周國(guó)祥, 許錦洲, 韋曉萍

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艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法

周國(guó)祥*1, 2, 許錦洲2, 韋曉萍2

(1. 海軍蚌埠士官學(xué)校 信息技術(shù)系, 安徽 蚌埠, 233012; 2. 海軍指揮學(xué)院 信息系, 江蘇 南京, 211800)

對(duì)敵艦艇編隊(duì)進(jìn)行電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)是我方指揮員選擇電子戰(zhàn)作戰(zhàn)方法、制定電子戰(zhàn)資源分配方案的基礎(chǔ). 引入DBN算法實(shí)現(xiàn)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)過(guò)程中大量不確定、不精確、不完全的知識(shí)表示與推理, 在分析艦艇編隊(duì)電磁攻防事件類型基礎(chǔ)上, 依據(jù)事件間因果關(guān)系構(gòu)造了艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN模型, 研究了DBN的推理算法. 理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 該方法具有較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性, 能在一定程度上為指揮員電子戰(zhàn)決策提供輔助支持.

艦艇編隊(duì); 動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò); 電磁態(tài)勢(shì); 態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)

電磁態(tài)勢(shì)[1]是一定戰(zhàn)場(chǎng)空間內(nèi)敵對(duì)雙方電磁力量對(duì)峙的狀態(tài)和形勢(shì). 在海上信息化作戰(zhàn)中, 通過(guò)對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境、按時(shí)序到達(dá)的敵我電磁攻防力量狀態(tài)、電子戰(zhàn)行動(dòng)等信息的分層處理, 判斷敵方電子戰(zhàn)目的、計(jì)劃和意圖, 尤其是預(yù)測(cè)敵下一步可能采取的電子戰(zhàn)行動(dòng), 對(duì)于艦艇編隊(duì)指揮員選擇電子戰(zhàn)作戰(zhàn)方法和策略、制定電子戰(zhàn)資源分配方案等具有重要意義.

國(guó)內(nèi)外關(guān)于電磁態(tài)勢(shì)估計(jì)方面的文獻(xiàn)較少. 從已發(fā)表文獻(xiàn)來(lái)看, 對(duì)電磁態(tài)勢(shì)的研究主要集中在戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)與電磁環(huán)境復(fù)雜度分析、電磁態(tài)勢(shì)感知、電磁態(tài)勢(shì)可視化等方面, 未見(jiàn)公開(kāi)發(fā)表的對(duì)海上艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方面的研究成果. 電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)過(guò)程中涉及到大量不確定、不精確、不完全的知識(shí)和信息, 如何對(duì)這些知識(shí)和信息進(jìn)行表示和推理是實(shí)現(xiàn)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的關(guān)鍵之所在, 而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)則是解決此類問(wèn)題的有利工具.

本文提出了基于動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)方法, 它能夠綜合不同時(shí)間片檢測(cè)到的戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件, 對(duì)敵方下一步電子戰(zhàn)行動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè), 且有效克服預(yù)測(cè)過(guò)程的主觀性, 增強(qiáng)了態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性.

1 電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)問(wèn)題的推理模式

根據(jù)上述分析, 態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)問(wèn)題的求解過(guò)程可以分為戰(zhàn)場(chǎng)事件檢測(cè)、基于知識(shí)的推理和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)3個(gè)方面.

2 戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件檢測(cè)

2.1 戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件

戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件是交戰(zhàn)雙方為達(dá)成電子戰(zhàn)作戰(zhàn)目的所采取的各種軍事行動(dòng). 作戰(zhàn)背景、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境不同, 相應(yīng)的戰(zhàn)場(chǎng)電磁事件也不同, 甚至在同一作戰(zhàn)環(huán)境下, 由于敵方電子戰(zhàn)力量部署的變化或戰(zhàn)術(shù)上的變化也會(huì)引起戰(zhàn)場(chǎng)電磁事件的變化. 因此對(duì)電磁態(tài)勢(shì)有意義的事件不是一成不變的, 而是需要綜合考慮具體的作戰(zhàn)背景、作戰(zhàn)環(huán)境等因素.

