一种基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法

摘要

本发明公开了一种基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法，其步骤包括确定影响雷达对抗性能的主要因素作为试验参数，采用试验设计方法筛选重要试验参数，基于重要试验参数进行试验设计并得到试验设计表，开展试验设计对应的雷达对抗试验，采用回归分析方法对试验数据进行分析，建立雷达对抗性能预测模型，试验验证预测模型的准确性。本发明首次将试验设计方法用于解决雷达对抗性能分析问题，通过筛选重要试验参数，开展试验设计，可大大降低雷达对抗性能分析评估所需的试验样本量，有效提高了采用试验验证方法分析评估雷达对抗性能的效率。

说明书

技术领域

本发明属于雷达及电子对抗技术，具体涉及一种基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法。

背景技术

雷达对抗性能是指雷达装备在电子对抗条件下的工作性能，是衡量雷达装备在战场复杂电磁环境下生存能力和作战能力强弱的重要指标。摸清和掌握雷达装备的对抗性能可以指导实际作战中装备使用，使其发挥最大的作战效能。为了摸清雷达对抗性能，在雷达研制阶段需要开展大量的试验验证，包括内场仿真试验、外场模拟试验和靶场飞行试验等，以获取试验数据，分析评估雷达对抗性能。

由于对抗环境的复杂性，使得影响雷达对抗性能的因素多、因素耦合关系复杂，例如，电子对抗条件下的复杂电磁环境包括人为干扰环境、雷达目标环境和杂波环境，人为干扰环境包括各种不同的干扰样式和干扰使用战术，干扰样式由多种干扰参数决定，人为干扰环境与雷达目标环境、杂波环境之间存在复杂的电磁耦合关系。开展雷达对抗性能试验时，需要重构其面临的复杂电磁环境，因此雷达对抗性能试验涉及的试验参数多，试验参数耦合关系复杂，从而导致分析评估雷达对抗性能所需的试验验证充分性和试验成本矛盾突出。

为了解决这一问题，国内学者开展了一些关于雷达对抗性能评估的试验设计方法研究，例如，胡江波等人探索了小子样方法在电子对抗仿真试验中的应用问题，采用正交设计方法设计雷达侦察仿真试验，实现了减少试验任务的目的(文献[1]:胡江波，张继勇，白晓煊.小子样方法在电子对抗仿真试验中的应用[J].情报指挥控制系统与仿真技术，2005，27(6)：86-89.)。郭祥艳等人将均匀设计方法应用于雷达抗干扰仿真试验中，达到了降低试验次数的目的，采用多项式回归分析了试验指标与影响因素的关系。(文献[3]:郭祥艳，王杰娟.均匀设计方法在雷达抗干扰仿真试验中的应用[J].火力与指挥控制，2015，40(8)：160-163.)。

从国内研究情况可以看出，早期的雷达性能评估试验设计研究主要关注如何利用试验设计方法降低试验样本量，近年来学者逐渐将试验设计方法应用的意义延伸至分析雷达性能与影响因素之间的关系。开展试验验证的根本目的是为了分析评估雷达性能，有效的试验设计方法降低试验样本量的同时也需要能够完成雷达对抗性能的分析和评估。试验设计方法种类繁多，包括正交设计、均匀设计、拉丁超立方设计等，不同试验设计方法适应不同的试验问题，由于雷达对抗性能试验的复杂性，试验参数对雷达对抗性能的影响关系和影响程度不明确，应用单一试验设计方法解决雷达对抗性能分析存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法，结合多年雷达对抗性能试验评估基础，通过迭代试验设计实现基于试验验证的雷达对抗性能的高效分析与评估，解决了雷达对抗性能分析评估时试验样本量巨大、试验设计过程复杂，试验验证及分析评估无法有效开展的工程问题，完成基于试验设计分析评估雷达对抗性能工作的闭环。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法，包括以下步骤：

