行侦察 ,如表 1 所示 。
表 1 侦察卫星子系统对普通目标探测的数据
i
1 2 3 4 5
Hi/ km
1. 5
24
9
3
30
Di/ km
50. 0
700
350
200
的轰炸机 、巡航导弹等空中目标尽早提供预警 、搜
索 、监视 、识别空中目标 ,测报目标位置和飞行参
数 ,并向上级或各级指挥中心及有关部门提供空
中情报 。假定预警机对 5 批普通目标进行侦察 ,
如表 2 所示 。对于空基的预警机子系统的探测效
能 ,可以采用类似于侦察卫星的建模方法 ,应用式
(2) ,结合各种不同的作战情况 ,可以求出预警机
1. 1 天基侦察卫星预警子系统的发现概率 天基侦察卫星预警子系统 ,亦可称为空间预
警探测系统 ,通常是由侦察卫星 、预警卫星 、导航 卫星以及地球站设备等组成 ,预警侦察的对象是 弹道导弹 、战役轰炸机和巡航导弹等各种空袭目
标 ,主要任务是对来袭的目标提供预警 ,拟定拦截 所需的目标指示数据 。结合区域防空的特点及联
警装备体系的探测效能进行了计算 ,分析了现有 预警装备存在的不足 ,对加速我军联合预警装备 体系的构建具有一定的参考价值 。
1 模型的建立
联合预警装备系统分成以下 4 个子系统 : 1) 天基侦察卫星预警子系统 ; 2) 空基预警机子系统 ; 3) 陆基 、海基雷达侦察预警子系统 ; 4) 地面观察哨子系统 。 将发现概率 Px 定义为探测效能指标 ,即
关 键 词 : 联合预警 ; 装备体系 ; 探测效能 ; 建模 中图分类号 : N 945 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 167320127 (2005) 0620061205
Analysis on Detecting Efficiency of J oint Early2warning System for Are a Air2defence
子系统的发现概率 。
表 2 预警机子系统对普通目标的探测数据
i
1 2 3 4 5
H/ km
1. 5
20
10
4
30
D/ km
35. 0
400
250
150
450
ni
5. 0
15
10
5
15
1. 3 陆基 、海基雷达侦察预警子系统的发现概率 陆基 、海基的各种雷达种类比较多 ,且每种型
的 ,这里只能突出主要矛盾 ,抽取本质特征 ,做理
想化处理 。
1) 求目标反差[3 ] : CR = C0 exp ( - σRα)
式中 : C0 为目标的固有对比度 ;σ为可见光谱的衰 减系数 ;α为目标张角 ,单位为 (′) ; R 为距离 ,单位 为 km。
2) 求探测概率 :
p4 = 1 - 2 - ( CR/ Ct) 5
107 102. 6 0. 982 5
215 6. 4 0. 758 4
81 324. 2 0. 994 4
来自百度文库
表 4 地面观察哨子系统对 F216 战斗机的探测数据
(1. 防空兵指挥学院 研究生大队 ,河南 郑州 450052 ; 2. 海军大连舰艇学院 科研部 ,辽宁 大连 116018 ; 3. 防空兵指挥学院 信息控制系 ,河南 郑州 450052)
摘 要 : 将联合预警体系划分为不同的子系统 ,按照系统集成的方法 ,分析 和计算了区域防空条件下联合预警装备体系的探测效能 ;结合防空兵部队联合预警 系统发展的需求 ,以定量的形式为联合预警体系的构建提供决策依据 。
标等也就成了某种意义上的普通目标 。选定 F2
16 战斗机为普通目标 ,其最大航程为3 218 km ,
实用升限为15 240 m ,最大巡航马赫数为 2 。陆
基 、海基雷达侦察预警子系统和地面观察哨子系
统对 普 通 目 标 的 探 测 数 据 分 别 如 表 3 和 表 4
所示 。
表 3 雷达子系统对 F216 战斗机的探测数据
800
ni
5. 0
15
10
5
15
1. 2 空基预警机子系统的发现概率 空基预警机子系统 ,通常由大型电子侦察机 、
直升机机载侦察系统 、预警机无源探测系统 、空中
巡逻机 、电子侦察吊舱 、遥控飞行器 、无人侦察机
等组成 ,空中预警机是空中预警侦察系统的主要
技术装备 。主要任务是对领空进行监视 ,对来袭
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 6 期 苗德成 ,等 :区域防空联合预警体系探测效能分析
63
收稿日期 : 2004210226 基金项目 : 部委级资助项目 作者简介 : 苗德成 (1979 - ) ,男 (汉族) ,黑龙江伊春人 ,硕士研究生 ,tony10860 @sina. co m.
