李 京 楊根源

（海軍航空工程學(xué)院5系1） 煙臺(tái) 264001）（海軍信息化專家委員會(huì)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(xué)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(jī)、遠(yuǎn)距離支援干擾飛機(jī)、隨隊(duì)支援干擾飛機(jī)和作戰(zhàn)飛機(jī)自帶的自衛(wèi)電子對(duì)抗設(shè)備。對(duì)于其作戰(zhàn)能力的劃分有4種標(biāo)準(zhǔn)：信息標(biāo)準(zhǔn)、能量標(biāo)準(zhǔn)、作戰(zhàn)運(yùn)用和戰(zhàn)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及軍事和經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)［2～3］。除此之外，電子戰(zhàn)系統(tǒng)還必須滿足人們對(duì)軍用電子設(shè)備所提出的基本技術(shù)要求。

對(duì)航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力的評(píng)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(yùn)用上的，以及具體的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)等，因此傳統(tǒng)的評(píng)估技術(shù)對(duì)于這樣的綜合性決策問(wèn)題在量化評(píng)估指標(biāo)后，失去了對(duì)事物評(píng)判時(shí)所具有的靈活性特點(diǎn)。本文采用云重心的評(píng)價(jià)方法對(duì)航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估，建立不確定性云模型，以解決評(píng)估中遇到的定性與定量轉(zhuǎn)換問(wèn)題。

2 電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

文獻(xiàn)［2］提出了四項(xiàng)電子戰(zhàn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)了電子戰(zhàn)特性。

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

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

3）作戰(zhàn)運(yùn)用和戰(zhàn)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（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(dòng)中的一個(gè)要素，并且在與電磁環(huán)境有關(guān)的軍事行動(dòng)中，確定電子戰(zhàn)部隊(duì)和系統(tǒng)的作戰(zhàn)運(yùn)用和戰(zhàn)術(shù)規(guī)范。

4）軍事和經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)（Military and Economic Criteria）用于比較電子戰(zhàn)技術(shù)和系統(tǒng)的費(fèi)用與效能，并且在費(fèi)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(biāo)體系建立

考慮到第二節(jié)中所提到的四項(xiàng)電子戰(zhàn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合實(shí)際作戰(zhàn)中指揮決策人員對(duì)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(biāo)體系，如圖1所示。

圖1 航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力指標(biāo)體系

1）時(shí)域上的評(píng)估指標(biāo)α1

時(shí)域上主要考慮干擾機(jī)的引導(dǎo)時(shí)間Δtj，即從接收到目標(biāo)輻射源信號(hào)至發(fā)出射頻干擾信號(hào)的時(shí)間。原則上引導(dǎo)時(shí)間越短越好，定義時(shí)域評(píng)估因子為α1＝1／Δtj。

2）頻域上的評(píng)估指標(biāo)α2

當(dāng)被干擾目標(biāo)的工作頻率完全被干擾機(jī)頻率覆蓋時(shí)，認(rèn)為此時(shí)的干擾效果最好。取干擾機(jī)工作的頻寬bJ與被干擾目標(biāo)頻寬bR的比值作為干擾機(jī)頻域上的評(píng)估因子，即α2＝bJ／bR。

3）空間上的評(píng)估指標(biāo)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(shí)刻干擾波束的覆蓋范圍θJ。干擾機(jī)在空間上的評(píng)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(píng)估指標(biāo)α4

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

5）戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用上的評(píng)估指標(biāo)α5

關(guān)于以上指標(biāo)的意義和推導(dǎo)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(yǔ)言值表示的某個(gè)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(gè)數(shù)值表征，它把模糊性和隨機(jī)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(biāo)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?cái)?shù)，即亦此亦彼性的裕度。D是云厚度的度量，是整個(gè)云厚度的最大值，它反映了云的離散程度。（由期望和熵兩個(gè)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(shuō)的云重心位置，當(dāng)期望值發(fā)生變化時(shí)，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(guò)比較云重心高度的不同來(lái)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(shuō)，通過(guò)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(píng)估模型的建立

當(dāng)我方計(jì)劃利用電子戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行電子進(jìn)攻時(shí)，由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，以及自身電子戰(zhàn)力量在作戰(zhàn)過(guò)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(jìn)程中如不及時(shí)修復(fù)，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(jì)作戰(zhàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)為xi＝（x1，x2，x3），對(duì)我方作戰(zhàn)能力進(jìn)行評(píng)估的具體步驟為：

