王树千 夏海宝 龙文彪 马 健

(空军工程大学航空航天工程学院 西安 710038)

多保护对象，多攻击目标攻击的目标威胁评估

王树千 夏海宝 龙文彪 马 健

(空军工程大学航空航天工程学院 西安 710038)

随着信息化快速发展，空中指挥控制成为预警机发展的一种必然趋势。由此引出多保护对象，多攻击目标的排序问题。本文分析了目标、预警机与被保护对象之间的态势关系，利用坐标转换获取影响目标威胁评估的因素值，然后根据迭代原理，利用多重灰色关联分析法，计算得出多目标对于多对象整体而言的综合威胁评估值。最后，通过案例仿真验证，表明本文所提算法与实际情况相符，且易于工程实现。

多保护对象多攻击目标，综合威胁评估，坐标转换，多重灰色关联

0 引言

随着信息化快速发展，作为空中指挥、控制重要平台的预警机，正面临多种任务挑战。其中多保护对象，多攻击目标的目标排序问题也正是预警机面临的困难之一。那么应该如何对多攻击目标进行危险评估和威胁排序呢?

文献［1］采用多属性决策理论和方法获得目标威胁度，文献［2］改进的威胁评估非参量方法，建立威胁评估模型。文献［3］采用基于灰色关联分析的方法，对空中目标选取了七个指标，对预警机评价指标进行评估和量化，并给出了预警机威胁目标的灰色关联排序步骤。文献［4］在提出了灰色关联度计算的多专家主观赋权方法和基于信息矩阵的客观赋权方法基础上，利用离差函数与目标规划的方法，将权重确定建模为多目标约束的优化问题，设计了基于最小二乘原理的组合赋权机制。文献［5］［6］采用改进的层次分析法用于多目标威胁度排序。文献［7］［8］分析了现有的目标威胁评估方法中距离威胁模型存在不足，并各自提出了改进的距离威胁模型。还有一些其他的改进算法，比如在文献［9］－［12］提到的，基于目标概率威胁值评估的多平台分布式目标分配法、改进BP算法、基于改进支持向量机的威胁评估算法等等。但是，这些文献都只研究了单对象多目标的目标威胁评估，未考虑多对象多目标的情况。并没有考虑预警机在执行空中任务时，需要防止保护对象被破坏，在目标威胁评估时须考虑攻击目标对整体的影响。

本文，采用多重灰色关联分析法，利用分组传递原理，针对多保护对象，多攻击目标系统的目标威胁排序问题进行深入研究，方便预警机快速判断战场态势，及时有效的保护我方战机。同时该研究也为后续“多传感器管理和任务调度”这一课题奠定了基础。

1 战场态势分析

预警机载雷达测到目标数据(R，θ，α)，其中R、θ、α分别为相对距离、方位角、俯仰角，以及目标的径向速度Vr。当针对被保护对象做威胁评估时，无法直接使用机载雷达量测数据，需对数据参数进行转换，测量参数转换示意图如1所示。极坐标系转换为直角坐标系公式如下:

其中，Vr'为目标与被保护对象之间的速度，

2 灰色关联分析法

3 模型的建立

3.1 影响空袭目标威胁等级的因素

根据预警机能够提供的目标数据，经分析，影响目标威胁等级的主要因素有:

1)飞行高度;飞行高度越高，威胁等级越小。2)相对距离;相对距离越远，威胁等级越小。3)编队数量;编队数量越少，威胁等级越少。

4)敌我属性;定义三种敌我属性:敌、不明、友，分别定义数值为1敌，2不明，3友。数值越小，威胁等级越高。

5)径向速度;径向速度越大，威胁等级越高。

6)目标类型;定义目标类型有导弹，F－22，F－15，F －18G，C －130，E －2C等，对应的数值分别为1～6。数值越小，威胁等级越高。

3.2 无量纲化处理

假设预警机需要保护的对象有K个，同时存在有n个目标，每一个目标具有m个属性，属性值bij表示目标Si(i=1，2，...，n) 的第Pj(j=1，2，...，m)个属性的大小，用矩阵B=(bij)n*m表示，即判断矩阵。为增加各个属性之间的可比性，对判断矩阵进行无量纲化处理。

1)对于效益型属性，即属性值pj越大越好:

2)对于成本型属性，即属性值pj越小越好:

则n个目标的排序方案的无量纲属性矩阵为:

3.3 威胁评估算法步骤

4 实例分析

预警机在执行某次任务中，需要保护某两个对象不受袭击，且假设被保护对象的形状为点目标。假设当预警机处于某一位置时，预警机雷达扫描发现了5批目标，且朝着预警机方向飞行。经过机载传感器的探测得到了目标数据，具体数据如表1所示，且令预警机在该点的坐标为(0，0，0)，被保护对象的位置坐标分别为(100，－250，－9)、(500，－100，－9)，单位:(千米)。

4.1 预警机多目标的威胁排序

表1 预警机的目标属性值大小(高度、距离单位:千米，速度单位:米/秒)

表2 预警机的无量纲化判决矩阵

表3 预警机的关联系数矩阵

针对预警机而言，5批目标的威胁评估综合系数为:0.5496、0.5478、0.5919、0.8180、0.7070;目标排序结果为:目标4＞目标5＞目标3＞目标1＞目标2。

4.2 预警机与被保护对象1作为整体的多目标威胁排序

表4 对象1的目标属性值大小(高度、距离单位:千米，速度单位:米/秒)