以保護(hù)島礁作戰(zhàn)為例, 由于島礁遠(yuǎn)離交戰(zhàn)雙方國(guó)家陸地, 無(wú)法得到岸基電子戰(zhàn)兵力支援, 雙方參戰(zhàn)兵力主要有驅(qū)護(hù)艦編隊(duì)、預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、潛艇等. 因此, 敵我雙方在電磁攻防方面采取的兵力行動(dòng)主要有雷達(dá)對(duì)抗、通信對(duì)抗、光電對(duì)抗、水聲對(duì)抗. 由于光電對(duì)抗受海洋氣象條件影響較大, 潛－艦之間協(xié)同復(fù)雜, 因此本文僅考慮雷達(dá)對(duì)抗與通信對(duì)抗. 艦艇編隊(duì)電子戰(zhàn)作戰(zhàn)過(guò)程中, 對(duì)電磁態(tài)勢(shì)有意義的事件主要有2類: 與雷達(dá)對(duì)抗有關(guān)的事件, 包括雷達(dá)干擾/反干擾、雷達(dá)偵察/反偵察、雷達(dá)隱身/反隱身、反輻射武器攻擊/抗反輻射武器攻擊等; 與通信對(duì)抗有關(guān)的事件, 包括通信干擾/反干擾、通信偵察/反偵察等.

戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件是敵方為完成其作戰(zhàn)任務(wù)所采取的序貫電子戰(zhàn)行動(dòng), 事件在一定程度上反映了電子戰(zhàn)力量要完成的作戰(zhàn)任務(wù), 通過(guò)檢測(cè)戰(zhàn)場(chǎng)敵方序貫電磁攻防事件的發(fā)生與否, 可以識(shí)別敵電子戰(zhàn)作戰(zhàn)計(jì)劃/作戰(zhàn)意圖. 因此, 進(jìn)行電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè), 關(guān)鍵就在于實(shí)時(shí)檢測(cè)和分析敵方電磁攻防行動(dòng)事件序列.

2.2 戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件檢測(cè)

上述戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件可以分為主動(dòng)和被動(dòng)2類, 對(duì)于敵方采取的主動(dòng)電磁攻防行動(dòng), 如雷達(dá)干擾、通信干擾等, 可以根據(jù)一級(jí)融合輸出結(jié)果采用模糊邏輯[4]對(duì)不精確的語(yǔ)義信息進(jìn)行處理量化; 而對(duì)于敵方實(shí)施的被動(dòng)電磁攻防行動(dòng), 如雷達(dá)偵察、通信偵察等, 可以通過(guò)計(jì)算敵方對(duì)我艦艇編隊(duì)輻射的電磁信號(hào)截獲概率實(shí)現(xiàn). 這里分別以雷達(dá)干擾和雷達(dá)偵察為例說(shuō)明戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件的檢測(cè)方法.

對(duì)雷達(dá)干擾事件的檢測(cè), 可以通過(guò)測(cè)量雷達(dá)接收機(jī)上的噪聲是否超過(guò)給定的閾值來(lái)判斷. 由于態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)只需要檢測(cè)事件發(fā)生與否, 因此這里的狀態(tài)變量均取2值. 設(shè)定噪聲功率閾值為, 當(dāng)噪聲功率W≤時(shí)認(rèn)為噪聲是由海洋氣象環(huán)境、系統(tǒng)內(nèi)部噪聲造成的, 即不存在雷達(dá)干擾; 當(dāng)噪聲功率W＞持續(xù)成立時(shí)認(rèn)為存在雷達(dá)干擾. 根據(jù)分析, 選擇正態(tài)分布隸屬函數(shù)劃分雷達(dá)干擾的模糊子集.

對(duì)雷達(dá)偵察事件的檢測(cè)分為2步: 敵方目標(biāo)截獲我雷達(dá)信號(hào)、識(shí)別信號(hào). 本文將截獲的含義局限在敵方目標(biāo)對(duì)我雷達(dá)信號(hào)的發(fā)現(xiàn)上, 即前端截獲, 并假設(shè)敵方雷達(dá)接收機(jī)對(duì)我雷達(dá)信號(hào)偵察時(shí)同時(shí)滿足能量條件、方位對(duì)準(zhǔn)條件、頻率對(duì)準(zhǔn)條件和極化對(duì)準(zhǔn)條件. 對(duì)雷達(dá)信號(hào)的前端截獲概率計(jì)算的方法為[5]: 令() ={>}為直到時(shí)刻尚未截獲到信號(hào)的概率, 則到(+ Δ)時(shí)刻仍未截獲到信號(hào)的概率為:

