王 睿，姜 寧，陳 奇

(海軍大連艦艇學(xué)院，大連 116018)

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基于訓(xùn)練效果評估需求的戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度研究

王 睿，姜 寧，陳 奇

(海軍大連艦艇學(xué)院，大連 116018)

針對戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度變化對訓(xùn)練效果評估要素調(diào)整影響較大的特點，分析了訓(xùn)練效果評估需求與電磁環(huán)境復(fù)雜度匹配關(guān)系，提出了戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)，以模糊綜合評判法為基礎(chǔ)，結(jié)合電磁環(huán)境等級判定標(biāo)準(zhǔn)，建立了戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度計算模型，并指出了電磁環(huán)境等級具體應(yīng)用方法。文章提出的方法對戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度評估具有一定的指導(dǎo)意義，能夠較好地滿足復(fù)雜電磁環(huán)境下訓(xùn)練效果評估的需求。

訓(xùn)練效果評估；電磁環(huán)境；復(fù)雜度；評估

0 引 言

隨著現(xiàn)代軍事科技，特別是電子技術(shù)和信息化武器裝備在現(xiàn)代作戰(zhàn)中的廣泛應(yīng)用，戰(zhàn)場電磁環(huán)境已經(jīng)變得日益復(fù)雜，有關(guān)電磁空間的斗爭和電磁優(yōu)勢的爭奪將日趨激烈，電磁資源將逐漸成為作戰(zhàn)雙方爭奪信息優(yōu)勢和戰(zhàn)場主導(dǎo)權(quán)的焦點，電磁環(huán)境對信息化戰(zhàn)爭成敗的決定性影響越來越明顯，致使復(fù)雜電磁環(huán)境下作戰(zhàn)與訓(xùn)練面臨許多前所未有的困難和挑戰(zhàn)。為有效應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，各軍事強國均展開復(fù)雜電磁環(huán)境下的實戰(zhàn)化訓(xùn)練，旨在通過訓(xùn)練提高所屬部隊?wèi)?yīng)對復(fù)雜電磁環(huán)境的能力，盡可能地發(fā)揮武器裝備的最大作戰(zhàn)效能。訓(xùn)練效果評估，作為組訓(xùn)工作重要環(huán)節(jié)，其成效直接關(guān)系到訓(xùn)練效益的發(fā)揮程度，評估結(jié)論將對各級決策產(chǎn)生重大影響。效果評估涉及衡量指標(biāo)、權(quán)重和聚合方法等一系列要素的確定，這些要素又與電磁環(huán)境復(fù)雜程度緊密相關(guān)，因此，建立戰(zhàn)場電磁環(huán)境界定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)而確定其等級是進(jìn)行訓(xùn)練效果評估的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。

目前，許多學(xué)者已在戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度方面進(jìn)行了較為深入的研究。文獻(xiàn)[1]以電磁信號樣式相關(guān)系數(shù)、頻率重合度系數(shù)、頻率占有度系數(shù)、背景信號強度系數(shù)和電磁信號密度系數(shù)為評價指標(biāo)，提出了基于層次分析的戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜性度量方法；文獻(xiàn)[2]運用DS證據(jù)理論，提出根據(jù)電子系統(tǒng)受其影響工作效能下降來劃分電磁環(huán)境的復(fù)雜程度等級的方法；文獻(xiàn)[3]從信噪比和信號脈沖流入手，提出基于電子裝備類型的電磁環(huán)境復(fù)雜度等級評定方法；文獻(xiàn)[4]利用相對壓制距離概念及其數(shù)學(xué)表達(dá)式，把威脅電磁環(huán)境的干擾強度劃分為12級、干擾技術(shù)組合情況劃分為4類；文獻(xiàn)[5]針對人為電磁環(huán)境，從電磁輻射指標(biāo)和電磁兼容度兩大類指標(biāo)入手，選用層次分析法，提出人為電磁環(huán)境復(fù)雜程度評估模型。

