電子對抗作戰效能評估技術研究

陳 寧，權冀川

(陸軍工程大學，江蘇 南京 210007)

0 引 言

電子對抗即電子戰，是現代戰場上爭奪制信息權的一種很重要的作戰樣式。近年來，以美國為首的各軍事強國，積極謀劃塑造電磁頻譜優勢，電子戰的理念、技術和裝備不斷迭代發展，電子戰領域的競爭也愈發激烈。研究電子對抗作戰效能評估技術，對有效指引電子戰建設發展方向、把握現代戰爭制勝機理、創新戰法運用具有重要意義。

作戰效能是指武器或者武器系統在作戰中發揮作用的有效程度。作戰效能評估是指采用量化計算方法或綜合評價方法衡量該有效程度的發揮情況以及作戰任務的完成情況。

1 電子對抗作戰效能評估的主流方法

隨著國內外學者對電子對抗作戰效能評估研究的不斷深入，該領域逐漸形成了以解析法、統計法、仿真法、綜合評價法為代表的4類主流的效能評估方法，如圖1所示。

圖1 電子對抗作戰效能評估主流方法

1.1 解析法

解析法是利用特定的解析公式對電子對抗作戰效能進行定量分析的方法。其評估過程為：將電子對抗作戰效能的各項指標進行量化處理，根據各指標與電子對抗作戰效能的關系選擇合適的解析公式，而后將數值代入公式求解，得出作戰效能值。其優點是能夠將系統內各種關系用公式表述出來，容易理解和計算，應用起來也較為方便；缺點是可解析考慮的因素不夠全面，如人為因素、環境因素、指揮員素養等因素對電子對抗作戰效能影響很大但量化卻很困難。典型的解析法計算模型包括蘭徹斯特方程和ADC分析法(也稱為WSEIAC模型)等。其中，ADC分析法應用最廣泛，是由美國工業界武器系統效能咨詢委員會(WSEIAC)提出的，將系統效能定義為系統可用度、可信性與系統固有能力的乘積，即=。用于電子對抗作戰效能評估時，表示電子對抗力量在任意時刻可以正常執行任務的概率，是開始執行任務時的系統狀態；表示電子對抗力量在特定的作戰條件下，處于正常工作或完成作戰任務的概率；指電子對抗力量在作戰條件確定的情況下完成作戰任務的概率。ADC分析法構建的指標體系概念清晰，為電子對抗作戰效能評估提供了一個基本框架，便于拓展和改進。文獻[3]～[4]采用該方法對雷達對抗系統作戰效能進行了評估。

1.2 統計法

統計法即運用數理統計的方法，對試驗、訓練、演習和實戰過程中獲得的大量電子對抗作戰數據進行統計、分析，從而得到電子對抗作戰效能評估結論。該方法屬于事后評估，其優點是可依據大量數據資料，能夠定量分析電子對抗系統性能、戰術戰法運用等因素對電子對抗作戰效能的影響，得出的評估結論有很高的可信度。例如，文獻[5]基于戰損數據，將己方戰損飛機數量作為評價雷達干擾有效性的重要指標，利用統計法進行評估。該類方法的缺點也很明顯，必須依賴大量的電子對抗數據作為支撐，實際數據非常昂貴，需要投入大量的人力、物力才能收集到，涉及到演習或實戰的數據由于保密性要求可能無法獲取；而且對于快速發展的現代電子對抗作戰，基于已有數據得到的評估結果的適用性有待考證；同時，該方法只能用于事后評估，無法為正在研制的電子對抗系統提供效能評估結果。

1.3 仿真法

仿真法以評估實物或計算機仿真模型為實驗手段，對電子對抗作戰效能進行仿真實驗，從而得出評估結論。文獻[6]～[8]采用仿真法，對多機協同、多平臺協同等復雜場景下電子戰系統的效能進行評估。該類方法的優點是實驗成本低、演示過程直觀形象，可利用計算機強大的算力對復雜的電子對抗系統進行效能評估，同時可針對不同作戰場景進行多次仿真，為作戰運用提供理論依據。其缺點是電子對抗作戰仿真模型的建立需要多領域知識和大量的基礎數據為依托，模型的可靠性、可信性很難驗證和確認；同時，仿真建模時做了近似處理，對人為因素、作戰環境的不確定性等不可控因素一般會忽略或簡化處理，從而可能導致仿真結果與現實情況產生較大差距。