(+ Δ)=()[1-q()Δ]. (2)

其中q為敵方雷達(dá)偵察接收機(jī)對(duì)我方雷達(dá)信號(hào)的接觸概率,()為接觸條件下雷達(dá)偵察接收機(jī)對(duì)雷達(dá)信號(hào)的瞬時(shí)截獲概率密度. 則有:

根據(jù)初始條件(0) = 1求得:

故時(shí)刻截獲信號(hào)概率:

當(dāng)() == const時(shí),

根據(jù)我編隊(duì)裝備性能參數(shù)及一級(jí)融合輸出結(jié)果, 按式(6)即可計(jì)算得到敵雷達(dá)偵察系統(tǒng)對(duì)我編隊(duì)雷達(dá)信號(hào)的截獲概率.

3 艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)模型

3.1 動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)原理

①假設(shè)在有限時(shí)間內(nèi)條件概率變化過(guò)程對(duì)所有時(shí)間一致平穩(wěn);

②假設(shè)動(dòng)態(tài)概率過(guò)程是馬爾科夫(Markovian)的, 也就是未來(lái)時(shí)刻的概率只與當(dāng)前時(shí)刻有關(guān)而與過(guò)去時(shí)刻無(wú)關(guān), 即滿足:

DBN的基本思想[7]: 對(duì)于連續(xù)觀測(cè)值, 首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中變量的離散狀態(tài)建立相應(yīng)的模糊集合, 然后對(duì)連續(xù)觀測(cè)值通過(guò)模糊分類函數(shù)進(jìn)行模糊分類, 獲得連續(xù)觀測(cè)值屬于各個(gè)模糊集合的隸屬度. 因?yàn)槟：妥兞康碾x散狀態(tài)對(duì)應(yīng), 因此獲得的隸屬度就等同于變量的觀測(cè)值屬于各個(gè)狀態(tài)的概率.

3.2 動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理算法

一個(gè)具有個(gè)隱結(jié)點(diǎn)和個(gè)觀測(cè)結(jié)點(diǎn)的靜態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò), 根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的條件獨(dú)立性假設(shè), 網(wǎng)絡(luò)的推理即計(jì)算[8]:

式(8)中x表示X的一個(gè)取值狀態(tài),y表示Y的一個(gè)取值狀態(tài),(Y)表示y的父結(jié)點(diǎn)集合. 分母求和符號(hào)Σ下的1,2, …,x為隱變量在其狀態(tài)空間取值的一種組合狀態(tài). 分母的含義是對(duì)觀測(cè)變量組合狀態(tài)和隱變量組合狀態(tài)的聯(lián)合分布求和.

將式(8)在時(shí)間上進(jìn)行擴(kuò)展就得到含有個(gè)時(shí)間片的離散動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò). 由于觀測(cè)值只有一種組合狀態(tài), 因此在此觀測(cè)值下隱變量的分布為:

式(9)中x是X的一種取值狀態(tài), 其中第1個(gè)下標(biāo)表示第個(gè)時(shí)間片, 第2個(gè)下標(biāo)表示該時(shí)間片內(nèi)的第個(gè)隱結(jié)點(diǎn).y表示觀測(cè)變量Y的取值.(Y)表示y的父結(jié)點(diǎn)集合. 分母求和符號(hào)下的11,21, …, x1;x1,x2,…,x為隱變量的一種取值狀態(tài). 分母的含義是對(duì)觀測(cè)變量組合狀態(tài)和隱變量組合狀態(tài)的聯(lián)合分布求和, 實(shí)際上是計(jì)算確定的觀測(cè)變量組合狀態(tài)的分布.

對(duì)于離散模糊動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò), 連續(xù)觀測(cè)值經(jīng)過(guò)模糊分類后, 使得觀測(cè)變量的組合狀態(tài)11,12, …,1m;y1,y2,…,y不是一個(gè), 而是多個(gè). 并且11,12, …,1m;y1,y2,…,y處于每一種組合狀態(tài)的概率都不是1. 需要計(jì)算隱變量的11,21, …, x1;x1,x2,…,x的后驗(yàn)分布, 應(yīng)用概率原理, 需要進(jìn)行概率加權(quán)[9].