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
距离 信噪比 发现概
距离 信噪比 发现概
R/ km S N
率 p3
R/ km S N
率 p3
320
1. 3
0. 279 8
188 10. 9 0. 849 0
295
1. 8
0. 394 4
161 20. 3 0. 914 9
269 2. 6 0. 520 8
134 42. 0 0. 957 8
242 4. 0 0. 646 2
p1 = 1 - e - cZS/ H 式中 : c 为修正因子 。
当 ZS/ H = 1 时 , p1 = 0. 5 ,可算得
c = 0. 639 即
p1 = 1 - e - 0. 639 ZS/ H
(2)
采用性能比加权求和法 ,计算双方的探测能
力指数和隐蔽能力指数 ,即将某种目标性能 (即飞
行参数) 定为基准 ,其他指数以此基准作相应的折
算 ,得到
k
∑ ZS/ H
=
( ni ·Di · Hi )
i =1 N ID I H
(3)
式中 : k 为侦察卫星总共发现的目标批数 ; ni 为第
i 批处理目标数 ; N 为敌方来袭目标总数 ; Di 为第
i 批目标的探测距离 ; ID 为来袭目标的距离的基
号雷达的性能都有很大区别 ,具体细化到每种雷 达的性能参数来求预警系统的探测效能是不现实 的 。本文根据区域防空的作战环境 ,联合预警装 备体系的条件要求 ,抽象出各种雷达的共性 ,运用 系统集成的方法 ,在区域防空范围内 ,将不同型号 的预警雷达的预警探测能力高度融合成一个探测 距离更远 ,预警能力更强的“雷达体”,该“雷达体” 相当于一部高性能的雷达 ,目标一旦落入其预警 范围 ,就会以较高的发现概率被“雷达体”所捕获 到 。将该“雷达体”的发现概率 p3 作为整个雷达 侦察预警子系统的探测效能 。
SN
=
( R0 ) 4 R
(4)
计算探测概率
p3
=
( nS N + 1) n- 1 exp ( nS N
y) nS N + 1
(5)
式中 : R0 为信噪比 S N = 1 时的作用距离 ; R 为目 标距离 ; n 为脉冲积累数 ; y 为门坎值 。
1. 4 地面观察哨子系统的发现概率
Abstract : Dividing t he system of joint early2warning into inho mo geneo us subsystems , t he paper analyses t he detecting efficiency of joint armament s by t he means of system integratio n , linking t he develop ment requirement of air2defence forces joint early2warning system. It al so p rovides t he advice of establishing t he joint early2warning system quantificatio nally.
第200156
年 卷
12 月 第6期
装备指挥技术学院学报 Jo urnal of t he Academy of Equip ment Command & Technology
December 2005 Vol. 16 No1 6
区域防空联合预警体系探测效能分析
苗德成1 , 康晓予2 , 胥少卿3 , 吴 江3
62
装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报 2005 年
Px = 1 - (1 - p1 ) (1 - p2 ) (1 - p3 ) (1 - p4 )
(1) 式中 : p1 为天基侦察卫星预警子系统的发现概 率 ; p2 为空基预警机子系统的发现概率 ; p3 为陆 基 、海基雷达侦察预警子系统的发现概率 ; p4 为 地面观察哨子系统的发现概率 。
(6)
式中 : Ct 为阈值对比度 。
2 不同目标的探测效能
2. 1 对普通目标的探测效能
现代条件下的普通目标 ,在一般意义上理解
为常规的战斗机 (有固定翼的强击机 、截击机 、轰
炸机 、运输机 、侦察机等) 。但对于天基的侦察卫
星预警子系统和空基的预警机子系统来说 ,分析
目标的探测效能 ,隐身目标 、超低空目标 、特殊目
Key words : joint early2warning ; armament system ; detecting efficiency ; modeling