1.4 綜合評價法

綜合評價法是針對電子對抗作戰效能指標體系結構復雜且相互影響，需要對不同類型指標采用相應的理論方法進行計算處理，并按一定的組成結構進行綜合衡量而采用的方法。典型的方法包括模糊綜合評判法、層次分析法、灰色關聯評價法、人工神經網絡方法等，這些方法在電子對抗作戰效能評估領域應用廣泛。文獻[9]采用模糊層次分析法對戰區體制下野戰電子防空體系的作戰效能進行了評估，評估體系有較強的科學性和合理性，但由于專家評價的片面性和作戰經驗不足等原因，存在諸多不確定因素。文獻[10]采用灰色關聯分析理論和層次分析法賦權相結合的方法，對合成部隊的電子對抗能力進行評估，但其主要是對能力的靜態評估，能否適應作戰實際還需要驗證。文獻[11]采用遺傳算法優化小波神經網絡的評估模型，對電子戰無人機作戰效能進行評估，克服了主觀賦權的弊端，提高了神經網絡的收斂速度和評估精度。

2 電子對抗作戰效能評估技術的分類

對技術進行合理的梳理與類別劃分有助于更好地理解與把握已經形成的總體研究態勢。結合當前電子對抗作戰效能評估理論、方法與實踐研究的進展動態，可以依據不同的分類準則，將正在開展的技術研究分為不同的類別，分類方式如圖2所示。

圖2 電子對抗作戰效能評估技術的分類

2.1 根據效能評估的應用時機分類

根據效能評估的應用時機，可將電子對抗作戰效能評估技術分為在線評估和離線評估2類。在線評估是在電子對抗行動實施過程中，對該行動的作戰效能同步進行評估，得出評估結論，是一種實時或近實時的評估。離線評估，也稱事后評估，是在電子對抗任務或者作戰行動完成后，對電子對抗作戰效能整體發揮情況進行評估，是非實時的評估。文獻[5]在研究雷達干擾作戰效能評估問題時，將在線評估技術分為間接在線評估和直接在線評估。間接在線評估指通過研究與雷達相關聯的武器系統在受到雷達干擾時的反應變化，間接地評估雷達的干擾效能。直接在線評估指直接分析受到干擾后雷達工作狀態的改變情況，從而得出評估結論。在線評估結果反映了實時交戰的態勢，能夠為指揮員提供實時的決策依據。文獻[12]采用離線評估方式，在對仿真結果進行統計分析的基礎上，提出了對抗雷達導引頭的有源無源復合干擾方法。

2.2 根據效能評估的應用場合分類

根據效能評估的應用場合，可將電子對抗作戰效能評估技術分為平時對抗效能評估和戰時對抗效能評估2類:

(1) 平時對抗效能評估

平時對抗效能評估技術又可分為理論研究、仿真實驗、部隊訓練等類別，其共同點是對手的作戰能力數據通過假想確定，在評估雙方作戰數據已知的情況下進行評估。

理論研究是根據雙方電子對抗裝備、人員編制和戰法運用等情況，設計作戰效能評估指標，選擇合適的評估方法，評估電子對抗作戰能力。如文獻[13]在研究機載電子對抗作戰效能問題時，采用層次分析法構建作戰效能評估的指標體系，提出了一種基于三角模的電子對抗系統灰色模糊綜合評價模型，并以進攻作戰效能為例，驗證了模型的可行性。

仿真實驗評估采用仿真法得出評估結論，可分為計算機仿真評估、半實物仿真評估和全實物仿真評估3類。文獻[14]～[18]采用計算機仿真評估方法驗證了雷達干擾的效能評估模型，對裝備性能評估和作戰籌劃有一定的參考價值。文獻[19]在評估電子戰裝備告警偵察能力時，采用半實物仿真評估方法，將裝備物理實體接入仿真系統，通過分析裝備的響應數據開展作戰效能評估，具有較高的置信度。全實物仿真評估一般在外場模擬的作戰環境中進行，逼真度最高，一般用于裝備實驗和測試評估。

