复杂电磁环境对炮兵火力突击效能影响权重研究＊

王耀辉

（陆军军官学院1） 合肥 230031）（77298部队2） 曲靖 655000）

1 引言

由于信息技术的迅猛发展和广泛应用，战场电磁环境变得越来越复杂，对炮兵火力突击效能产生了重大影响。复杂电磁环境的不同因素对炮兵火力突击效能的影响程度是不同的，有些因素占有比较重要的地位，而有些影响比较小，因此需要给不同的因素赋予不同的权重。本文采用AHP法来确定指标体系的权重，可以将决策者的专业知识和经验判断给予量化，并通过计算分析得出有价值的结论。

2 确定指标体系及建立层次模型

在一般条件下的效能分析中，选用的效能影响指标一般突出主观方面的因素，主要就是武器装备的战术技术性能。而本文所研究的评估指标既要选择客观因素对一般条件下的主观指标的影响作为选取原则，又要反映出客观对主观的影响程度。基于这种情况从电磁防护干扰、侦察干扰和通信干扰三个方面选取评估指标。这三项指标对于衡量炮兵火力突击效能所受的影响都是必不可少的，缺一不可，同时这三项指标能够包含复杂电磁环境对炮兵火力突击效能的主要影响，既有主观性又有客观性，既体现充分性又体现必要性。

下面就三项指标的含义进行分析。

1）电磁防护干扰（W1）

复杂电磁环境对炮兵电磁防护干扰由三方面因素决定，具体包括：

（1）系统内部自扰（W11），主要是系统内部产生的有源干扰导致的防护能力下降。

（2）脉冲耦合干扰（W12），敌通过释放电磁波通过耦合途径进入我军装备系统内的敏感设备中而形成的干扰。

（13）电子侦察（W13），通过电子侦察监视装备在时域、空域和频域范围内对我进行侦察。

2）侦察干扰（W2）

对侦察设备实施干扰，主要是降低侦察设备接收到的信噪比，让信号被噪声覆盖，增加发现目标的不确定性，从而降低对目标的侦察发现率，具体包括：

（1）射频噪声干扰（W21），通过滤波器对白噪声滤波，并经放大得到有限频带噪声，其概率分布服从正态分布。

（2）噪声调幅干扰（W22），载波震荡的幅度随着调制噪声的变化而形成的干扰。

（3）噪声调频干扰（W23），通过噪声调频干扰产生宽频带干扰。

（4）脉冲干扰（W24），敌方向我方发射一个或数个回答脉冲以形成的欺骗干扰。

3）通信干扰（W3）

敌方对我通信干扰主要是发射电磁波的手段来实现破坏通信接收机的正常工作，干扰信息的及时传输并导致任务无法完成。具体包括：

（1）瞄准式干扰（W31），通过压制一个确定波道的通信，干扰信号的中心频率和我方信号频率基本重合，干扰和信号的频谱宽度基本相同。

（2）阻塞式干扰（W32），通过宽频谱，覆盖我方某个波段的全部或大部分通信。

（3）欺骗性干扰（W33），通过发射机将模拟敌方的通信信号或假信息送进我方通信接收机，欺骗我方。

（4）假通信干扰（W34），敌方把实际通信不同的内容用不同的形式发射出去，以欺骗我方。

（5）转发式干扰（W35），敌人将我方的通信信号接收下来，经处理放大后再发射出去。

根据炮兵火力突击效能所受的影响，建立以下指标体系层次模型（W），如图1所示。

3 构造判断矩阵

图1 复杂电磁环境对炮兵火力突击效能影响的指标体系层次模型

在建立递阶层次模型以后，上下层次之间元素的隶属关系就被确定了。假定以顶层元素C为准则，所支配的下一层次（L）的元素为W1，W2，…，Wn（示例n＝5），我们要通过两两相对比较的方法求出它们对于准则C的相对重要性相应的权重W1，W2，…，Wn。为此，决策者（或专家）要反复进行如下的判断：针对准则C，L层中的两个元素W1，W2（∈L）哪一个更重要及重要多少，并按表2所示的1～9标度进行相对重要程度赋值（记为aij），这样对于准则C，下层n个被比较的元素构成了一个两两比较判断矩阵。