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

其中，aij為飛機(jī)處于狀態(tài)xi時(shí)，相對(duì)于指標(biāo)aj的值。

表1 指標(biāo)狀態(tài)表

2）求各指標(biāo)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(jì)法等。為了盡量將定性與定量相結(jié)合，同時(shí)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(biāo)數(shù)，i為排隊(duì)等級(jí)，即對(duì)指標(biāo)按其重要程度所作的一個(gè)排列，若認(rèn)為指標(biāo)可能處于同一等級(jí)，i可取相同值。此處的各項(xiàng)指標(biāo)等級(jí)排隊(duì)依靠的是專家咨詢法。經(jīng)計(jì)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(biāo)排隊(duì)等級(jí)及wi值

3）求各指標(biāo)的云模型［11］。在評(píng)估指標(biāo)體系中，如果既有精確數(shù)值型表示的，又有用語(yǔ)言值來(lái)描述的，提取n組樣品組成決策矩陣，那么n個(gè)精確數(shù)值型的指標(biāo)就可以用一個(gè)云模型來(lái)表示，其中

同時(shí)每個(gè)語(yǔ)言值型的指標(biāo)都可以用一個(gè)云模型來(lái)表示，那么n個(gè)語(yǔ)言值（云模型）表示的一個(gè)指標(biāo)就可以用一個(gè)一維綜合云來(lái)表征。其中

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

表3 各指標(biāo)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(jìn)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(wú)量綱的值（理想狀態(tài)下為特殊情況，即向量（0，0，…，0））。

5）計(jì)算加權(quán)偏離度。把各指標(biāo)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(jì)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(shí)現(xiàn)評(píng)測(cè)的評(píng)語(yǔ)集。采用由十一個(gè)評(píng)語(yǔ)所組成的評(píng)語(yǔ)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(gè)評(píng)語(yǔ)置于連續(xù)的語(yǔ)言值標(biāo)尺上，并且每個(gè)評(píng)語(yǔ)集都用云模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，構(gòu)成一個(gè)定性評(píng)測(cè)的云發(fā)生器，如圖2所示。

圖2 定性評(píng)測(cè)曲線

將θ值與定性評(píng)測(cè)曲線進(jìn)行比較，得到評(píng)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(shì)分析，以及我方作戰(zhàn)力量的實(shí)際情況，我方航空兵電子戰(zhàn)飛機(jī)具有針對(duì)該目標(biāo)的電子進(jìn)攻能力。

6 結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行電子戰(zhàn)目標(biāo)選擇時(shí)，航空兵電子戰(zhàn)指揮員必須時(shí)刻掌握我現(xiàn)有的電子戰(zhàn)能力，敵目標(biāo)的電子特性，以及可能影響作戰(zhàn)能力的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，在整個(gè)作戰(zhàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)做到“力所能及”。為此，本文在作戰(zhàn)能力評(píng)估準(zhǔn)則的指導(dǎo)下，建立了航空兵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)能力評(píng)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(píng)估模型。通過(guò)實(shí)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(xué)依據(jù)，為航空兵電子戰(zhàn)輔助決策提供一種新的思路。

［1］付東，等.作戰(zhàn)能力與作戰(zhàn)效能評(píng)估方法研究［J］.軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程，2006，20（4）：35～40

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

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

［4］溫浩.用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實(shí)現(xiàn)復(fù)合干擾效果評(píng)估［D］.西安：西安電子科技大學(xué)，2005，1：41～54

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

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

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

［8］李洪峰，等.基于云理論的炮兵作戰(zhàn)指揮穩(wěn)定性評(píng)估［J］.兵工自動(dòng)化，2007，26（7）：5～7

［9］郭戎瀟，夏靖波，王曉東.面向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的通信網(wǎng)作戰(zhàn)效能評(píng)估指標(biāo)體系研究［J］.軍事運(yùn)籌與系統(tǒng)工程，2010，24（01）：70～74

［10］王生，武俊.基于云理論和粗集的復(fù)雜電磁環(huán)境評(píng)估模型［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010，38（5）

［11］李洪峰，等.基于云理論的彈炮結(jié)合防空武器系統(tǒng)效能評(píng)估［J］.彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào)，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(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評(píng)估方法［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2010，38（2）

［13］郭浩波，王穎龍.云理論在防空C3I系統(tǒng)效能評(píng)估中的應(yīng)用［J］.戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)，2006（3）：25～28