基于云理論的航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力評估＊

李 京 楊根源

（海軍航空工程學院5系1） 煙臺 264001）（海軍信息化專家委員會2） 北京 100073）

1 引言

作戰(zhàn)能力（combat capability），亦稱戰(zhàn)斗力，是武裝力量遂行作戰(zhàn)任務(wù)的能力。它主要是指武裝力量為執(zhí)行一定作戰(zhàn)任務(wù)所需的“本領(lǐng)”或應(yīng)具有的潛力。由人員和武器裝備的數(shù)質(zhì)量、編制體制的科學化程度、組織指揮和管理的水平、各種保障勤務(wù)的能力等因素綜合決定，也與地形、氣象及其它客觀條件有關(guān)［1］。航空兵電子戰(zhàn)是電子戰(zhàn)的重要組成，它在電子戰(zhàn)的發(fā)展史中一直占據(jù)著主要地位。航空兵電子戰(zhàn)主要包括專用偵察飛機、遠距離支援干擾飛機、隨隊支援干擾飛機和作戰(zhàn)飛機自帶的自衛(wèi)電子對抗設(shè)備。對于其作戰(zhàn)能力的劃分有4種標準：信息標準、能量標準、作戰(zhàn)運用和戰(zhàn)術(shù)標準，以及軍事和經(jīng)濟標準［2～3］。除此之外，電子戰(zhàn)系統(tǒng)還必須滿足人們對軍用電子設(shè)備所提出的基本技術(shù)要求。

對航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力的評估，由于影響航空兵電子戰(zhàn)的因素很多，有定量的、定性的、技術(shù)上的、戰(zhàn)術(shù)運用上的，以及具體的戰(zhàn)場態(tài)勢等，因此傳統(tǒng)的評估技術(shù)對于這樣的綜合性決策問題在量化評估指標后，失去了對事物評判時所具有的靈活性特點。本文采用云重心的評價方法對航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力進行評估，建立不確定性云模型，以解決評估中遇到的定性與定量轉(zhuǎn)換問題。

2 電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力評估標準

文獻［2］提出了四項電子戰(zhàn)評估標準，體現(xiàn)了電子戰(zhàn)特性。

1）信息標準（Information Criteria）用以描述干擾信號、系統(tǒng)造成電子戰(zhàn)目標信息損失的技術(shù)潛能。

2）能量標準（Energy Criteria）用以描述干擾信號、系統(tǒng)造成正在被干擾的電子目標的信息損失的實際技術(shù)能力，需要考慮干擾電子目標時的能量潛力。

3）作戰(zhàn)運用和戰(zhàn)術(shù)標準（Operational and Tactical Criteria）用以分析電子戰(zhàn)系統(tǒng)和技術(shù)如何成為軍事行動中的一個要素，并且在與電磁環(huán)境有關(guān)的軍事行動中，確定電子戰(zhàn)部隊和系統(tǒng)的作戰(zhàn)運用和戰(zhàn)術(shù)規(guī)范。

4）軍事和經(jīng)濟標準（Military and Economic Criteria）用于比較電子戰(zhàn)技術(shù)和系統(tǒng)的費用與效能，并且在費效分析的基礎(chǔ)上，得出最優(yōu)方案。

3 航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力分析指標體系建立

考慮到第二節(jié)中所提到的四項電子戰(zhàn)評估標準，并結(jié)合實際作戰(zhàn)中指揮決策人員對于決策信息的需求，構(gòu)建了航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力指標體系，如圖1所示。

圖1 航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力指標體系

1）時域上的評估指標α1

時域上主要考慮干擾機的引導時間Δtj，即從接收到目標輻射源信號至發(fā)出射頻干擾信號的時間。原則上引導時間越短越好，定義時域評估因子為α1＝1／Δtj。

2）頻域上的評估指標α2

當被干擾目標的工作頻率完全被干擾機頻率覆蓋時，認為此時的干擾效果最好。取干擾機工作的頻寬bJ與被干擾目標頻寬bR的比值作為干擾機頻域上的評估因子，即α2＝bJ／bR。

3）空間上的評估指標α3

干擾空間范圍包括干擾發(fā)射天線波束在空間的最大指向范圍ΩJ和在任意時刻干擾波束的覆蓋范圍θJ。干擾機在空間上的評估因子定義為α3＝（ΩJ＋θJ）／T，其中T為干擾天線旋轉(zhuǎn)周期。

4）能量上的評估指標α4

用天線能接收到的干擾信號功率與目標回波功率的比值來度量該指標，評估因子定義為α4＝1／KJ，其中KJ為被干擾目標正常工作的信干比。

5）戰(zhàn)術(shù)運用上的評估指標α5

關(guān)于以上指標的意義和推導可以參考溫浩［4］、張肅［5］和黃高明［6］的論文。

4 云理論介紹［7～8］

云是語言值表示的某個定性概念與其定量表示之間的不確定性轉(zhuǎn)換模型，云的數(shù)組特征用期望值Ex、熵En、偏差D三個數(shù)值表征，它把模糊性和隨機性完全集成到一起，構(gòu)成定性和定量相互間的映射。其中Ex是云的重心位置，標定了相應(yīng)的模糊概念的中心值，En是概念模糊度的度量，它的大小反映了在論域中可被模糊概念接受的元素數(shù)，即亦此亦彼性的裕度。D是云厚度的度量，是整個云厚度的最大值，它反映了云的離散程度。（由期望和熵兩個數(shù)字特征便可確定具有正態(tài)分布形式的隸屬云的期望曲線方程。）