步骤1、确定影响雷达对抗性能的主要因素作为试验参数X

步骤2、采用超饱和设计方法筛选重要试验参数。

步骤3、基于重要试验参数进行均匀试验设计，得到试验设计表。

步骤4、基于试验设计表开展雷达对抗试验，采用高斯过程回归分析方法对试验数据进行分析，建立雷达对抗性能预测模型。

步骤5、追加试验，验证雷达对抗性能预测模型的准确性。

进一步地，所述试验参数分为定性试验参数和定量试验参数两类，对定性试验参数需要进行定量化数据处理。

进一步地，所述重要试验参数的筛选方法的实现步骤包括，首先采用超饱和设计方法得到筛选设计表，其次根据筛选设计表开展仿真试验，获取试验数据，然后根据试验数据进行筛选分析得到重要试验参数。

进一步地，所述步骤3中的试验参数水平为试验参数个数的3～5倍。

进一步地，所述步骤4中的试验手段的精度应不低于筛选设计对应的试验。

进一步地，所述预测模型试验验证的步骤包括，首先基于重要试验参数进行均匀试验设计，得到试验设计表；其次基于预测模型，得到试验设计表对应的雷达对抗性能的预测值；基于试验设计表开展试验，得到雷达对抗性能的实测值；然后计算预测值与实测值之间的均方误差是否满足精度要求。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明用于雷达对抗性能试验与评估，首次提出了基于试验设计方法分析评估雷达对抗性能的一套科学方法和完整流程。

(2)通过上述技术方案可实现雷达对抗环境复杂、影响因素多、因素耦合关系复杂情况下的雷达对抗性能高效分析与评估，明确重要试验参数的同时进而大大降低雷达对抗性能评估所需的试验样本量，科学规范、合理简化雷达对抗性能分析评估流程，使得支撑雷达对抗性能分析评估的试验验证具有工程可操作性。

(3)通过上述技术方案迭代试验设计的思路可实现基于内场仿真试验、外场实装模拟试验及内外场联合试验等多种试验方式不同试验精度的雷达对抗性能评估。

附图说明

图1为本发明基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：如图1所示，一种基于超饱和设计的雷达对抗性能分析方法，包括以下步骤：

(1)确定影响雷达对抗性能的主要因素作为试验参数X

(2)采用筛选超饱和设计方法筛选重要试验参数；

(3)基于重要试验参数进行均匀试验设计，得到试验设计表；

(4)基于试验设计表开展雷达性能对抗试验，采用高斯过程回归分析方法对试验数据进行分析，建立雷达对抗性能预测模型；

(5)追加试验，验证雷达对抗性能预测模型的准确性。

实施例2：首先确定影响雷达对抗性能的主要因素为干扰功率、工作波形、干扰带宽、工作频率作为试验参数，数量为4个，干扰功率的范围为30～70，工作波形为正弦波或三角波，干扰带宽范围为20～200，工作频率为5～50。

对工作波形进行定量化处理，用0代表正弦波，用1代表三角波，则工作波形的范围为0～1。

采用超饱和设计方法筛选重要试验参数，其中，筛选设计表如下表1所示：

表1雷达对抗性能筛选设计表

根据表1的试验参数开展雷达对抗性能仿真试验，获取试验数据，并进行筛选分析，得到重要试验参数为干扰功率、干扰带宽、工作频率3个参数。

针对干扰功率、干扰带宽、工作频率3个重要试验参数进行均匀试验设计，得到试验设计表如下表2所示：

表2雷达对抗性能试验设计表

根据表2的试验参数开展雷达性能对抗试验，采用高斯过程回归分析方法对试验数据进行分析，建立雷达对抗性能预测模型如下：

其中

验证雷达对抗性能预测模型的准确性，其中，验证用到的均匀试验设计表如下表3所示，分别基于雷达对抗性能预测模型和开展仿真试验得到雷达对抗性能预测值和实测值如下表3所示：

表3验证试验设计表及试验结果

计算表3中预测值与实测值的均方误差为0.078，满足雷达对抗性能预测精度要求。

综上所述，运用本发明可以实现基于试验设计的雷达对抗性能分析，涉及到方法流程完整，实现过程简单方便易操作。