基于DoDAF和Petri网预警雷达系统建模及效能评估研究

发布时间：2020-07-23 00:02

【摘要】：预警雷达系统作为弹道导弹防御系统的核心探测器,决定着系统防御拦截的成败,是导弹防御的关键一环。因此,对预警雷达系统展开深入研究,建立相应的模型并进行效能评估仿真,可为我国预警雷达系统和导弹防御系统的建设和发展提供参考。本文以美国的导弹防御系统(MD)为切入点,并结合北京宇航系统工程研究所的相关项目为背景,围绕预警雷达在导弹防御中的重要作用展开相关技术的研究。论文的主要工作可概括如下:第一部分介绍了弹道导弹防御系统的构成,着重分析了预警雷达系统的发展现状及其在导弹防御系统中的重要性。第二部分介绍了预警雷达系统建模时用到的相关工具和理论:美国国防部体系结构框架(DoDAF)、着色Petri网(CPN)和CPN Tools。第三部分结合预警雷达系统的作战使命和作战流程,建立了本文的DoDAF模型,最后采用CPN模型对其进行了仿真驱动验证,弥补了DoDAF静态模型无法进行动态行为特征验证的缺陷。第四部分针对大型Petri网在进行体系结构化分析时的复杂性,本文采用一种基于CPN关联矩阵的结构化分析方法,将CPN模型的关联矩阵转换为一特殊方阵,然后计算其特征值,通过特征值的性质分析Petri网模型的结构,使得大型Petri网模型的分析变得简单易行。最后采用此方法验证了本文建立的Petri网模型的正确性和合理性,为后文的预警雷达系统效能评估奠定了基础。第五部分从组网雷达探测范围和抗干扰两方面对预警雷达系统效能评估进行了定性分析,并建立了相关的数学模型,最后对组网雷达效能评估进行了仿真验证,得出了一些有参考价值的结论。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：E927;TN959
【图文】：

图 1-1 弹道导弹防御系统构成中，天基预警卫星、地基预警雷达与跟踪制导雷达是弹道导弹防”，主要任务是完成对来袭弹道导弹的探测、跟踪、识别及截获等弹系统是整个弹道导弹防御系统的直接杀伤单元，直接决定了此败，若没有反导拦截弹系统，之前的预警探测、跟踪、识别等任义；C2BMC 则直接负责与各个系统之间的通信，在导弹防御作战的核心作用[6]。天基预警卫星系统基预警卫星系统是导弹防御系统中预警系统的一部分，主要由高站组成，用于对来袭目标进行前期预警。天基预警卫星系统的出基、海基、空基预警系统探测范围和探测角度的局限性，可以实域覆盖预警[7]。目前越来越多的国家展开了对天基预警卫星系统的基预警卫星系统高轨道部分由 5 颗地球同步卫星(Geostationary Ea

目前世界上第一部海基 X 波段相控阵跟踪制导雷达(Sea-Based X Band RSBX)部署在美国阿拉斯加州的阿留申群岛，该雷达的主要用途就是进行目标识别、战场监视和杀伤评估等。美国导弹防御局(Missile Defense Agency，M于 2010 年 10 月 11 日对 SBX 进行了升级和改造，改造后的 SBX 雷达将具有广泛的应用前景。1.2.4 反导拦截弹系统反导拦截弹系统作为整个弹道导弹防御系统的直接杀伤单元，决定着此截任务的成败。美国陆军早于上世纪 60 年代就开始着手于反导拦截系统的研并进行了相关试验[11-13]，此试验为地基动能拦截弹(Groud-Based Interceptor，技术的发展奠定了基础。从此，反导拦截弹技术得到了飞速发展。反导拦截弹系统主要是和跟踪制导雷达系统、C2BMC 系统之间进行交互定相应的作战计划，引导 GBI 对来袭目标进行拦截。其作战流程图如图 1-2 所

中的拦截弹提供已修正的目标信息。C2BMC作战流程分为如下几个阶段：(1)预警阶段：系统接收天基高轨卫星发回的预警卫星报告，启动反导作战流程；(2)拦截决策阶段：根据预警雷达发送的组网雷达报告，判断目标是否处于跟踪制导雷达的搜索范围。若处于跟踪制导雷达的搜索屏范围，则生成跟踪制导雷达引导指示，引导制导雷达搜索跟踪目标；(3)拦截实施阶段：上级下达拦截弹发射命令，C2BMC 指挥拦截弹发射。通过跟踪制导雷达对 GBI 和来袭目标进行精确跟踪，最终在拦截点直接碰撞杀伤来袭目标；(4)拦截效果评估：接收跟踪制导雷达传送的报告，对本次作战任务进行杀伤评估，并决定是否进行二次拦截。图 1-3 给出了 C2BMC 在弹道导弹防御各阶段的能力使用情况示意图，图中横轴为弹道导弹防御作战的各个阶段：交战前，交战前到识别威胁， 识别威胁到确认威胁， 确认威胁到交战，交战到交战后。

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本文编号：2766555