葛青林 唐小棟 王瑩瑩

(1.海軍蚌埠士官學(xué)校 蚌埠 233012)(2.95025部隊(duì) 武漢 430051)

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電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量評(píng)估模型的建立與應(yīng)用*

葛青林1唐小棟2王瑩瑩1

(1.海軍蚌埠士官學(xué)校 蚌埠 233012)(2.95025部隊(duì) 武漢 430051)

在裝備戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量化內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,闡述了裝備搶修度的定義,然后研究了建立電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量(搶修度)評(píng)估模型的過(guò)程,最后通過(guò)實(shí)例對(duì)電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量評(píng)估模型的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

電子戰(zhàn); 裝備; 戰(zhàn)斗恢復(fù)力; 評(píng)估

Class Number E920.8

1 引言

信息化條件下作戰(zhàn),電子戰(zhàn)裝備將始終處于高精度、高殺傷、強(qiáng)對(duì)抗武器的威脅之下,已成為敵人打擊的重點(diǎn)目標(biāo)。戰(zhàn)斗恢復(fù)力是裝備的一種戰(zhàn)時(shí)特性,主要指裝備受損后,在戰(zhàn)時(shí)條件下,經(jīng)維修人員維修后,裝備迅速恢復(fù)其全部功能并重新投入戰(zhàn)斗使用的能力[1]。戰(zhàn)斗恢復(fù)力是裝備的一種新的特性,提高電子戰(zhàn)裝備的戰(zhàn)場(chǎng)生存與再生能力刻不容緩,必須進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)裝備戰(zhàn)場(chǎng)損傷后戰(zhàn)斗恢復(fù)力評(píng)估的研究[2],為戰(zhàn)斗力的持續(xù)生成奠定基礎(chǔ)。隨著戰(zhàn)斗恢復(fù)力研究的深入,如何定量評(píng)價(jià)裝備系統(tǒng)的戰(zhàn)斗恢復(fù)力是擺在我們面前的一個(gè)重要課題。

2 戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量化的內(nèi)涵

戰(zhàn)斗恢復(fù)力作為裝備的一種新的特性,就應(yīng)當(dāng)有優(yōu)劣高低之分。例如,如果戰(zhàn)場(chǎng)損傷的裝備在戰(zhàn)場(chǎng)上能被及時(shí)搶修好投入到下一次戰(zhàn)斗任務(wù),則認(rèn)為其戰(zhàn)斗恢復(fù)力好,否則就認(rèn)為戰(zhàn)斗恢復(fù)力不好。當(dāng)然,具體到戰(zhàn)場(chǎng)損傷裝備在戰(zhàn)時(shí)能不能及時(shí)修好,與多方面的因素有關(guān),如裝備的結(jié)構(gòu)、損傷的部位、損傷的程度、搶修人員的素質(zhì)、維修保障體制、戰(zhàn)場(chǎng)搶修資源等[3]。由于戰(zhàn)爭(zhēng)的特殊性,并非所有的損傷都能修復(fù),這種特性甚至只能用一種可能性的高低來(lái)表示。因此,可以理解為戰(zhàn)斗恢復(fù)力實(shí)際上就是裝備系統(tǒng)在遭受打擊造成損傷時(shí),所表現(xiàn)出來(lái)的能被搶修到滿足任務(wù)要求狀態(tài)的能力[4],稱這種能力為搶修性,把其概率稱為搶修度。因此,可以認(rèn)為搶修度就是對(duì)戰(zhàn)斗恢復(fù)力的一種定量描述。

搶修度:是指戰(zhàn)場(chǎng)損傷裝備在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下經(jīng)過(guò)搶修,能恢復(fù)到滿足任務(wù)要求的基本功能或更多功能的概率[5]。規(guī)定的時(shí)間對(duì)不同的裝備和維修級(jí)別是不一樣的,可以是兩次戰(zhàn)斗的間歇時(shí)間,也可以是指揮員根據(jù)戰(zhàn)斗情況給定的搶修時(shí)間;規(guī)定的條件是指給定的維修保障條件、評(píng)估人員、搶修操作人員的技能水平等;規(guī)定任務(wù)是指給定的任務(wù)剖面,不同的戰(zhàn)斗任務(wù)要求裝備所具有的能力是不一樣的。

