基于云理论的航空兵电子战作战能力评估＊

李 京 杨根源

（海军航空工程学院5系1） 烟台 264001）（海军信息化专家委员会2） 北京 100073）

1 引言

作战能力（combat capability），亦称战斗力，是武装力量遂行作战任务的能力。它主要是指武装力量为执行一定作战任务所需的“本领”或应具有的潜力。由人员和武器装备的数质量、编制体制的科学化程度、组织指挥和管理的水平、各种保障勤务的能力等因素综合决定，也与地形、气象及其它客观条件有关［1］。航空兵电子战是电子战的重要组成，它在电子战的发展史中一直占据着主要地位。航空兵电子战主要包括专用侦察飞机、远距离支援干扰飞机、随队支援干扰飞机和作战飞机自带的自卫电子对抗设备。对于其作战能力的划分有4种标准：信息标准、能量标准、作战运用和战术标准，以及军事和经济标准［2～3］。除此之外，电子战系统还必须满足人们对军用电子设备所提出的基本技术要求。

对航空兵电子战作战能力的评估，由于影响航空兵电子战的因素很多，有定量的、定性的、技术上的、战术运用上的，以及具体的战场态势等，因此传统的评估技术对于这样的综合性决策问题在量化评估指标后，失去了对事物评判时所具有的灵活性特点。本文采用云重心的评价方法对航空兵电子战作战能力进行评估，建立不确定性云模型，以解决评估中遇到的定性与定量转换问题。

2 电子战作战能力评估标准

文献［2］提出了四项电子战评估标准，体现了电子战特性。

1）信息标准（Information Criteria）用以描述干扰信号、系统造成电子战目标信息损失的技术潜能。

2）能量标准（Energy Criteria）用以描述干扰信号、系统造成正在被干扰的电子目标的信息损失的实际技术能力，需要考虑干扰电子目标时的能量潜力。

3）作战运用和战术标准（Operational and Tactical Criteria）用以分析电子战系统和技术如何成为军事行动中的一个要素，并且在与电磁环境有关的军事行动中，确定电子战部队和系统的作战运用和战术规范。

4）军事和经济标准（Military and Economic Criteria）用于比较电子战技术和系统的费用与效能，并且在费效分析的基础上，得出最优方案。

3 航空兵电子战作战能力分析指标体系建立

考虑到第二节中所提到的四项电子战评估标准，并结合实际作战中指挥决策人员对于决策信息的需求，构建了航空兵电子战作战能力指标体系，如图1所示。

图1 航空兵电子战作战能力指标体系

1）时域上的评估指标α1

时域上主要考虑干扰机的引导时间Δtj，即从接收到目标辐射源信号至发出射频干扰信号的时间。原则上引导时间越短越好，定义时域评估因子为α1＝1／Δtj。

2）频域上的评估指标α2

当被干扰目标的工作频率完全被干扰机频率覆盖时，认为此时的干扰效果最好。取干扰机工作的频宽bJ与被干扰目标频宽bR的比值作为干扰机频域上的评估因子，即α2＝bJ／bR。

3）空间上的评估指标α3

干扰空间范围包括干扰发射天线波束在空间的最大指向范围ΩJ和在任意时刻干扰波束的覆盖范围θJ。干扰机在空间上的评估因子定义为α3＝（ΩJ＋θJ）／T，其中T为干扰天线旋转周期。

4）能量上的评估指标α4

用天线能接收到的干扰信号功率与目标回波功率的比值来度量该指标，评估因子定义为α4＝1／KJ，其中KJ为被干扰目标正常工作的信干比。

5）战术运用上的评估指标α5

关于以上指标的意义和推导可以参考温浩［4］、张肃［5］和黄高明［6］的论文。

4 云理论介绍［7～8］

云是语言值表示的某个定性概念与其定量表示之间的不确定性转换模型，云的数组特征用期望值Ex、熵En、偏差D三个数值表征，它把模糊性和随机性完全集成到一起，构成定性和定量相互间的映射。其中Ex是云的重心位置，标定了相应的模糊概念的中心值，En是概念模糊度的度量，它的大小反映了在论域中可被模糊概念接受的元素数，即亦此亦彼性的裕度。D是云厚度的度量，是整个云厚度的最大值，它反映了云的离散程度。（由期望和熵两个数字特征便可确定具有正态分布形式的隶属云的期望曲线方程。）