区域防空是现代反空袭作战的一种主要作战 样式 ,其核心是依托军事信息优势和全频谱控制 能力建立战场优势 ,全面准确掌握战场态势 。而 联合预警系统在区域防空作战中将首当其冲并贯 穿始终 ,是夺取制信息权 ,建立和保持战场信息优 势 ,赢得防空作战胜利的重中之重[1] 。预警装备 对空中目标的探测效能 ,是评价防空武器系统作 战效能的一项重要的综合性能指标 。不同的装备 体系探测效能存在优劣之分 ,如何对其进行客观 评价 ,一直是人们普遍关心的问题 。本文建立了 不同条件下的探测效能模型 ,对区域防空联合预
合预警装备体系的实战要求 ,取其体系的发现概 率 p1 作为效能指标 。发现概率 p1 与作战双方的 实际情况有关 , 引入探测能力与敌方的隐蔽能力 比 ZS/ H ,根据定性分析可知 , 一般情况下 , ZS/ H 越 大 ,发现概率就越高 ;相反 , ZS/ H 越小 ,发现概率就 越低 。当 ZS/ H = 1 时 , p1 应该为 0. 5 ,即探测能力 和隐 蔽 能 力 程 度 相 同 。据 此 , 建 立 以 下 指 数 关系[ 2 ] :
在区域防空联合预警装备体系中 ,配置在联
合预警系统末端的地面观察哨作为整个系统的一
个有益补充 ,其作用是不容忽视的 。地面观察哨
的配置较为灵活 ,使用的装备主要是光电侦察器
材 。在使用光电器材侦察过程中 ,空中目标落入
视场被探测到的概率 ,取决于搜索装置的技术性
能与侦察员感官的功能 ,其物理过程是十分繁杂
M IAO De2cheng1 , KAN G Xiao2yu2 , XU Shao2qing3 , WU J iang3
(1. Co mpany of Po st graduate , Air2defense Forces Command Academy , Zhengzhou Henan 450052 , China ; 2. Depart ment of Scientific and Research , Navy Dalian Naval2ship s Academy , Dalian Liaoning 116018 , China ; 3. Depart ment of Information Cont rol , Air2defense Forces Co mmand Academy , Zhengzhou Henan 450052 , China)
准值 ; Hi 为第 i 批目标的探测高度 ; I H 为来袭目
标的高度的基准值 。假定侦察卫星对 5 批普通目
标进行侦察 ,如表 1 所示 。
表 1 侦察卫星子系统对普通目标探测的数据
i
1 2 3 4 5
Hi/ km
1. 5
24
9
3
30
Di/ km
50. 0
700
350
200
的轰炸机 、巡航导弹等空中目标尽早提供预警 、搜
索 、监视 、识别空中目标 ,测报目标位置和飞行参
数 ,并向上级或各级指挥中心及有关部门提供空
中情报 。假定预警机对 5 批普通目标进行侦察 ,
如表 2 所示 。对于空基的预警机子系统的探测效
能 ,可以采用类似于侦察卫星的建模方法 ,应用式
(2) ,结合各种不同的作战情况 ,可以求出预警机
1. 1 天基侦察卫星预警子系统的发现概率 天基侦察卫星预警子系统 ,亦可称为空间预
警探测系统 ,通常是由侦察卫星 、预警卫星 、导航 卫星以及地球站设备等组成 ,预警侦察的对象是 弹道导弹 、战役轰炸机和巡航导弹等各种空袭目
标 ,主要任务是对来袭的目标提供预警 ,拟定拦截 所需的目标指示数据 。结合区域防空的特点及联
警装备体系的探测效能进行了计算 ,分析了现有 预警装备存在的不足 ,对加速我军联合预警装备 体系的构建具有一定的参考价值 。
1 模型的建立
联合预警装备系统分成以下 4 个子系统 : 1) 天基侦察卫星预警子系统 ; 2) 空基预警机子系统 ; 3) 陆基 、海基雷达侦察预警子系统 ; 4) 地面观察哨子系统 。 将发现概率 Px 定义为探测效能指标 ,即
关 键 词 : 联合预警 ; 装备体系 ; 探测效能 ; 建模 中图分类号 : N 945 文献标识码 : A 文 章 编 号 : 167320127 (2005) 0620061205
Analysis on Detecting Efficiency of J oint Early2warning System for Are a Air2defence
子系统的发现概率 。