云重心可以表示為T＝a×b，a表示云重心的位置，b表示云重心的高度，期望值反應(yīng)了相應(yīng)的模糊概念的信息中心值，即我們所說的云重心位置，當期望值發(fā)生變化時，它所代表的信息中心值發(fā)生變化，云重心的位置也相應(yīng)地改變。在一般的情況下，云重心的高度取常值（0.371），期望值相同的云可以通過比較云重心高度的不同來區(qū)分它們的重要性，即云重心高度反映了相應(yīng)的云的重要程度，所以說，通過云重心的變化情況，可以反映出系統(tǒng)狀態(tài)信息的變化情況。

5 云重心作戰(zhàn)能力評估模型的建立

當我方計劃利用電子戰(zhàn)飛機對某一目標進行電子進攻時，由于戰(zhàn)場環(huán)境的復雜性，以及自身電子戰(zhàn)力量在作戰(zhàn)過程中出現(xiàn)損耗，部分力量可能減弱或喪失戰(zhàn)斗力，如我干擾裝備就很可能因敵反輻射攻擊而遭到損壞，在后續(xù)的作戰(zhàn)進程中如不及時修復，將難以再發(fā)揮其應(yīng)有的戰(zhàn)斗力。因此，決策人員預(yù)計作戰(zhàn)過程中可能出現(xiàn)的作戰(zhàn)態(tài)勢為xi＝（x1，x2，x3），對我方作戰(zhàn)能力進行評估的具體步驟為：

1）確定水平指標參數(shù)。由第2節(jié)評估指標的量化方法可知各評估因子均為效益型指標，所以可以采用式（1）的標準化方法得到指標狀態(tài)表1。

其中，aij為飛機處于狀態(tài)xi時，相對于指標aj的值。

表1 指標狀態(tài)表

2）求各指標參數(shù)的權(quán)重［9］。權(quán)重的確定方法有很多，如德爾菲法、AHP法、PC-LINMAP耦合法、環(huán)比法和區(qū)間估計法等。為了盡量將定性與定量相結(jié)合，同時體現(xiàn)主觀與客觀信息，這里用式（2）確定權(quán)重。

其中，w1＝1，n為指標數(shù)，i為排隊等級，即對指標按其重要程度所作的一個排列，若認為指標可能處于同一等級，i可取相同值。此處的各項指標等級排隊依靠的是專家咨詢法。經(jīng)計算求得wi，見表2。再將wi歸一化處理即可得到權(quán)重W＊i。

表2 指標排隊等級及wi值

3）求各指標的云模型［11］。在評估指標體系中，如果既有精確數(shù)值型表示的，又有用語言值來描述的，提取n組樣品組成決策矩陣，那么n個精確數(shù)值型的指標就可以用一個云模型來表示，其中

同時每個語言值型的指標都可以用一個云模型來表示，那么n個語言值（云模型）表示的一個指標就可以用一個一維綜合云來表征。其中

根據(jù)上述公式，從指標狀態(tài)表1中求出各指標的云模型期望值和熵如表3所示。

表3 各指標云模型的期望值和熵

4）求加權(quán)綜合云重心向量［13］。由云重心T＝a×b，可得五維加權(quán)綜合云的重心向量為：T＝（0.100，0.128，0.138，0.168，0.207）。理想狀態(tài)加權(quán)綜合云的重心向量為：To＝（0.15，0.18，0.18，0.25，0.25）。

綜合云重心向量進行歸一化，得到向量TGi＝（0.333，0.289，0.233，0.328，0.172）。經(jīng)歸一化后，表征系統(tǒng)狀態(tài)的綜合云重心向量均有大小、方向、無量綱的值（理想狀態(tài)下為特殊情況，即向量（0，0，…，0））。

5）計算加權(quán)偏離度。把各指標歸一化之后的向量值乘以其權(quán)重值，然后再相加，取平均值后得到加權(quán)偏離度θ（0≤θ≤1）的值

經(jīng)計算得加權(quán)偏離度θ＝0.269，即距離理想狀態(tài)下的加權(quán)偏離度為0.269。

6）用云模型實現(xiàn)評測的評語集。采用由十一個評語所組成的評語集：

V＝（V1，V2，…，V11）＝（理想，極好，非常好，很好，較好，一般，差，較差，很差，非常差）

將十一個評語置于連續(xù)的語言值標尺上，并且每個評語集都用云模型來實現(xiàn)，構(gòu)成一個定性評測的云發(fā)生器，如圖2所示。

圖2 定性評測曲線

將θ值與定性評測曲線進行比較，得到評估結(jié)果的定性表示為“介于非常好和很好之間，傾向于很好”。該模型的結(jié)果表明，根據(jù)目前的態(tài)勢分析，以及我方作戰(zhàn)力量的實際情況，我方航空兵電子戰(zhàn)飛機具有針對該目標的電子進攻能力。

6 結(jié)語

在進行電子戰(zhàn)目標選擇時，航空兵電子戰(zhàn)指揮員必須時刻掌握我現(xiàn)有的電子戰(zhàn)能力，敵目標的電子特性，以及可能影響作戰(zhàn)能力的戰(zhàn)場環(huán)境，在整個作戰(zhàn)過程中實時做到“力所能及”。為此，本文在作戰(zhàn)能力評估準則的指導下，建立了航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力評估體系；并提出了一種基于云理論的電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力評估模型。通過實例分析表明，該模型可以為指揮員決策提供比較可靠的科學依據(jù)，為航空兵電子戰(zhàn)輔助決策提供一種新的思路。

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