云重心可以表示为T＝a×b，a表示云重心的位置，b表示云重心的高度，期望值反应了相应的模糊概念的信息中心值，即我们所说的云重心位置，当期望值发生变化时，它所代表的信息中心值发生变化，云重心的位置也相应地改变。在一般的情况下，云重心的高度取常值（0.371），期望值相同的云可以通过比较云重心高度的不同来区分它们的重要性，即云重心高度反映了相应的云的重要程度，所以说，通过云重心的变化情况，可以反映出系统状态信息的变化情况。

5 云重心作战能力评估模型的建立

当我方计划利用电子战飞机对某一目标进行电子进攻时，由于战场环境的复杂性，以及自身电子战力量在作战过程中出现损耗，部分力量可能减弱或丧失战斗力，如我干扰装备就很可能因敌反辐射攻击而遭到损坏，在后续的作战进程中如不及时修复，将难以再发挥其应有的战斗力。因此，决策人员预计作战过程中可能出现的作战态势为xi＝（x1，x2，x3），对我方作战能力进行评估的具体步骤为：

1）确定水平指标参数。由第2节评估指标的量化方法可知各评估因子均为效益型指标，所以可以采用式（1）的标准化方法得到指标状态表1。

其中，aij为飞机处于状态xi时，相对于指标aj的值。

表1 指标状态表

2）求各指标参数的权重［9］。权重的确定方法有很多，如德尔菲法、AHP法、PC-LINMAP耦合法、环比法和区间估计法等。为了尽量将定性与定量相结合，同时体现主观与客观信息，这里用式（2）确定权重。

其中，w1＝1，n为指标数，i为排队等级，即对指标按其重要程度所作的一个排列，若认为指标可能处于同一等级，i可取相同值。此处的各项指标等级排队依靠的是专家咨询法。经计算求得wi，见表2。再将wi归一化处理即可得到权重W＊i。

表2 指标排队等级及wi值

3）求各指标的云模型［11］。在评估指标体系中，如果既有精确数值型表示的，又有用语言值来描述的，提取n组样品组成决策矩阵，那么n个精确数值型的指标就可以用一个云模型来表示，其中

同时每个语言值型的指标都可以用一个云模型来表示，那么n个语言值（云模型）表示的一个指标就可以用一个一维综合云来表征。其中

根据上述公式，从指标状态表1中求出各指标的云模型期望值和熵如表3所示。

表3 各指标云模型的期望值和熵

4）求加权综合云重心向量［13］。由云重心T＝a×b，可得五维加权综合云的重心向量为：T＝（0.100，0.128，0.138，0.168，0.207）。理想状态加权综合云的重心向量为：To＝（0.15，0.18，0.18，0.25，0.25）。

综合云重心向量进行归一化，得到向量TGi＝（0.333，0.289，0.233，0.328，0.172）。经归一化后，表征系统状态的综合云重心向量均有大小、方向、无量纲的值（理想状态下为特殊情况，即向量（0，0，…，0））。

5）计算加权偏离度。把各指标归一化之后的向量值乘以其权重值，然后再相加，取平均值后得到加权偏离度θ（0≤θ≤1）的值

经计算得加权偏离度θ＝0.269，即距离理想状态下的加权偏离度为0.269。

6）用云模型实现评测的评语集。采用由十一个评语所组成的评语集：

V＝（V1，V2，…，V11）＝（理想，极好，非常好，很好，较好，一般，差，较差，很差，非常差）

将十一个评语置于连续的语言值标尺上，并且每个评语集都用云模型来实现，构成一个定性评测的云发生器，如图2所示。

图2 定性评测曲线

将θ值与定性评测曲线进行比较，得到评估结果的定性表示为“介于非常好和很好之间，倾向于很好”。该模型的结果表明，根据目前的态势分析，以及我方作战力量的实际情况，我方航空兵电子战飞机具有针对该目标的电子进攻能力。

6 结语

在进行电子战目标选择时，航空兵电子战指挥员必须时刻掌握我现有的电子战能力，敌目标的电子特性，以及可能影响作战能力的战场环境，在整个作战过程中实时做到“力所能及”。为此，本文在作战能力评估准则的指导下，建立了航空兵电子战作战能力评估体系；并提出了一种基于云理论的电子战作战能力评估模型。通过实例分析表明，该模型可以为指挥员决策提供比较可靠的科学依据，为航空兵电子战辅助决策提供一种新的思路。

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