部隊訓練評估針對日常訓練、演習演練等軍事活動積累的大量實際對抗數據，運用統計法對人員、裝備及人裝結合的電子對抗效能進行評估。該類評估一般用于部隊軍事訓練考評和戰法研究創新，如文獻[20]對通信對抗部隊訓練水平進行的評估。

(2) 戰時對抗效能評估

戰時對抗效能評估技術又可分為戰前預評估、基于雙方作戰系統的對比評估、在線評估、基于戰場感知數據的精確評估、事后評估。由于戰時敵方裝備數量及性能參數可能是未知的，需根據偵察感知、情報獲取等作戰行動數據分析評估電子對抗作戰效能。戰前預評估對已獲取的敵方電子對抗力量數據進行評估分析以選擇最合適的對抗方案，如文獻[22]基于偵察得到的敵超短波通信信號建立仿真計算模型，通過仿真模擬選擇合適的干擾樣式，為艦載超短波通信對抗作戰運用提供數據參考。基于雙方作戰系統的對比評估是針對有、無電子對抗2種情況間接評估電子對抗作戰效能。基于戰場感知數據的精確評估是依據電子偵察獲取的敵方電磁信號數據進行的電子對抗效果評估。在線評估和事后評估不再贅述。

2.3 根據效能評估針對的電子對抗行動分類

根據效能評估針對的電子對抗行動分類，可將電子對抗作戰效能評估技術分為電子進攻評估、電子防御評估、電子支援評估3類。電子進攻評估主要是對電子對抗力量的電子干擾能力、電子壓制能力、電子欺騙能力、反輻射攻擊能力等方面進行的評估，如文獻[23]利用ADC分析法對分布式無人機電子干擾系統干擾效能進行的評估。電子防御評估主要是對電子對抗力量的隱蔽能力、抗干擾能力、受損恢復能力、信息保密能力等方面進行的評估，如文獻[24]利用外場實驗和仿真實驗相結合的方法對艦載近程防御雷達抗干擾效能進行的評估。電子支援評估主要是對電子對抗力量的電子偵察能力、通信保障能力、情報分析處理能力、威脅識別預警能力等方面進行的評估，如文獻[25]中基于欠定盲信號分解的電子偵察仿真、文獻[26]中基于過程中心法和信息能力的電子偵察系統作戰效能評估、文獻[27]中基于WSEIAC模型的電子偵察指標體系研究，都屬于該類評估。

2.4 根據效能評估所處的細分專業領域分類

根據效能評估所處的細分專業領域，可將電子對抗作戰效能評估技術分為雷達對抗效能評估、通信對抗效能評估和光電對抗效能評估。雷達對抗和通信對抗效能評估都可通過分析敵方系統的反饋信息來評估對抗效能，可實現直接在線評估，如文獻[28]中美軍提出的從籌劃建設到作戰實施的全過程通信對抗效能評估方法體系，就涵蓋了戰前預評估、在線評估和事后評估。而光電對抗效能評估針對的光電對抗裝備多以被動工作模式為主，不輻射電磁信號，因此無法獲得敵方光電系統工作的反饋信息；但可根據其關聯的武器系統的作戰情況進行間接在線評估，如文獻[29]通過計算機仿真實驗，以脫靶量為參考指標建立的戰斗機末端光電對抗仿真模型。

2.5 根據效能評估方法的客觀程度分類

根據效能評估方法的客觀程度，可將電子對抗作戰效能評估技術分為定性評估、定量評估和綜合評估。定性評估通過對電子對抗作戰行動的特性描述和材料分析，制定定性的評估標準并進行評價。常用的方法如德爾菲法，通過多輪次的專家咨詢與反饋迭代形成符合大多數專家意見的電子對抗作戰效能評估結果。定量評估是基于獲取的實際數據，根據某一特征將數據量化并通過計算量化指標對電子對抗效能進行評估。綜合評估是定量評估與定性評估相結合的方法，如文獻[30]在研究空降兵電子對抗作戰效能問題時，采用定量評估方法對行動部署、裝備性能等方面的數據進行分析和量化計算，而后通過咨詢專家和部隊指揮員的定性評估方式確定各指標權重，最后綜合得出評估結論。