因此得到動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理公式如下:

式(10)中,Yo表示第個(gè)時(shí)間片內(nèi)第個(gè)觀測(cè)結(jié)點(diǎn)Y的觀測(cè)狀態(tài),(Yo=Y)是Y的連續(xù)觀測(cè)值屬于狀態(tài)y的隸屬度.

3.3 電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN構(gòu)建

艦艇編隊(duì)電子戰(zhàn)是通過(guò)軟硬殺傷手段控制電磁頻譜或攻擊敵方所采取的軍事行動(dòng), 其實(shí)質(zhì)上是交戰(zhàn)雙方為爭(zhēng)奪作戰(zhàn)海區(qū)電磁空間的制信息權(quán)而進(jìn)行的戰(zhàn)爭(zhēng). 根據(jù)電子戰(zhàn)作戰(zhàn)原則, 敵方可能采取的作戰(zhàn)策略有電子進(jìn)攻(EA)、電子防御(EP)、電子偵察(ES) 3種. 由于電子戰(zhàn)裝備作用距離有限, 因此敵方在采取作戰(zhàn)策略時(shí)需要考慮3個(gè)主要因素: 與我方電子戰(zhàn)力量的距離(Range)、我方電子戰(zhàn)力量運(yùn)動(dòng)速度(Velocity)及運(yùn)動(dòng)方向(Bearing). 如果敵方進(jìn)行電子進(jìn)攻, 則可能采取的行動(dòng)有雷達(dá)干擾(Rad_Jam)、雷達(dá)反隱身(Rad_CSte)、反輻射武器攻擊(Rad_Rad)、通信干擾(Com_Jam)等; 如果敵方進(jìn)行電子防御, 則可能采取的行動(dòng)有雷達(dá)隱身(Rad_Ste)、雷達(dá)反干擾(Rad_CJam)、抗反輻射武器攻擊(Rad_CRad)、通信反干擾(Com_CJam)、雷達(dá)反偵察(Rad_CSco)、通信反偵察(Com_CSco)等; 如果敵方進(jìn)行電子偵察, 則可能采取的行動(dòng)有雷達(dá)偵察(Rad_Sco)、通信偵察(Com_Sco)、雷達(dá)反隱身(Rad_CSte)、雷達(dá)反偵察(Rad_CSco)、通信反偵察(Com_CSco)等.

基于上述分析, 選擇敵方在電磁攻防行動(dòng)中考慮的主要因素、作戰(zhàn)策略、可能的事件作為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn), 依據(jù)結(jié)點(diǎn)間關(guān)系, 采用因果分析法從上向下建立艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖1.

圖1 艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN

3.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)狀態(tài)空間

在進(jìn)行態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)時(shí), 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)空間為: 距離(Range) = {適中(Medium), 遠(yuǎn)(Far)}; 速度(Veloci-ty) = {適中(Medium), 快(Fast)}; 方位(Bearing) = {臨近(Near), 背離(Deviation)}[10]; 網(wǎng)絡(luò)中其余結(jié)點(diǎn)均取是(True)、否(False)二值.

4 仿真驗(yàn)證與結(jié)果分析

下面以一個(gè)示例來(lái)說(shuō)明使用DBN進(jìn)行態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的過(guò)程. 想定以藍(lán)方企圖占領(lǐng)紅方擁有主權(quán)的島礁為背景, 紅藍(lán)雙方在遠(yuǎn)離各自國(guó)家陸地的開(kāi)闊海域進(jìn)行電磁攻防作戰(zhàn), 電磁攻防主要在雷達(dá)對(duì)抗與通信對(duì)抗領(lǐng)域展開(kāi), 涉及雷達(dá)對(duì)抗偵察/反偵察、雷達(dá)干擾/反干擾、通信反偵察、通信抗干擾等方面. 想定設(shè)定3個(gè)時(shí)間片, 每個(gè)時(shí)間片代表紅藍(lán)雙方進(jìn)行的電磁攻防行動(dòng).

