地面電子對抗裝備損傷樹構建研究

蘇周 劉飛 趙強 石晶

摘? 要：本文分析了地面電子對抗裝備戰場損傷研究的意義與現狀，簡要介紹了損傷樹分析法。針對地面電子對抗裝備戰場損傷分析問題，采用損傷樹分析方法，對裝備進行了功能結構劃分和規范化重構，把裝備劃分為機動功能、偵察功能、干擾功能三大功能子系統，構建了裝備偵察和干擾等主要功能損傷樹，最后通過典型地面電子對抗裝備的模擬損傷樹分析，為裝備戰場損傷分析提供應用參考。

關鍵詞：損傷樹分析? 電子對抗裝備? 戰場損傷評估及修復? 故障樹分析

中圖分類號：TB114 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）04（c）-0145-04

Study on Damage Tree Construction of Land-Based Electronic Warfare Equipment

SU Zhou? LIU Fei? ZHAO Qiang? SHI Jing

（Air Force Early Warning Academy， Wuhan， Hubei province， 430019 China）

Abstract： This paper analyzes the significance and current situation of battlefield damage research of ground electronic countermeasure equipment， and briefly introduces the damage tree analysis method. Aiming at the problem of battlefield damage analysis of ground electronic countermeasure equipment， the damage tree analysis method is used to divide and reconstruct the functional structure of the equipment. The equipment is divided into three functional subsystems： maneuver function， reconnaissance function and jamming function， and the main functional damage tree of equipment reconnaissance and jamming is constructed. Finally， through the simulation damage tree analysis of typical ground electronic countermeasure equipment， it provides application reference for battlefield damage analysis of equipment.

Key Words： DTA; Electronic warfare equipment; BDAR; FDA

1? 引言

近幾場局部戰爭表明，信息化條件下，電子對抗是快速破壞敵方作戰體系的尖刀利器，因而電子對抗裝備將始終處于高精度、高殺傷、強對抗武器的威脅之下，已成為敵人打擊的重點目標。為提高戰時電子對抗裝備的戰場生存能力，確保裝備作戰效能的持續輸出，需要快速高效地開展精準化裝備戰場搶修。戰場搶修，即戰場損傷評估與修復（BDAR，Battlefield Damage Assessment and Repair）是指戰場上對武器裝備進行快速損傷定位和損傷等級評估，并根據需要，運用應急措施快速修復損傷部位，使之恢復當前任務所需工作狀態或自救的一系列活動。

成功的戰場搶修可以使受損裝備恢復所需作戰能力，是裝備戰斗力的“倍增器”。根據第二次世界大戰及之后的多次局部戰爭經驗，在作戰環境下損傷裝備能否得到及時處理與修復成為制約作戰任務能否完成的關鍵因素。從20世紀70年代后期開始，以美、英、德等為代表的發達國家開展了關于戰場損傷評估及修復的研究工作，并取得一系列應用成果。

我軍長期以劣勢裝備對敵優勢裝備作戰，一貫重視研究與實施戰場搶修，素有戰場搶修的優良傳統，從20世紀80年代后期開始開展戰場損傷評估及修復的相關研究。在戰場損傷評估與修復中，戰場損傷分析是后續工作的前提，因此，本文開展電子對抗裝備損傷樹構建研究，為戰場損傷分析奠定基礎。

2? 損傷樹分析方法

戰場損傷分析的主要內容包括：基本功能項目分析、損傷模式及影響分析、損傷樹分析、戰場損傷定位分析、修復方法分析、搶修資源分析等，其中損傷樹分析是戰場損傷分析的重要環節。損傷樹分析法是基于故障樹分析法（FTA，Fault Tree Analysis）發展而來的，是裝備戰場損傷研究的基本方法之一。