3 電子對抗作戰效能評估面臨的難題

近年來，隨著電子對抗效能評估在電子戰中發揮著越來越重要的作用，其相關理論和方法取得了長足的進步。但在電子對抗領域，美國等發達國家軍隊相繼提出了認知電子戰、算法戰、馬賽克戰等作戰理論，促使電子戰作戰樣式不斷改變。同時高速發展的前沿技術與緊跟變化的戰爭形態相互融合，現代電子戰已呈現高度聯合、網絡化、智能化等特點，使得電子對抗效能評估過程涉及因素的復雜程度更高，評估難度更大，評估的可信度、適用性、可操作性都有待提高。主要面臨以下難點問題：

(1) 電子對抗系統的高度聯合使得評估復雜化。隨著電子戰技術、裝備和作戰理念的不斷發展，電子對抗更趨體系化作戰，是多系統相互協同的作戰，如美國提出的分布式作戰概念、俄羅斯提出的混合戰理念，使得影響電子對抗作戰效能的因素更多，各因素之間耦合更緊密、關系更復雜，傳統效能評估方法的單一運用已無法適應現代電子戰的評估。

(2) 戰場的未知性和復雜性導致評估數據獲取困難。現代戰場，隱身作戰體系的攻防更趨于電磁隱身，低至零功率電子對抗手段成為各國未來電子對抗能力建設重點，戰場信息的獲取將更加困難。同時受戰場復雜電磁環境的影響，針對目標特征數據的篩選和評估更加困難。

(3) 現代戰爭的快節奏對評估實時性、有效性提出更高要求。現代戰場瞬息萬變，尤其是各種智能化武器裝備的大量運用，借助機器速度已大大加快了戰爭節奏。作戰效能評估作為輔助決策的重要手段，其實時性和有效性必須滿足作戰需要。而傳統評估技術多以事后評估為主，如何實現在線評估還存在諸多問題。

(4) 電子戰理論和技術的發展變化急需創新的評估技術與之相適應。美軍軍事文化帶有濃重的技術制勝色彩，其通過理論創新、制定戰略、頒布法規等措施強力推進電子戰技術的發展。同時，各類系統化、網絡化、認知化、分布式、抵近式電子戰系統的相繼投入使用也導致戰爭形態發生較大變化。而傳統的評估技術已經不能滿足現代電子戰效能評估的需要，急需評估技術的同步創新。

4 電子對抗作戰效能評估研究的發展趨勢

隨著電子對抗本身復雜性的不斷增強，當前有限的研究成果越來越難以客觀全面地評估電子對抗效果。而隨著各種電子戰新技術的不斷更新迭代以及電子對抗作戰效能評估實踐的深入發展，該領域逐漸涌現出了一些新的有價值的研究方向，值得我們重點關注。

4.1 基于體系對抗背景的效能評估

現代戰爭的演變，使得陸、海、空、天、電、網不再是單獨的作戰域，而是耦合緊密、既有聯合又有沖突的統一體系。美軍更是提出了“聯合全域作戰”的概念。因此，現代戰場上的電子對抗作戰效能評估已不僅僅是對單一裝備、單一系統的效能評估，而是涉及多作戰領域、龐雜數據評估的完整作戰體系，是一個“復雜巨系統”。同時，體系對抗背景下的電子對抗作戰效能評估，更應關注電子對抗的輔助決策以及對整個聯合作戰的貢獻度。如文獻[35]介紹的基于“研討廳”機制的方法，可以完成電子對抗作戰效能的預測，其結果可輔助戰役或戰斗層面的指揮決策問題。