表5 对象1的无量纲判断矩阵

表6 对象1的关联系数矩阵

针对对象1与预警机作为的总体来说，5批目标的综合威胁评估值为:0.5739、0.5752、0.6295、0.8557、0.7234。5批目标对对象1与预警机的总体而言的威胁等级排序为:目标4＞目标5＞目标3＞目标2＞目标1。

4.3 预警机与两个对象作为整体的多目标威胁排序

表7 对象2的目标属性值大小(高度、距离单位:千米，速度单位:米/秒)

表8 对象2的无量纲判断矩阵

表9 对象2的关联系数矩阵

针对预警机与对象1和对象2作为的整体来说，5批目标对这个整体的综合威胁评估系数分别为:0.6275、0.6687、0.6596、0.8252、0.6921。由此可得 5批目标的威胁等级排序为:第4批目标＞第5批目标＞第2批目标＞第3批目标＞第1批目标。

5 分析总结

本文从预警机遂行作战任务出发，针对预警机的空中指挥中心功能任务，从全局整体出发对目标机的威胁评估排序问题做了研究。本文以两个保护对象及预警机本身作为一个整体，假定5批目标分别从不同方位来袭，采用了三重灰色关联系数法，对5批目标进行了威胁评估排序。根据表1～3可得，目标威胁排序为:目标4＞目标5＞目标3＞目标1＞目标2;根据表4～6可得，目标威胁排序为:目标4＞目标5＞目标3＞目标2＞目标1;根据表7～9可得，目标威胁排序为:第4批目标＞第5批目标＞第2批目标＞第3批目标＞第1批目标。据此分析可知，针对预警机与被保护对象1这两个组成整体而言，第2批攻击目标偏向被保护对象1，是以预警机在对5批目标进行威胁级排序时，将第2批目标的威胁等级提高一级，排在了第1批目标之前，使得被保护目标不受攻击。同样，针对预警机、被保护对象1及被保护对象2三个对象组成的整体而言，第2批目标较之第3批目标对被保护对象的威胁更大，预警机遂在进行目标排序时，将第2批目标排在了第3批目标之前。因此，对三个对象的整体而言，预警机在进行目标威胁排序时，考虑到目标对其他对象的威胁程度，在进行了三重灰色关联法排序后可得，多批目标的威胁等级排序为:第4批目标＞第5批目标＞第2批目标＞第3批目标＞第1批目标。综上所述，本文所述方法，对多目标多对象的威胁级评估具有指导意义，更有利于预警机遂行空中指挥任务。

［1］欧爱辉，朱自谦.基于多属性决策和态势估计结果的空战威胁评估方法［J］.火控雷达技术.2006，2(35):64－67.

［2］孙永芹，世文荣等.基于改进非参量法的现代空战威胁评估研究［J］.火控雷达技术．2013，3(42):28 －33.

［3］陈宇，钱建刚，张志强.空中目标对预警机威胁的灰色关联排序.［J］.空军雷达学院学报．2012，26(6):439 －441.

［4］王赟，反舰导弹威胁评估指标组合权重因子确定.［J］. 现代防御技术.2015，43(4):31 －35

［5］陈超，张安，王强.改进层次分析法在空面多目标攻击排序中的应用［J］.火力与指挥控制，2012，37(1):64 －66.

［6］严世华，刘华，涂同飞.一种空中红外多目标威胁度排序方法［J］.火力与指挥控制，2014，39(6):22－25.

［7］郭辉，任博，吕英军，罗艳春，崔连柱.基于区间数理论的空战目标威胁评估.［J］.火力与指挥控制，2013，38(6):31 －34.

［8］郭辉，吕英军，王 平，任博，朱丽.基于区间支持向量回归的空战目标威胁评估.［J］.火力与指挥控制，2014，39(8):17 －20.

［9］林锋，卢发兴，孙亚东.基于目标概率威胁值评估的多平台分布式目标分配［J］.舰船电子工程，2011，31(7):49 －51.

［10］粘松雷，林云，陈榕.基于改进BP算法的编队空中威胁判断模型研究［J］.计算机与数字工程，2011，39(12):5 －8.

［11］廖炎平，刘莉，邢超.TOPSIS中不同规范化方法的研究［J］.北京理工大学学报，2012，32(5):871－876.

［12］李姜，郭立红，基于改进支持向量机的目标威胁估计 .［J］.光学 精密工程，2014，22(5):1355－1362.

Target Threat Assessment in Multi-Object Protection under Multi-Attack

Wang Shuqian，Xia Haibao，Long Wenbiao，Xu Yunshan
(Air Force Engineering University，Xi'an 710038)

With the rapid development of information，air control and command has become an inevitable trend in the development of early warning aircraft．Target threat sequencing for multi-object protection under multi-attack should be considered．Geometrical relation between threat targets，multi-object to be protected and early warning aircraft is analyzed．Factors which affect target threat assessment is obtained by using coordinate transforming;based on iteration principle，synthetic threat assessment of multiple threat targets against multi-object to be protected is calculated by using multi-grey correlation analysis．Simulation by using example verified that the threat level assessment algorithm presented matches with the actual situation，and its engineering implementation is easy．

multi-object protection under multi-attack;synthetic threat assessment;coordinate transforming;multigrey correlation

TN95

A

1008-8652(2017)01-032-04

2016-07-03

航空科学基金(20145596024)

王树千(1989－)，男，硕士研究生。研究方向为雷达信号处理、传感器管理。