3 戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量評(píng)估模型(搶修度模型)的建立

3.1 基本假設(shè)

為了建立搶修度的數(shù)學(xué)模型,先做如下假設(shè):

1) 電子戰(zhàn)裝備的全部功能具有有限種狀態(tài),且任一時(shí)刻裝備只能且必定處于其中的某一種狀態(tài)(如偵察系統(tǒng)完好、干擾系統(tǒng)損傷);

2) 戰(zhàn)場(chǎng)搶修的要求是將戰(zhàn)場(chǎng)損傷裝備恢復(fù)到滿足任務(wù)要求的狀態(tài)之一,而實(shí)際搶修時(shí)裝備在給定時(shí)間內(nèi)能否恢復(fù)到某一狀態(tài)是隨機(jī)的,其概率為時(shí)間的函數(shù);

3) 電子戰(zhàn)裝備可以擔(dān)負(fù)有限種作戰(zhàn)任務(wù)[6](包括自救),全部可能的狀態(tài)中必定有若干種狀態(tài)能滿足任務(wù)要求;

4) 評(píng)估人員做出的結(jié)論是正確的,不會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。如果評(píng)估人員確定戰(zhàn)場(chǎng)損傷的電子戰(zhàn)裝備在給定的時(shí)間內(nèi)不能修復(fù),則不考慮對(duì)該裝備的搶修;

5) 裝備只有處于不能完成基本任務(wù)時(shí)才進(jìn)行搶修,裝備搶修人員總是盡力搶修,恢復(fù)裝備盡可能多的功能[5];

6) 維修保障體系和搶修人員水平等在一定時(shí)期內(nèi)不可能有顯著變化。

3.2 模型的建立

由以上假設(shè)可以設(shè)系統(tǒng)具有n種狀態(tài),其狀態(tài)空間用S表示,則S={s1,s2,…,sn},其中si表示系統(tǒng)處于第i種狀態(tài)(i=1,2,…,n),對(duì)具體裝備而言就是完成某個(gè)任務(wù)的狀態(tài):損傷狀態(tài)、修復(fù)狀態(tài)、機(jī)動(dòng)狀態(tài)等[7]。再設(shè)系統(tǒng)有l(wèi)種可能的任務(wù),其任務(wù)空間記為T,則T={t1,t2,…,tl},其中tj表示裝備擔(dān)負(fù)的第j種電子戰(zhàn)任務(wù)(j=1,2,…,l),對(duì)電子戰(zhàn)裝備而言有截獲信號(hào)、定位、信號(hào)處理、發(fā)射干擾等任務(wù)[8]。

(1)

(2)

式中,Pli就是系統(tǒng)因戰(zhàn)場(chǎng)損傷處于戰(zhàn)場(chǎng)損傷狀態(tài)si對(duì)應(yīng)任務(wù)Tl的戰(zhàn)斗恢復(fù)力。

由于戰(zhàn)場(chǎng)損傷后系統(tǒng)可能處于n-m種戰(zhàn)場(chǎng)損傷狀態(tài),設(shè)綜合考慮可靠性、及敵方威脅行動(dòng)等因素造成的戰(zhàn)場(chǎng)損傷后,系統(tǒng)在戰(zhàn)場(chǎng)損傷后處于si的概率為Di,由于戰(zhàn)場(chǎng)損傷必定處于某一狀態(tài),則

(3)

(4)

式中,Rl正是損傷的裝備通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)搶修能夠完成任務(wù)Tl的戰(zhàn)斗恢復(fù)力水平,稱之為搶修度[5]。

如果已知裝備系統(tǒng)的全部搶修轉(zhuǎn)移矩陣P[5]:

(5)

其中Pij表示搶修前處于狀態(tài)i,搶修后處于狀態(tài)j的概率。對(duì)給定的任務(wù)Tl,則有任務(wù)矩陣Ts=[Ts1Ts2…Tsn],其中:

(6)

對(duì)應(yīng)的戰(zhàn)場(chǎng)損傷矩陣D為

D=[D1,D2,…,Dn]T

(7)

因此,由式(5)～(7)可得能執(zhí)行電子戰(zhàn)任務(wù)任務(wù)Tl所對(duì)應(yīng)的戰(zhàn)斗恢復(fù)力Rl為

(8)

由式(8)就可以計(jì)算出戰(zhàn)場(chǎng)損傷的電子戰(zhàn)裝備在任一給定任務(wù)下的搶修度。

4 電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復(fù)力定量評(píng)估模型應(yīng)用分析

4.1 電子戰(zhàn)裝備的組成

根據(jù)電子戰(zhàn)裝備在未來(lái)作戰(zhàn)中擔(dān)負(fù)的主要任務(wù),我們只考慮其簡(jiǎn)化模型,組成如圖1所示[10]。

圖1 電子戰(zhàn)裝備的組成

4.2 電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間

根據(jù)圖1可知電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間主要由偵察系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)的完好與否決定,可以得出其狀態(tài)空間S為

s1:偵察系統(tǒng)、干擾系統(tǒng)均損壞;

s2:偵察系統(tǒng)完好、干擾系統(tǒng)損壞;

s3:偵察系統(tǒng)損壞、干擾系統(tǒng)完好;

s4:偵察系統(tǒng)、干擾系統(tǒng)均完好。

即狀態(tài)空間S={s1,s2,s3,s4}。

4.3 電子戰(zhàn)裝備的任務(wù)空間

根據(jù)電子戰(zhàn)裝備的組成、戰(zhàn)技性能及作戰(zhàn)運(yùn)用可知其擔(dān)負(fù)的主要作戰(zhàn)任務(wù)為:偵察和干擾(包括自動(dòng)引導(dǎo)干擾和情報(bào)引導(dǎo)干擾)。

即:t1:偵察;t2:自動(dòng)引導(dǎo)干擾;t3:情報(bào)引導(dǎo)干擾。

由電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間S可以得出:

T1=[0,1,0,1]

(9)

T2=[0,0,0,1]

(10)

T3=[0,0,1,1]

(11)

4.4 電子戰(zhàn)裝備的搶修轉(zhuǎn)移矩陣

由電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間S和任務(wù)空間Tl可知其搶修轉(zhuǎn)移矩陣P為

(12)

根據(jù)平時(shí)訓(xùn)練和維修的經(jīng)驗(yàn)可知,在時(shí)間t內(nèi)裝備有可能修不好,也有可能出現(xiàn)新的損傷;同時(shí)由于干擾系統(tǒng)發(fā)射功率,戰(zhàn)場(chǎng)上持續(xù)實(shí)施干擾容易燒毀器件和遭受敵火力打擊,其損傷的概率較偵察系統(tǒng)高,搶修也相對(duì)較難[11]。從而得出矩陣P中各值的含義及評(píng)估值為

P11:t=0時(shí)刻偵察、干擾均壞,搶修到t時(shí)刻還均壞的概率,設(shè)為0.10;

P12:t=0時(shí)刻偵察、干擾均壞,搶修到t時(shí)刻偵察修好,干擾還壞的概率,設(shè)為0.35;

P13:t=0時(shí)刻偵察、干擾均壞,搶修到t時(shí)刻偵察還壞,干擾修好的概率,設(shè)為0.30;

P14:t=0時(shí)刻偵察、干擾均壞,搶修到t時(shí)刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.25;

P21:t=0時(shí)刻偵察好、干擾壞,搶修到t時(shí)刻反而偵察、干擾均壞的概率,設(shè)為0.30;

P22:t=0時(shí)刻偵察好、干擾壞,搶修到t時(shí)刻還是偵察好、干擾壞的概率,設(shè)為0.35;

P23:t=0時(shí)刻偵察好、干擾壞,搶修到t時(shí)刻干擾好,偵察反而壞的概率,設(shè)為0.15;