表 2 预警机子系统对普通目标的探测数据
i
1 2 3 4 5
H/ km
1. 5
20
10
4
30
D/ km
35. 0
400
250
150
450
ni
5. 0
15
10
5
15
1. 3 陆基 、海基雷达侦察预警子系统的发现概率 陆基 、海基的各种雷达种类比较多 ,且每种型
的 ,这里只能突出主要矛盾 ,抽取本质特征 ,做理
想化处理 。
1) 求目标反差[3 ] : CR = C0 exp ( - σRα)
式中 : C0 为目标的固有对比度 ;σ为可见光谱的衰 减系数 ;α为目标张角 ,单位为 (′) ; R 为距离 ,单位 为 km。
2) 求探测概率 :
p4 = 1 - 2 - ( CR/ Ct) 5
107 102. 6 0. 982 5
215 6. 4 0. 758 4
81 324. 2 0. 994 4
来自百度文库
表 4 地面观察哨子系统对 F216 战斗机的探测数据
(1. 防空兵指挥学院 研究生大队 ,河南 郑州 450052 ; 2. 海军大连舰艇学院 科研部 ,辽宁 大连 116018 ; 3. 防空兵指挥学院 信息控制系 ,河南 郑州 450052)
摘 要 : 将联合预警体系划分为不同的子系统 ,按照系统集成的方法 ,分析 和计算了区域防空条件下联合预警装备体系的探测效能 ;结合防空兵部队联合预警 系统发展的需求 ,以定量的形式为联合预警体系的构建提供决策依据 。
标等也就成了某种意义上的普通目标 。选定 F2
16 战斗机为普通目标 ,其最大航程为3 218 km ,
实用升限为15 240 m ,最大巡航马赫数为 2 。陆
基 、海基雷达侦察预警子系统和地面观察哨子系
统对 普 通 目 标 的 探 测 数 据 分 别 如 表 3 和 表 4
所示 。
表 3 雷达子系统对 F216 战斗机的探测数据
800
ni
5. 0
15
10
5
15
1. 2 空基预警机子系统的发现概率 空基预警机子系统 ,通常由大型电子侦察机 、
直升机机载侦察系统 、预警机无源探测系统 、空中
巡逻机 、电子侦察吊舱 、遥控飞行器 、无人侦察机
等组成 ,空中预警机是空中预警侦察系统的主要
技术装备 。主要任务是对领空进行监视 ,对来袭
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 6 期 苗德成 ,等 :区域防空联合预警体系探测效能分析
63
收稿日期 : 2004210226 基金项目 : 部委级资助项目 作者简介 : 苗德成 (1979 - ) ,男 (汉族) ,黑龙江伊春人 ,硕士研究生 ,tony10860 @sina. co m.
© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
距离 信噪比 发现概
距离 信噪比 发现概
R/ km S N
率 p3
R/ km S N
率 p3
320
1. 3
0. 279 8
188 10. 9 0. 849 0
295
1. 8
0. 394 4
161 20. 3 0. 914 9
269 2. 6 0. 520 8
134 42. 0 0. 957 8
242 4. 0 0. 646 2
p1 = 1 - e - cZS/ H 式中 : c 为修正因子 。
当 ZS/ H = 1 时 , p1 = 0. 5 ,可算得
c = 0. 639 即
p1 = 1 - e - 0. 639 ZS/ H
(2)
采用性能比加权求和法 ,计算双方的探测能
力指数和隐蔽能力指数 ,即将某种目标性能 (即飞
行参数) 定为基准 ,其他指数以此基准作相应的折
算 ,得到
k
∑ ZS/ H
=
( ni ·Di · Hi )
i =1 N ID I H
(3)
式中 : k 为侦察卫星总共发现的目标批数 ; ni 为第
i 批处理目标数 ; N 为敌方来袭目标总数 ; Di 为第
i 批目标的探测距离 ; ID 为来袭目标的距离的基
号雷达的性能都有很大区别 ,具体细化到每种雷 达的性能参数来求预警系统的探测效能是不现实 的 。本文根据区域防空的作战环境 ,联合预警装 备体系的条件要求 ,抽象出各种雷达的共性 ,运用 系统集成的方法 ,在区域防空范围内 ,将不同型号 的预警雷达的预警探测能力高度融合成一个探测 距离更远 ,预警能力更强的“雷达体”,该“雷达体” 相当于一部高性能的雷达 ,目标一旦落入其预警 范围 ,就会以较高的发现概率被“雷达体”所捕获 到 。将该“雷达体”的发现概率 p3 作为整个雷达 侦察预警子系统的探测效能 。