這些研究雖然從不同角度提出了電磁環(huán)境復(fù)雜程度判定方法，但都是基于底層要素的反推，而劃分復(fù)雜電磁環(huán)境等級目的是確定作戰(zhàn)效能發(fā)揮程度，這一方面各相關(guān)文獻(xiàn)均未考慮和涉及。此外在內(nèi)容上，針對訓(xùn)練效果評估的電磁環(huán)境復(fù)雜度研究很少。因此，本文以研究復(fù)雜電磁環(huán)境對訓(xùn)練效果評估的影響為目標(biāo)，詳盡分析電磁環(huán)境復(fù)雜度與訓(xùn)練效果評估需求之間關(guān)系，建立基于訓(xùn)練效果評估需求的戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度評判模型，提出電磁環(huán)境復(fù)雜度等級在訓(xùn)練效果評估上的具體應(yīng)用方法，以此來發(fā)揮研究成果的實際應(yīng)用價值。

1 訓(xùn)練效果評估需求與電磁環(huán)境復(fù)雜度關(guān)系

對軍事訓(xùn)練效果分析評估時，要充分考慮各類評估對象的針對性和特殊性。在不同電磁環(huán)境等級條件下，各類電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用頻范圍和輻射信號形式不盡相同，呈現(xiàn)出不同的作戰(zhàn)效能。進(jìn)行訓(xùn)練效果評估時，訓(xùn)練評估指標(biāo)、指標(biāo)權(quán)重和評估方法的選擇上必然伴隨著電磁環(huán)境的等級變化而產(chǎn)生較大差異。此外，戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度與電磁信號的表現(xiàn)屬性(空域、時域、頻域和能域)存在一定的對應(yīng)關(guān)系，即不同等級的電磁環(huán)境必然對應(yīng)著相應(yīng)的電磁信號。

確定電磁環(huán)境復(fù)雜度不僅要解決單一概念問題，更重要的是為后續(xù)各類任務(wù)的展開奠定基礎(chǔ)，切實解決現(xiàn)實存在的問題。分析訓(xùn)練效果評估需求與電磁環(huán)境復(fù)雜度之間的關(guān)系，旨在確定復(fù)雜電磁環(huán)境對訓(xùn)練評估產(chǎn)生的影響。

研究思路整體上分為3個層級:一是運用模糊綜合評判法，從訓(xùn)練效果評估需求推出電磁環(huán)境復(fù)雜度等級劃分；二是通過多手段實測，確定各級電磁環(huán)境對應(yīng)的電磁信號四域程度；三是依據(jù)電磁信號四域程度，指導(dǎo)訓(xùn)練效果評估工作展開。其中，第一個層級是本文研究重點，后兩個層級是文章實際應(yīng)用價值的延伸。具體相互關(guān)系如圖1所示。

圖1 電磁環(huán)境復(fù)雜度、訓(xùn)練效果評估要素和電磁 信號屬性對應(yīng)關(guān)系示意圖

2 模糊綜合評判方法

模糊綜合評價法是應(yīng)用模糊關(guān)系合成原理，將一些邊界不清、不易定量的因素定量化，從多個因素對被評價事物隸屬等級狀況進(jìn)行綜合性評價的一種方法[6-8]。鑒于訓(xùn)練效果評估底層要素與電磁環(huán)境復(fù)雜度之間關(guān)系難以精確界定的實際，與模糊綜合評價法的適用范圍相吻合，因此擬采用這種方法進(jìn)行第一、二級指標(biāo)之間關(guān)系的量化研究。

2.1 確定評價因素和評價等級

設(shè)U={u1,u2,……,um}為刻畫被評價對象的m種因素(即評價指標(biāo))；

V={v1,v2,……,vn}為刻畫每一因素所處的狀態(tài)n中決斷(即評價等級)。

這里，m為評價因素的個數(shù)，由具體指標(biāo)體系決定；n為評語的個數(shù)，一般劃分為2～5個等級。

2.2 構(gòu)造評價矩陣和權(quán)重

首先對著眼因素集中的單因素ui(i=1,2,……,m)作單因素評判，從因素ui著眼該事物對抉擇等級vj(j=1,2,……,n)的隸屬度為rij，這樣就得出第i個因素ui的單因素評判集：

ri=(ri1,ri2,……,rim)

(1)

這樣m個著眼因素的評價集就構(gòu)造出一個總的評價矩陣R。即每一個被評價對象確定了U到V的模糊關(guān)系R，它是一個矩陣：

(2)