2.1 故障樹分析

故障樹分析最早是由美國貝爾實驗室于1961年提出的一種定性定量相結合的可靠性分析方法[1]。故障樹是表示裝備部件或系統的故障與故障原因及其相互關系的一種邏輯因果關系圖，其形態呈倒立的樹狀結構[2]。通過故障樹的邏輯關系圖，可以分析確定裝備故障產生原因的各種組合及其發生概率。故障樹分析利用圖形化的演繹方法，針對某個不希望的故障事件進行推理分析，找出導致故障的全部原因。既可以反映出導致故障發生的硬件、軟件、環境和人為因素的影響;也可以反映出單元故障或單元故障組合的影響;同時能將中間過程清楚表示出來。

2.2 損傷樹分析

損傷樹分析技術主要借鑒了故障樹分析方法，二者的建模過程和分析方法比較類似，甚至可以直接建立從故障樹到損傷樹的映射關系。但二者也有顯著區別，故障樹主要針對由內部原因導致的裝備故障，應用于裝備故障和非戰斗損傷分析，而損傷樹主要針對由外部戰場威脅導致的裝備損傷，應用于裝備戰斗損傷事件分析。

損傷樹分析方法以損傷樹為工具，分析系統發生損傷的各種途徑和過程。分析目的是尋找導致頂事件發生的原因事件或原因事件組合，即識別導致頂事件發生的所有損傷模式。進行損傷樹分析前，首先要在損傷模式及影響分析的基礎上建立裝備損傷樹。損傷樹是用來描述裝備系統的特定損傷模式（不希望發生事件）與它的各個子系統或各個部件的損傷模式之間的關聯與因果邏輯關系的倒立樹狀邏輯圖。目的是表明裝備組成部分的損傷或它們的組合將導致裝備整體發生一種給定損傷，或裝備的某一種損傷可以由哪些部件損傷引起[3]。在某一損傷樹的基礎上，針對損傷事件，自上而下進行分析，可以進行損傷定位分析，進而可以針對性的查找損傷原因，確定修復方法和順序。

2.3 損傷樹結構

損傷樹模型的結構由事件、邏輯門和轉移符號組成。在損傷樹中，各種損傷狀態或完好狀態統稱為事件，事件可分為底事件、結果事件和特殊事件。邏輯門用來描述事件之間的與或非等邏輯關系，包括與門、或門非門等基本邏輯門和一些條件特殊門。轉移符號是為了避免畫圖時重復并使圖形簡明而設置的符號。

3? 損傷樹構建

3.1 結構劃分

裝備型號繁多，根據不同的用途，功能結構劃分方法也各不相同。以典型地面電子對抗裝備為例，進行功能子系統劃分。地面電子對抗裝備在戰場上基本功能是機動、偵察、干擾，當然，指揮、控制、通信等功能也十分重要。可以對電子對抗類裝備進行結構規范化重構，對裝備物理結構和功能結構分解，形成模塊化模型，便于戰場損傷分析和搶修保障。系統各子系統之間具備一定獨立性，根據戰場需求不同，裝備受損后，只需具備偵察和干擾的核心功能，裝備仍具備一定作戰能力，以下對裝備各分系統進行功能劃分描述，重點對偵察分系統和干擾分系統損傷樹分析。

3.2 機動功能分系統

機動功能是車載裝備的基本功能之一，裝備根據作戰需求進入戰場指定位置，或根據任務變化在不同陣地之間轉移，都需要機動能力作為基礎。普通車載裝備一般為車輛底盤加作戰功能單元的結構組成，裝備機動能力損傷源于載車車輛受損，關于車輛損傷分析的文獻較多[4-6]，這里不再贅述。

3.3 偵察功能分系統

典型地面電子對抗裝備的偵察功能由偵察設備完成，如圖1所示，包括天線、接收機、偵察信號處理和分析設備、情報分析設備、測向設備、顯示存儲設備、控制設備等[7]。其中天線用于電磁波的接收;接收機一般采取超外差體制，用于對信號進行濾波、放大、混頻等處理;信號處理和分析設備用于完成信號技術參數檢測;測向設備用于檢測信號來波方位;情報分析設備綜合技術參數和方位信息生成情報;顯示存儲設備用于偵察結果記錄和顯示;控制設備起到協調、開關、控制的作用。