P24:t=0時(shí)刻偵察好、干擾壞,搶修到t時(shí)刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.20;

P31:t=0時(shí)刻偵察壞、干擾好,搶修到t時(shí)刻反而偵察、干擾均壞的概率,設(shè)為0.35;

P32:t=0時(shí)刻偵察壞、干擾好,搶修到t時(shí)刻偵察好,干擾反而壞的概率,設(shè)為0.30;

P33:t=0時(shí)刻偵察壞、干擾好,搶修到t時(shí)刻還是偵察壞干擾好的概率,設(shè)為0.10;

P34:t=0時(shí)刻偵察壞、干擾好,搶修到t時(shí)刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.25;

P41:t=0時(shí)刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時(shí)刻偵察、干擾均壞的概率,設(shè)為0.10;

P42:t=0時(shí)刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時(shí)刻偵察好干擾壞的概率,設(shè)為0.30;

P43:t=0時(shí)刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時(shí)刻偵察壞干擾好的概率,設(shè)為0.25;

P44:t=0時(shí)刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時(shí)刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.35。

4.5 電子戰(zhàn)裝備的損傷矩陣D

由電子戰(zhàn)裝備的干擾系統(tǒng)較偵察系統(tǒng)損傷概率高的特點(diǎn),設(shè)損傷矩陣D為

D=[0.15,0.35,0.28,0.22]T

(13)

4.6 電子戰(zhàn)裝備的搶修度Rl

至此,由式(8)～式(13)可計(jì)算出電子戰(zhàn)裝備能執(zhí)行任務(wù)空間中某一任務(wù)的戰(zhàn)斗恢復(fù)力為

=[P21+P41,P22+P42,P23+P43,P24+P44]

[0.15,0.35,0.28,0.22]T

=[0.40,0.65,0.40,0.55][0.15,0.35,0.28,0.22]T

=0.5205

同理可計(jì)算出執(zhí)行任務(wù)t2(自動(dòng)引導(dǎo)干擾)的搶修度R2=0.2670;執(zhí)行任務(wù)t3(情報(bào)引導(dǎo)干擾)的搶修度R3=0.5075。

從結(jié)果可以得出損傷的電子戰(zhàn)裝備經(jīng)過(guò)時(shí)間t的搶修后能完成給定任務(wù)的概率。

5 結(jié)語(yǔ)

電子戰(zhàn)部隊(duì)裝備操作和維修人員根據(jù)平時(shí)訓(xùn)練、演習(xí)和維修的數(shù)據(jù)積累[12],可以逐漸掌握裝備的搶修轉(zhuǎn)移矩陣P及損傷矩陣D,并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù),戰(zhàn)時(shí)就可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)結(jié)合上述實(shí)例為指揮員提供損傷的電子戰(zhàn)裝備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能否完成某一規(guī)定任務(wù)(如自動(dòng)引導(dǎo)干擾)的概率或能力,為指揮員合理運(yùn)用裝備及確定正確的作戰(zhàn)部署提供可靠的依據(jù),也可以為裝備的研制和生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

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Establishment and Application of Quantitative Model for Evaluating Combat Resilience of Electronic Warfare Equipment

GE Qinglin1TANG Xiaodong2WANG Yingying1

(1. Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012)(2. No. 95025 Troops of PLA, Wuhan 430051)

Based on the meaning of quantitive combat resilience for equipment, the definition of equipment rush repair degree first of all is described, and then the process of building EW equipment quantitative model for evaluating combat resilience (rush repair degree model) is researched. Also the application of model based on EW equipment in the end is discussed.

electric warefare, equipment, combat resilience, evaluating

2014年11月20日,

2014年12月31日

葛青林,男,碩士,講師,研究方向:電子對(duì)抗裝備管理與保障,電子對(duì)抗技術(shù)等。唐小棟,男,工程師,研究方向:網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,裝備保障等。王瑩瑩,女,助教,研究方向:網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,計(jì)算機(jī)技術(shù)。

E920.8

10.3969/j.issn1672-9730.2015.05.021