式中:i=1,2,……,m；j=1,2, ……,n;rij表示從因素ui著眼，該評判對象能被評為vj的隸屬度。

引入U上的一個模糊子集A，稱權(quán)重或權(quán)數(shù)分配集，A=(a1,a2,……,am)，其中a1?0，且∑ai=1。

2.3 模糊合成與決策

引入V上的一個模糊子集B，稱模糊評價，又稱決策集，即B=(b1,b2,……,bn)。

令B=A*R(*為模糊算子符號)，稱之為模糊變換。模糊算子包括以下5種：

(1)M(∧，∨)，∧，∨分別為取小(min)和取大(max)運算；

(2)M(·，∨)，·為普通實數(shù)乘法，∨為取最大(max)運算；

(3)M(∧，⊕)，∧為取最小(min)運算，⊕為有界算子，即α⊕β=min(1，α+β)；

(4)M(·，⊕)，·為普通實數(shù)乘法，⊕運算同(3)；

(5)M(·，+)，·和+分別為普通實數(shù)的乘法和加法。

B是對每個被評價對象綜合狀況分等級的程度描述，它不能直接用于被評判對象間的排序評優(yōu)，必須要更進(jìn)一步的分析處理，待分析處理之后才能應(yīng)用。通常可以采用最大隸屬度法則對其處理，得到最終評判結(jié)果。

3 基于訓(xùn)練效果評估需求的電磁環(huán)境等級判定方法與應(yīng)用

3.1 因素集與評判集的選取

綜合分析訓(xùn)練效果評估需求與戰(zhàn)場電磁環(huán)境之間關(guān)系，戰(zhàn)場電磁環(huán)境影響訓(xùn)練效果評估主要集中在訓(xùn)練效果評估方法選擇、評估指標(biāo)體系選擇和評估指標(biāo)權(quán)重量化3個方面[9]。訓(xùn)練效果評估方法選擇由合理性與適用性兩方面決定；訓(xùn)練效果評估指標(biāo)選擇由合理性、適用性和完整性三方面決定；效果評估指標(biāo)權(quán)重量化由權(quán)重合理性與適用性兩方面決定。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度指標(biāo)結(jié)構(gòu)圖

由圖2可知戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度的指標(biāo)因素集可分為兩級，即：u={u1,u2,u3}={評估方法，評估指標(biāo)，指標(biāo)權(quán)重}。u1={u11,u12}={評估方法合理性，評估方法適用性}；u2={u21,u22,u23}={評估指標(biāo)合理性，評估指標(biāo)適用性，評估指標(biāo)完整性}；u3={u31,u32}={指標(biāo)權(quán)重合理性，指標(biāo)權(quán)重適用性}。

本文僅在第二級指標(biāo)向第一級指標(biāo)聚合階段運用模糊綜合評判法，因此只在這一階段制定評判集。此外，為確保一級指標(biāo)向目標(biāo)層聚合的簡單、實用和便捷，評判集要素僅設(shè)置2個類別，即：v={差，優(yōu)}。

3.2 聚合評判方法

為確保電磁環(huán)境復(fù)雜度的可用性，評價指標(biāo)聚合方面分別采用模糊綜合評價和人工分類標(biāo)定2種方法。

(1) 一二級指標(biāo)間的聚合判定

在第一、第二級指標(biāo)聚合方面，選擇模糊綜合評判方法。按照u1，u2，u3三個一級指標(biāo)，通過專家評價和數(shù)據(jù)統(tǒng)計相結(jié)合的方法，分別確定(R1，R2，R3)和(B1，B2，B3)。為體現(xiàn)權(quán)數(shù)作用和綜合程度，選用M(·，⊕)模糊算子進(jìn)行計算，進(jìn)而得到A1，A2，A3。最后，按照最優(yōu)隸屬度原則，得到u1，u2，u3定性描述的評價等級。

(2) 電磁環(huán)境復(fù)雜等級的聚合判定

確定評估方法、評估指標(biāo)和指標(biāo)權(quán)重定性結(jié)論后，按照各要素的屬性進(jìn)行電磁環(huán)境等級的人工判定。具體標(biāo)準(zhǔn)和分類如表1所示。

表1 電磁環(huán)境復(fù)雜度劃分標(biāo)準(zhǔn)

