基于模糊算法的戰場電磁環境復雜性定量評估

李杰然,張瑞峰

（解放軍92785部隊,秦皇島 066000）

0 引 言

由于信息技術的迅猛發展及其在軍事領域的廣泛應用,武器裝備信息化水平迅速提升,由此帶來了戰略、戰術的一系列變化和發展,在此過程中復雜電磁環境帶來的影響日益尖銳,成為困擾作戰、訓練與戰斗力發揮的關鍵因素之一。搞清我軍面臨的戰場電磁環境及其對作戰行動的影響,對戰場電磁環境復雜性進行定量評估已成為一項急需解決的課題。

1 模糊評估原理簡介

1.1 基本概念

定理:設R∈I（U×V）,A∈I（U）,f（A）=A°R,則f是從U到V的一個模糊變換。上式中的“°”表示廣義模糊合成運算。一般常用的運算模型有如下幾種:

（1）M（∧,∨）,∧,∨分別為取小（min）和取大（max）運算；

（2）M（?,∨）,?為普通實數乘法,∨為取大（max）運算；

（3）M（∧,⊕）,∧為取小（min）運算,⊕為有界算子,即 α⊕β=min（1,α+β）；

（4）M（?,⊕）,?為普通實數乘法,⊕運算同（3）；

（5）M（?,+）,?和+分別為普通實數的乘法和加法。

1.2 模糊綜合評估數學模型

設被評估事物的因素集為U={u1,u2,…,um},評估指標集為V={v1,v2,…,vn},m個評估因素的

U的因素重要程度為A=（a1,a2,…,am）。當模糊評價矩陣R與A已知時,即可利用模糊變換原理進行綜合評估,即B=A°R。實際應用中,根據不同情況選擇不同運算模型,就可以對此事件進行模糊綜合評估。

2 戰場電磁環境復雜性模糊評估模型

戰場電磁環境復雜性綜合評估的原理是:戰場電磁環境的復雜性有其客觀性的一面,主要表現在電子裝備部署密集、電磁信號密度大、信號樣式復雜多樣、自然環境變化異常等。但對戰場電磁環境復雜性的評估更主要體現在其主觀性。C4ISR作戰指揮系統是信息化戰爭的關鍵,因此,在主觀評價戰場電磁環境時以C4ISR作戰指揮系統為研究重點。在實際作戰和試驗演練中,C4ISR各子系統在作戰空間、作戰時間、作戰對象和作戰任務上有所不同,其作戰效能的發揮程度也不同,那么戰場電磁環境所表現出來的復雜程度也是不同的。作為“當事人”,各子系統都可以初步評估自身的作戰效能,在此基礎上將各子系統的作戰效能指標聚合,得到整個C4ISR作戰指揮系統作戰效能的發揮程度。效能發揮得好,戰場電磁環境就不復雜；發揮得不好,則戰場電磁環境就復雜。

因此將C4ISR作戰指揮系統作為研究對象U,以其在作戰中效能的發揮對戰場電磁環境進行復雜性評估,即U={指揮控制能力u1,預警探測和監視能力u2,電子進攻能力u3,電子防御能力u4,電磁兼容能力u5}。對戰場電磁環境復雜的評估指標V分為4個等級,記為V={重度復雜v1,中度復雜v2,輕度復雜v3,不復雜v4}。

2.1 確定因素重要度系數ai及A

因素重要性程度ai的確定是綜合評判最關鍵的環節之一。因素模糊子集A確定得恰當與否,直接影響綜合評判的結果。A的確定方法,常用的有德爾菲法、專家調查法和判斷矩陣分析法。本文用1～9標度法構造判斷矩陣法,計算出特征向量。通過咨詢有關專家意見,確定標度準則見表1。

表1 準則——C4ISR作戰指揮系統

表1中,u1為指揮控制能力；u2為預警探測和監視能力；u3為電子進攻能力,u4為電子防御能力,u5為電磁兼容能力。

構造判斷矩陣A:

經檢驗,矩陣的隨機一致性比例RC＜0.1,矩陣具有滿意的一致性,無需調整。計算得出因素重要程度A=（0.42,0.10,0.26,0.16,0.06）T。

2.2 評價矩陣的確立

根據戰場電磁環境復雜的評估等級V={重度復雜v1,中度復雜v2,輕度復雜v3,不復雜v4}對應的威脅程度由v1至v4逐次遞減,可由以下隸屬函數來確定評價矩陣R:

根據實際作戰和試驗演練中各作戰指揮子系統作戰性能發揮的具體情況和專家意見,在（0,10]區間確定x的數值。表2為根據作戰訓練情況對C4ISR作戰指揮系統給出的評分。

表2 C4ISR作戰指揮系統評分

從而可以算出作戰指揮系統的評價矩陣:

依據此評價矩陣,用模型1、模型5計算出戰場電磁環境各評估等級在C4ISR作戰指揮系統上的隸屬度,如表3所示。

表3 戰場電磁環境等級隸屬度

如果把隸屬度最大的看作是最有可能的評估等級,那么用模型1得出的結論是:戰場電磁環境等級為中度復雜v2級,隸屬度為0.45；用模型5得出的結論是:戰場電磁環境等級為中度復雜v2級,隸屬度為0.673 8。根據文獻[4]對模糊評價模型的討論,可以確定用模型5對戰場電磁環境進行評價更為科學合理。

3 結束語

本文從主觀性上對戰場電磁環境復雜度進行了評估。以C4ISR作戰指揮系統為研究中心,選取指揮控制能力、預警探測和監視能力、電子進攻能力、電子防御能力和電磁兼容能力等5個方面作為評估指標,通過模糊綜合評估的方法實現了對戰場電磁環境復雜程度的定量描述,有助于部隊深化對復雜電磁環境的認識,提高部隊在復雜電磁環境下的訓練質量與訓練效益。

[1] 周泰文.模糊數學基礎簡明教程[M].武漢:華中理工大學出版社,1993.

[2] 王志剛,何俊.戰場電磁環境復雜性定量評估方法研究[J].電子信息對抗技術,2008,23（2）:50-53.

[3] 靳娜,婁壽春.基于模糊綜合評判的目標屬性識別模型研究[J].計算機仿真,2004,21（1）:35-37.

[4] 邢傳鼎,楊家明,任慶生,等.人工智能原理及應用[M].上海:東華大學出版社,2005.

[5] 楊曉麗,徐培培,楊建臻,趙光.基于模糊算法實現多因素綜合決策[J].西安電子科技大學學報,2000,27（2）:171-175.