基于模糊算法的战场电磁环境复杂性定量评估

李杰然,张瑞峰

（解放军92785部队,秦皇岛 066000）

0 引 言

由于信息技术的迅猛发展及其在军事领域的广泛应用,武器装备信息化水平迅速提升,由此带来了战略、战术的一系列变化和发展,在此过程中复杂电磁环境带来的影响日益尖锐,成为困扰作战、训练与战斗力发挥的关键因素之一。搞清我军面临的战场电磁环境及其对作战行动的影响,对战场电磁环境复杂性进行定量评估已成为一项急需解决的课题。

1 模糊评估原理简介

1.1 基本概念

定理:设R∈I（U×V）,A∈I（U）,f（A）=A°R,则f是从U到V的一个模糊变换。上式中的“°”表示广义模糊合成运算。一般常用的运算模型有如下几种:

（1）M（∧,∨）,∧,∨分别为取小（min）和取大（max）运算；

（2）M（◦,∨）,◦为普通实数乘法,∨为取大（max）运算；

（3）M（∧,⊕）,∧为取小（min）运算,⊕为有界算子,即 α⊕β=min（1,α+β）；

（4）M（◦,⊕）,◦为普通实数乘法,⊕运算同（3）；

（5）M（◦,+）,◦和+分别为普通实数的乘法和加法。

1.2 模糊综合评估数学模型

设被评估事物的因素集为U={u1,u2,…,um},评估指标集为V={v1,v2,…,vn},m个评估因素的

U的因素重要程度为A=（a1,a2,…,am）。当模糊评价矩阵R与A已知时,即可利用模糊变换原理进行综合评估,即B=A°R。实际应用中,根据不同情况选择不同运算模型,就可以对此事件进行模糊综合评估。

2 战场电磁环境复杂性模糊评估模型

战场电磁环境复杂性综合评估的原理是:战场电磁环境的复杂性有其客观性的一面,主要表现在电子装备部署密集、电磁信号密度大、信号样式复杂多样、自然环境变化异常等。但对战场电磁环境复杂性的评估更主要体现在其主观性。C4ISR作战指挥系统是信息化战争的关键,因此,在主观评价战场电磁环境时以C4ISR作战指挥系统为研究重点。在实际作战和试验演练中,C4ISR各子系统在作战空间、作战时间、作战对象和作战任务上有所不同,其作战效能的发挥程度也不同,那么战场电磁环境所表现出来的复杂程度也是不同的。作为“当事人”,各子系统都可以初步评估自身的作战效能,在此基础上将各子系统的作战效能指标聚合,得到整个C4ISR作战指挥系统作战效能的发挥程度。效能发挥得好,战场电磁环境就不复杂；发挥得不好,则战场电磁环境就复杂。

因此将C4ISR作战指挥系统作为研究对象U,以其在作战中效能的发挥对战场电磁环境进行复杂性评估,即U={指挥控制能力u1,预警探测和监视能力u2,电子进攻能力u3,电子防御能力u4,电磁兼容能力u5}。对战场电磁环境复杂的评估指标V分为4个等级,记为V={重度复杂v1,中度复杂v2,轻度复杂v3,不复杂v4}。

2.1 确定因素重要度系数ai及A

因素重要性程度ai的确定是综合评判最关键的环节之一。因素模糊子集A确定得恰当与否,直接影响综合评判的结果。A的确定方法,常用的有德尔菲法、专家调查法和判断矩阵分析法。本文用1～9标度法构造判断矩阵法,计算出特征向量。通过咨询有关专家意见,确定标度准则见表1。

表1 准则——C4ISR作战指挥系统

表1中,u1为指挥控制能力；u2为预警探测和监视能力；u3为电子进攻能力,u4为电子防御能力,u5为电磁兼容能力。

构造判断矩阵A:

经检验,矩阵的随机一致性比例RC＜0.1,矩阵具有满意的一致性,无需调整。计算得出因素重要程度A=（0.42,0.10,0.26,0.16,0.06）T。

2.2 评价矩阵的确立

根据战场电磁环境复杂的评估等级V={重度复杂v1,中度复杂v2,轻度复杂v3,不复杂v4}对应的威胁程度由v1至v4逐次递减,可由以下隶属函数来确定评价矩阵R:

根据实际作战和试验演练中各作战指挥子系统作战性能发挥的具体情况和专家意见,在（0,10]区间确定x的数值。表2为根据作战训练情况对C4ISR作战指挥系统给出的评分。

表2 C4ISR作战指挥系统评分

从而可以算出作战指挥系统的评价矩阵:

依据此评价矩阵,用模型1、模型5计算出战场电磁环境各评估等级在C4ISR作战指挥系统上的隶属度,如表3所示。

表3 战场电磁环境等级隶属度

如果把隶属度最大的看作是最有可能的评估等级,那么用模型1得出的结论是:战场电磁环境等级为中度复杂v2级,隶属度为0.45；用模型5得出的结论是:战场电磁环境等级为中度复杂v2级,隶属度为0.673 8。根据文献[4]对模糊评价模型的讨论,可以确定用模型5对战场电磁环境进行评价更为科学合理。

3 结束语

本文从主观性上对战场电磁环境复杂度进行了评估。以C4ISR作战指挥系统为研究中心,选取指挥控制能力、预警探测和监视能力、电子进攻能力、电子防御能力和电磁兼容能力等5个方面作为评估指标,通过模糊综合评估的方法实现了对战场电磁环境复杂程度的定量描述,有助于部队深化对复杂电磁环境的认识,提高部队在复杂电磁环境下的训练质量与训练效益。

[1] 周泰文.模糊数学基础简明教程[M].武汉:华中理工大学出版社,1993.

[2] 王志刚,何俊.战场电磁环境复杂性定量评估方法研究[J].电子信息对抗技术,2008,23（2）:50-53.

[3] 靳娜,娄寿春.基于模糊综合评判的目标属性识别模型研究[J].计算机仿真,2004,21（1）:35-37.

[4] 邢传鼎,杨家明,任庆生,等.人工智能原理及应用[M].上海:东华大学出版社,2005.

[5] 杨晓丽,徐培培,杨建臻,赵光.基于模糊算法实现多因素综合决策[J].西安电子科技大学学报,2000,27（2）:171-175.