4.2 基于人工智能技術的效能評估

隨著現代電子對抗過程日趨復雜，電子對抗作戰效能評估需處理的數據也越來越繁雜。同時，電子對抗裝備更新換代較快，戰場上隨時可能面臨未知的裝備，致使現有的以敵方裝備參數已知為前提的評估技術越來越無法適應。對此，部分學者開始將人工智能相關技術應用到電子對抗作戰效能評估領域。例如，機器學習方法可以處理復雜數據且能發現其中隱藏的規律，是一種智能的數據分析工具，對于效能評估技術的發展有較強的促進作用。文獻[36]～[37]運用徑向基函數神經網絡算法和支持向量機算法，取得了較好的評估效果。而針對未知裝備的問題，人工智能領域出現的遷移學習、零樣本學習等識別算法，將成為解決問題的有力工具。

4.3 基于實時在線交互的效能評估

現有的電子對抗作戰效能評估技術大多屬于第三方評估，即需要敵方電子對抗裝備的性能參數、工作狀態等信息作為評估的指標數據。然而在實際交戰過程中，這些數據很難獲取，使得現有的評估方法在戰時使用時受到很大限制。如果基于實時在線交互進行效能評估，就能在很大程度上有效解決該問題。但國內對在線評估的研究很少，能查閱到的文獻[5]、[38]～[40]也只是進行了理論上的闡述，缺少實踐應用的探索。而美軍自提出認知電子戰概念以來，已有多個投資項目應用了在線評估方法，部分成熟的認知電子戰系統已投入使用。圖3展示了包含干擾效果在線評估的認知電子戰系統的組成框圖。由此可見，基于實時在線交互的效能評估技術將成為電子對抗作戰效能評估的重要發展方向。

圖3 包含干擾效果在線評估的認知電子戰系統組成框圖

4.4 基于電磁頻譜優勢的效能評估

美國國防部在2020年10月29日發布了《Electromagnetic spectrum superiority strategy》(《電磁頻譜優勢戰略》)報告，制定了美軍電磁頻譜(EMS)能力的發展路徑和長遠規劃。美軍作為全球電磁作戰領域的先驅者，其理論和技術方面的創新對電子對抗效能評估技術的發展有一定的指導意義。文獻[43]～[44]從美軍電磁頻譜戰發展的角度對該報告進行了解讀，美軍為實現電磁頻譜作戰5大戰略而明確了18個具體目標，部分目標的實現需要相關評估技術作為支撐，對評估技術的發展也有一定啟示作用(見表1)。

表1 《電磁頻譜優勢戰略》的戰略目標及啟示

例如：美軍要求電子戰系統能夠在復雜的作戰環境中感知、評估、共享、機動和生存，這就需要評估過程中的先進數據獲取技術做支撐；大國競爭的EMS能力、加強與盟國和伙伴的接觸、互操作性和能力等目標，要求評估系統的模塊化、互操作性和可編程性；強大的電磁作戰管理(EMBM)能力、現代化EMS實時、虛擬、建設性測試等目標，要求評估系統的高保真性、實時性。綜合而言，隨著美軍《電磁頻譜優勢戰略》的持續推進，電子對抗效能評估技術將在以下方面重點發展：更高效的數據挖掘、融合處理技術；評估系統的標準化、模塊化設計，確保互操作性和接入能力；戰場評估的實時性、可視性、預測性，滿足戰場態勢展示和輔助決策的需要；高保真、高保密性的建模仿真技術及設施的發展，確保日常訓練評估更趨實戰。

5 結束語

電子對抗作戰效能評估技術的研究不僅對電子對抗技術發展和裝備研發有促進作用，同時也在現代電子戰中發揮重要作用。本文系統全面地綜述了電子對抗作戰效能評估技術的發展情況，介紹了主流評估方法及其優缺點，同時根據不同分類準則，對評估技術進行了分類，梳理了各類技術在文獻中的應用情況，最后在分析現階段評估難點問題的基礎上，對評估技術的發展趨勢進行了詳細的探討。本文的研究和思考，對于了解和把握電子對抗作戰效能評估技術發展的當前狀況和未來方向有較強的參考和借鑒作用。