1時(shí)刻: 藍(lán)方預(yù)警機(jī)發(fā)現(xiàn)紅方艦艇編隊(duì)、預(yù)警機(jī), 使用電子干擾機(jī)對(duì)紅方預(yù)警機(jī)雷達(dá)實(shí)施干擾; 紅方預(yù)警機(jī)受到2級(jí)噪聲干擾, 采取頻率捷變等抗干擾措施后干擾降至1級(jí).

2時(shí)刻: 藍(lán)方對(duì)紅方實(shí)施通信干擾致使紅方電子偵察飛機(jī)與編隊(duì)通信中斷, 同時(shí)藍(lán)方對(duì)紅方實(shí)施通信偵察; 紅方電子偵察機(jī)與艦艇編隊(duì)間通信中斷, 采用新的通信信道和通信手段后通信暢通, 并采取了通信反偵察措施.

3時(shí)刻: 藍(lán)方對(duì)紅方艦艇編隊(duì)警戒雷達(dá)實(shí)施強(qiáng)烈干擾; 紅方艦艇編隊(duì)警戒雷達(dá)遭干擾, 采用偵察雷達(dá)探測(cè)敵方輻射源信號(hào)后, 可建航且航跡連續(xù), 完全掌握戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì), 同時(shí)發(fā)現(xiàn)藍(lán)方一輻射源目標(biāo)朝艦艇高速逼近.

由于3個(gè)時(shí)間片內(nèi)紅藍(lán)雙方均實(shí)施了電磁攻防對(duì)抗行動(dòng). 為顯示各時(shí)刻戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)情況, 這里將貝葉斯網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)設(shè)為事件步1, 3個(gè)時(shí)間片按電磁攻防事件劃分為事件步2～7. 將網(wǎng)絡(luò)參數(shù)輸入圖1的態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN, 初始網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下藍(lán)方全局作戰(zhàn)意圖、可能采取的電磁攻防行動(dòng)概率見(jiàn)圖2.

初始狀態(tài)下藍(lán)方實(shí)施電子進(jìn)攻和電子防御的概率均接近于0.5, 實(shí)施電子偵察的概率(0.602 844)較高, 網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)下對(duì)藍(lán)方全局作戰(zhàn)意圖的預(yù)測(cè)結(jié)果是合理的. 這主要是因?yàn)殡娮討?zhàn)并不只是存在于戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期, 在和平時(shí)期, 雙方的偵察活動(dòng)一天也沒(méi)有停止過(guò)[11].

圖2 初始網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下預(yù)測(cè)藍(lán)方作戰(zhàn)意圖.

對(duì)網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)下預(yù)測(cè)的藍(lán)方下一步行動(dòng)按發(fā)生概率進(jìn)行排序, 分別是: 雷達(dá)偵察(0.645 678), 雷達(dá)干擾(0.566 415), 通信偵察(0.544 048), 通信干擾(0.519 596), 反輻射攻擊(0.475 324).

圖3 各事件步對(duì)藍(lán)方作戰(zhàn)行動(dòng)的預(yù)測(cè).

將藍(lán)方在事件步(= 2, 4, 6)實(shí)施的電子戰(zhàn)行動(dòng)作為證據(jù)輸入態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN, 即可得到對(duì)藍(lán)方在+ 1時(shí)刻可能實(shí)施電子戰(zhàn)行動(dòng)的預(yù)測(cè). 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)推理, 各事件步對(duì)藍(lán)方下一步電子戰(zhàn)行動(dòng)預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3.

事件步2后預(yù)測(cè)的藍(lán)方下一步行動(dòng)按發(fā)生概率進(jìn)行排序?yàn)? 通信干擾(0.733 815), 通信偵察(0.718 921), 雷達(dá)干擾(0.681 957), 雷達(dá)偵察(0.632 485), 反輻射攻擊(0.605 842); 事件步4后預(yù)測(cè)的藍(lán)方下一步行動(dòng)按發(fā)生概率進(jìn)行排序?yàn)? 雷達(dá)干擾(0.809 521), 通信偵察(0.796 428), 反輻射攻擊(0.792 689), 雷達(dá)偵察(0.752 891), 通信干擾(0.751 238); 事件步6后預(yù)測(cè)的藍(lán)方下一步行動(dòng)按發(fā)生概率進(jìn)行排序?yàn)? 反輻射攻擊(0.926 833), 通信偵察(0.906 244), 雷達(dá)干擾(0.853 021), 雷達(dá)偵察(0.816 472), 通信干擾(0.803 483).