3.3 等級匹配與具體應(yīng)用

由上可知，電磁環(huán)境復(fù)雜度、訓(xùn)練效果評估要素和電磁信號表現(xiàn)屬性之間存在一定的對應(yīng)關(guān)系。在判定基于訓(xùn)練效果評估要素的電磁環(huán)境等級后，測量電磁場信號屬性量化數(shù)據(jù)，進(jìn)而確定不同電磁場信號屬性量化值對應(yīng)的評估要素變化程度，形成三者之間的等級匹配。根據(jù)實際條件，經(jīng)過多次試驗可形成規(guī)?；臄?shù)據(jù)庫。在進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境下訓(xùn)練效果評估工作中，僅需通過電磁場信號屬性即可判定各類評估要素的選取和使用，從而實現(xiàn)抽象的電磁環(huán)境復(fù)雜度具體應(yīng)用轉(zhuǎn)換。

4 實例分析

在某一次復(fù)雜電磁環(huán)境下部隊實際訓(xùn)練中，由訓(xùn)練效果評估組對部隊訓(xùn)練效果進(jìn)行評估。采用專家估計法，請多名經(jīng)驗豐富的專家來確定權(quán)重(模糊子集A)。在綜合多名有關(guān)專家意見的基礎(chǔ)上，得到最終權(quán)重確定結(jié)果如下：A1=(0.35,0.65)；A2=(0.40,0.40,0.20)；A2=(0.40,0.60)。

選用模糊算子M(·，⊕)，通過計算得到：B1=A1*R1=(0.665,0.335)；B2=A2*R2=(0.58,0.42)；B3=A3*R3=(0.66,034)。

根據(jù)最大隸屬度原則，可判定本次訓(xùn)練中現(xiàn)行訓(xùn)練效果評估方法、訓(xùn)練效果評估指標(biāo)和指標(biāo)權(quán)重均為“差”。按3.2節(jié)內(nèi)容進(jìn)行人工電磁環(huán)境復(fù)雜度聚合判定，可知電磁環(huán)境復(fù)雜度等級為Ⅰ級，此時應(yīng)該對訓(xùn)練效果評估方法、指標(biāo)和權(quán)重進(jìn)行全面調(diào)整，而后才能進(jìn)行訓(xùn)練效果評估工作。此外，還應(yīng)將測量得到的電磁場信號屬性要素入庫，形成訓(xùn)練效果評估需求與電磁場信號屬性的等級匹配，以便在后續(xù)訓(xùn)練效果評估工作中使用。

5 結(jié)束語

從復(fù)雜電磁環(huán)境下訓(xùn)練效果評估需求入手，提出了戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度、訓(xùn)練效果評估要素和電磁信號屬性三者之間的映射匹配關(guān)系。在建立了基于訓(xùn)練效果評估需求的戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度指標(biāo)層級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過運用模糊綜合評判法并制定電磁環(huán)境等級判定標(biāo)準(zhǔn)，提出了戰(zhàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜度計算模型，并指出了電磁環(huán)境等級的具體應(yīng)用方法。相比僅靠經(jīng)驗決策而言，該方法能夠根據(jù)戰(zhàn)場電磁環(huán)境實際為評估者提供可靠的評估要素調(diào)整信息，為保證訓(xùn)練效果評估工作順利進(jìn)行以及評估結(jié)果的科學(xué)性和可靠性奠定基礎(chǔ)。

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Research into Battlefield Electromagnetic Environment Complexity Based on Evaluation Requirement of Training Effect

WANG Rui1，JIANG Ning2，CHEN Qi2

(Dalian Naval Academy,Dalian 116018，China)

Aiming at the characteristics that complexity variation of battlefield electromagnetic environment influences training effect evaluation elements greatly,this paper analyzes the matching relation between training effect evaluation requirement and electromagnetic environment complexity,presents the complexity index architecture of battlefield electromagnetic environment,based on fuzzy integrated evaluation method,combining grade judgment standard of electromagnetic environment,establishes the calculation model of battlefield electromagnetic environment complexity,and indicates the specific application means of electromagnetic environment grade.The method put forward in this paper has definite guidance meaning to evaluate the complexity of battlefield electromagnetic environment,which can satisfy the requirements of training effect evaluation in complex electromagnetic environment.

training effect evaluation;electromagnetic environment;complexity;evaluation

2015-04-04

海軍大連艦艇學(xué)院科研發(fā)展基金資助項目，項目編號：20140924

TN97

A

CN32-1413(2015)04-0089-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.04.023