裝備發生戰場損傷導致偵察功能受損后，直接現象是可見的部件外觀損傷或偵察結果顯示異常。偵察功能是通信對抗裝備的核心功能，作為裝備一級子系統，偵察系統損傷事件可由一系列子事件導致。本文以“無法正常偵察”為例，對偵察系統建立損傷樹如圖2所示，損傷樹中定義了相應損傷事件名稱與上下層損傷事件之間的邏輯關系。

3.4 干擾功能分系統

典型地面電子對抗裝備的干擾功能由干擾設備完成，如圖3所示，包括天線、偵察引導設備、干擾信號產生設備、功率放大器、控制設備等。其中偵察引導和干擾可用同一副天線，也可用不同天線;引導設備用于截獲目標信號、分析參數，為干擾設備提供樣式參數信息，并及時調整干擾策略和參數;干擾信號產生設備根據干擾樣式和參數設置產生激勵信號;功率放大器用于將小功率干擾激勵信號放到足夠大的功率電平;控制設備根據目標參數形成干擾決策，對干擾資源進行優化配置，最大限度發揮干擾機性能。

以無法發射干擾為例，建立干擾系統損傷樹，如圖4所示。

4? 應用示例

某型地面電子對抗裝備，戰前進行了全面的維護保養和性能檢測，戰場修理機構配有陣地修理小組，負責本陣地裝備的戰場搶修，配置戰場搶修工具箱和易損備件;后方設有野戰修理機構，負責修理陣地不能完成搶修的電子對抗裝備。該型裝備作戰任務包括陣地轉移、信號偵察、實施干擾，以干擾為例進行分析。

裝備出現無法正常實施干擾現象后，按照圖4所示的裝備干擾系統損傷樹進行損傷定位分析。事件“無法正常干擾”有4個下層原因事件“天線系統損壞”“偵察引導設備損壞”“功放損壞”“干擾信號產生設備損壞”，4個事件相互獨立，分別確定其是否損壞。發現損壞部位后再確定下層原因，直至確定最終損傷部位為止。完成損傷定位后，再根據損傷程度進行損傷評估，進行搶修決策，并實施戰場搶修。

5? 結語

針對地面電子對抗裝備戰場損傷分析問題，介紹了損傷樹分析法和損傷樹構建方法，為裝備戰場損傷評估的實施奠定了良好的基礎。從作戰需求出發， 把裝備劃分為機動功能、偵察功能、干擾功能三大功能子系統，全面反映了地面電子對抗裝備的功能特性。根據功能損傷樹構建方法，以典型地面電子對抗裝備為例，在深入分析子系統的結構及功能特征的基礎上，構建了偵察和干擾功能子系統損傷樹，為地面電子對抗裝備的損傷樹分析提供了應用場景。

參考文獻

[1] 羅承昆，陳云翔，何楨，等.基于故障樹分析的航空裝備體系結構貢獻率評估方法[J].國防科技大學學報，2021，43（1）：155-162.

[2] 王朕，秦亮，張文廣，等.電子設備故障診斷與維修技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2018.

[3] 石全，王廣彥，胡起偉，等.裝備戰場損傷建模與仿真技術[M].北京：國防工業出版社，2019.

[4] 董國疆，顏峰，韓杰，等.車輛懸架零部件載荷譜提取方法研究[J].振動與沖擊，2021，40（2）：103-110.

[5] 張魯江.車輛碰撞事件與碰撞損傷的檢測方法[J].計算機系統應用，2020，29（11）：157-162.

[6] 薛隆海. 淺談故障樹在汽車故障診斷中的應用[J]. 山西電子技術，2020（5）：40-42.

[7] 鄧兵，張韞，李炳榮. 通信對抗原理及應用[M]. 北京：電子工業出版社，2017.