藍(lán)方可能采取的電子戰(zhàn)行動(dòng)隨時(shí)間置信度不斷提高, 各事件步對(duì)藍(lán)方下一步行動(dòng)的預(yù)測(cè)曲線見(jiàn)圖4.

通過(guò)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的推理可以看出: ①由于交戰(zhàn)雙方在電子戰(zhàn)過(guò)程中所采取的作戰(zhàn)行動(dòng)具有保密性和不確定性, 因此在進(jìn)行態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)時(shí), 從紅方視角無(wú)法確定藍(lán)方下一步將采取何種電子戰(zhàn)行動(dòng), 但DBN推理可以給出藍(lán)方所有可能采取的電子戰(zhàn)行動(dòng)概率, 依據(jù)該行動(dòng)概率可以對(duì)藍(lán)方下一步電子戰(zhàn)行動(dòng)進(jìn)行排序, 指揮員根據(jù)該排序結(jié)果并結(jié)合自身對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的把握和理解, 即可制定作戰(zhàn)指揮決策; ②從推理結(jié)果可以看出, 隨著紅方對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)的理解, 以及檢測(cè)到的藍(lán)方序貫電子戰(zhàn)行動(dòng), 紅方對(duì)藍(lán)方電子戰(zhàn)意圖以及可能實(shí)施的作戰(zhàn)行動(dòng)預(yù)測(cè)的置信度不斷增大, 這也符合態(tài)勢(shì)估計(jì)問(wèn)題的實(shí)際情況; ③從想定中藍(lán)方采取的電子戰(zhàn)行動(dòng)來(lái)看, 紅方采用態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)較好實(shí)現(xiàn)了對(duì)藍(lán)方作戰(zhàn)行動(dòng)的預(yù)測(cè), 預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較高, 這也直接說(shuō)明了所構(gòu)建態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的正確性與合理性.

圖4 各事件步對(duì)藍(lán)方下一步行動(dòng)的預(yù)測(cè)曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

本文應(yīng)用DBN解決艦艇編隊(duì)電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)問(wèn)題, 仿真結(jié)果證明了該方法是行之有效的. 該方法結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜液椭R(shí)庫(kù)中的知識(shí)建立電磁態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN, 將檢測(cè)到的戰(zhàn)場(chǎng)電磁攻防事件作為證據(jù)輸入態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)DBN, 經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)推理可以得到敵方下一步采取電子戰(zhàn)行動(dòng)的概率, 對(duì)敵下一步行動(dòng)按概率進(jìn)行排序最終即可預(yù)測(cè)敵方可能采取的行動(dòng). 因此, 將DBN應(yīng)用于態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)具有實(shí)際意義, 同時(shí)也為后續(xù)電磁威脅估計(jì)的研究打下了良好基礎(chǔ).

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Method of dynamic bayesian network for warship formation electromagnetic situation forecast

ZHOU GuoXiang1, 2, XU JinZhou2, WEI XiaoPing2

(1.Department of Information Technology, Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012, China; 2.Information Department, Navy Command College, Nanjing 211800, China)

Electromagnetic situation forecast of enemy’s warship formation is an important base for our commander elect electronic warfare operational methods and resource allocation. In order to deal with uncertain imprecise incomplete knowledge representation and reasoning in the process of electromagnetic situation forecast, DBN method is proposed. Based on analyzing electronic warfare events of warship formation, DBN for electromagnetic situation forecast was established by causality between electronic warfare events, and the reasoning algorithm of DBN was researched. Theoretical analysis and experimental results show that this method has preferably forecast veracity, can provide reference for warship formation command’s decision-making in electronic warfare.

warship formation; dynamic bayesian network; electromagnetic situation; situation forecast

10.3969/j.issn.1672-6146.2014.03.017

TP 391.9

1672-6146(2014)03-0073-06

email: chanjuan0924@163.com.

2014-04-08

2012年全軍軍事類研究生資助課題(2012JY002-456)

(責(zé)任編校:劉剛毅)