基于云理論的航空兵電子戰作戰能力評估＊

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

作戰能力（combat capability），亦稱戰斗力，是武裝力量遂行作戰任務的能力。它主要是指武裝力量為執行一定作戰任務所需的“本領”或應具有的潛力。由人員和武器裝備的數質量、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［1］。航空兵電子戰是電子戰的重要組成，它在電子戰的發展史中一直占據著主要地位。航空兵電子戰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飛機自帶的自衛電子對抗設備。對于其作戰能力的劃分有4種標準：信息標準、能量標準、作戰運用和戰術標準，以及軍事和經濟標準［2～3］。除此之外，電子戰系統還必須滿足人們對軍用電子設備所提出的基本技術要求。

對航空兵電子戰作戰能力的評估，由于影響航空兵電子戰的因素很多，有定量的、定性的、技術上的、戰術運用上的，以及具體的戰場態勢等，因此傳統的評估技術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作戰能力進行評估，建立不確定性云模型，以解決評估中遇到的定性與定量轉換問題。

2 電子戰作戰能力評估標準

文獻［2］提出了四項電子戰評估標準，體現了電子戰特性。

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

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

3）作戰運用和戰術標準（Operational and Tactical Criteria）用以分析電子戰系統和技術如何成為軍事行動中的一個要素，并且在與電磁環境有關的軍事行動中，確定電子戰部隊和系統的作戰運用和戰術規范。

4）軍事和經濟標準（Military and Economic Criteria）用于比較電子戰技術和系統的費用與效能，并且在費效分析的基礎上，得出最優方案。

3 航空兵電子戰作戰能力分析指標體系建立

考慮到第二節中所提到的四項電子戰評估標準，并結合實際作戰中指揮決策人員對于決策信息的需求，構建了航空兵電子戰作戰能力指標體系，如圖1所示。

圖1 航空兵電子戰作戰能力指標體系

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）戰術運用上的評估指標α5

關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換模型，云的數組特征用期望值Ex、熵En、偏差D三個數值表征，它把模糊性和隨機性完全集成到一起，構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，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。（由期望和熵兩個數字特征便可確定具有正態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，期望值反應了相應的模糊概念的信息中心值，即我們所說的云重心位置，當期望值發生變化時，它所代表的信息中心值發生變化，云重心的位置也相應地改變。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分它們的重要性，即云重心高度反映了相應的云的重要程度，所以說，通過云重心的變化情況，可以反映出系統狀態信息的變化情況。

5 云重心作戰能力評估模型的建立

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

1）確定水平指標參數。由第2節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表1。

其中，aij為飛機處于狀態xi時，相對于指標aj的值。

表1 指標狀態表

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

其中，w1＝1，n為指標數，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。經計算求得wi，見表2。再將wi歸一化處理即可得到權重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

根據上述公式，從指標狀態表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）求加權綜合云重心向量［13］。由云重心T＝a×b，可得五維加權綜合云的重心向量為：T＝（0.100，0.128，0.138，0.168，0.207）。理想狀態加權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）。經歸一化后，表征系統狀態的綜合云重心向量均有大小、方向、無量綱的值（理想狀態下為特殊情況，即向量（0，0，…，0））。

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

經計算得加權偏離度θ＝0.269，即距離理想狀態下的加權偏離度為0.269。

6）用云模型實現評測的評語集。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的語言值標尺上，并且每個評語集都用云模型來實現，構成一個定性評測的云發生器，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”。該模型的結果表明，根據目前的態勢分析，以及我方作戰力量的實際情況，我方航空兵電子戰飛機具有針對該目標的電子進攻能力。

6 結語

在進行電子戰目標選擇時，航空兵電子戰指揮員必須時刻掌握我現有的電子戰能力，敵目標的電子特性，以及可能影響作戰能力的戰場環境，在整個作戰過程中實時做到“力所能及”。為此，本文在作戰能力評估準則的指導下，建立了航空兵電子戰作戰能力評估體系；并提出了一種基于云理論的電子戰作戰能力評估模型。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，為航空兵電子戰輔助決策提供一種新的思路。

［1］付東，等.作戰能力與作戰效能評估方法研究［J］.軍事運籌與系統工程，2006，20（4）：35～40

［2］Sergei A.Vakin，Lev N.Shustov，Robert H.Dunwell.電子戰基本原理［M］.北京：電子工業出版社，2004，5：72～195

［3］戴彤暉.電子干擾效果與效能評估的研究［J］.艦船電子工程，2009，29（3）：83～85

［4］溫浩.用神經網絡方法實現復合干擾效果評估［D］.西安：西安電子科技大學，2005，1：41～54

［5］張肅.雷達干擾效果評估的粗糙集方法［J］.航天電子對抗，2009，25（6）：27～29

［6］黃高明，等.雷達遮蓋性干擾效果評估度量方法研究［J］.現代雷達，2005，27（8）：10～13

［7］孫磊.基于云理論定性描述的入侵檢測系統［D］.蘭州：蘭州理工大學，2007，9：10～19

［8］李洪峰，等.基于云理論的炮兵作戰指揮穩定性評估［J］.兵工自動化，2007，26（7）：5～7

［9］郭戎瀟，夏靖波，王曉東.面向網絡中心戰的通信網作戰效能評估指標體系研究［J］.軍事運籌與系統工程，2010，24（01）：70～74

［10］王生，武俊.基于云理論和粗集的復雜電磁環境評估模型［J］.計算機與數字工程，2010，38（5）

［11］李洪峰，等.基于云理論的彈炮結合防空武器系統效能評估［J］.彈箭與制導學報，2008，28（4）：230～241

［12］李婧嬌，張友益，許劍，等.基于云理論的多功能電子戰系統作戰效能評估方法［J］.計算機與數字工程，2010，38（2）

［13］郭浩波，王穎龍.云理論在防空C3I系統效能評估中的應用［J］.戰術導彈技術，2006（3）：25～28