A＝（aij）n×n式中：i，j＝1，2，…，n（1）式中aij表示元素Wi与Wj相对于C的重要性的1～9标度量化值。

对于层次模型图中每一层因素对上层的两两结果可认为是判断矩阵A，其有以下特点：

判断矩阵A的特征向量

判断矩阵A最大特征根

由Perron定理我们知道：当且仅当矩阵具有唯一非零的最大特征值（即λmax＝n），矩阵A具有完全一致性。然而在对复杂电磁环境下影响到炮兵火力突击效能各方面来看，采取两两比较时，不可能做到完全一致性，而存在估计误差，导致特征值及特征向量也有偏差。此时需要以平均值作为检验判断矩阵的一致性指标（记为CI）

由公式可以看出，当λmax＝n时，CI＝0，为完全一致，CI值越大，判断矩阵的完全一致性越差。此时为减小这个问题，引入随机一致性指数RI。

RI是计算机从1～9标度的17个标度值1／9，1／8，…，1／2，1，2，…，9中，随机地抽样填满n阶矩阵的上（或下）三角阵中的n（n－1）／2个元素，用特征根法求出λmax再代入上式求出CI，经过多次（500次以上）重复求得的平均值。天津大学的龚木森、许树柏在1986年算得1～15阶重复1000次的平均随机一致性指标，其值随n的变化如表1所示。

表1 随即一致性指数RI

设定相对一致性指标为

当CR＜0.1时，即要求专家判断的一致性与随机一致性之比小于10%时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的。反之，当CR≥0.1时，应该对判断矩阵作适当修正，以保持一定程度的一致性。对于1，2阶矩阵，总是完全一致的，此时，CR＝0。

判断矩阵中各元素数据来源于军事专家调查数据的统计分析，该矩阵元素满足TL.Saaty提出的1～9标度，如表2所示。

表2 1～9标度αij的含义

表3 判断矩阵A的形式

如图1所示建立复杂电磁环境对炮兵火力突击效能影响的指标体系后，上下层次元素之间的隶属关系就确定了，由于我军对复杂电磁环境下火力突击效能研究起步较晚，相关数据不多，直接得到各元素的权重比较困难。所以在上层的准则下，对本层元素两两比较，按1～9标度对各自的重要程度赋值，得到判断矩阵来表示元素之间的重要程度，进一步就可以计算被比较元素对于该准则的相对权重。具体判断矩阵A形式如表3所示。

4 归一化处理

通过之前提出的相关公式我们可以得知求解判断矩阵a的特征值来确定子因素权重数值大小，具体步骤如下：

1）对判断矩阵A每一列进行归一化处理

按此可计算得出归一化矩阵¯A。

2）将归一化后的比较矩阵按行相加

3）再将¯w1，¯w2，¯w3，¯w4，¯w5进行正规化处理

所得到的W＝［w1，w2，w3，w4，w5］即为所求的特征向量。

4）计算矩阵最大特征量值λmax，由式（7）知

5 一致性检验

通过前面的检验矩阵的公式，可知当矩阵A＝（aij）n×n的特征值更依赖于aij。通过式（3）以及所提出的随机一次性指数，

当且仅当CR＜0.1时，认为判断矩阵具有满意的一致性，当CR≥0.1时，应重新调整判断矩阵的元素。

6 计算分析

按上述步骤进行计算分析，可得如下结果：

表4 一级权重指标W1，W2，W3的计算

λmax＝3；CI＝0；RI＝0.52；CR＝0，排序权重为（0.17，0.5，0.33）

表5 电磁防护干扰指标W11，W12，W13的计算

λmax＝3；CI1＝0；RI＝0.52；CR1＝0，排序权重为（0.63，0.21，0.15）

表6 侦察干扰指标W21，W22，W23，W24的计算

λmax＝3；CI2＝0；RI＝0.89；CR2＝0，排序权重为（0.09，0.27，0.45，0.18）

表7 通信干扰指标 W31，W32，W33，W34，W35的计算

λmax＝5；CI3＝0；RI＝1.12；CR3＝0，排序权重为（0.67，0.2，0.33，0.24，0.12）

通过以上计算，可知CR总＜0.1，满足式（10）所提出的标准，所以满足一致性要求。

7 结语

通过确定权重并进行比较可知，复杂电磁环境对电磁防护的最大影响来自系统内部产生的有源干扰（W11），其权重大小为0.63；复杂电磁环境对侦察干扰最大的影响来自敌方宽频带的干扰（W23），其权重大小为0.45；复杂电磁环境对通信干扰最大的影响来自干扰信号的中心频率和我方信号频率基本重合（W31），导致通信内容安全性降低，其权重大小为0.67。

加强指标体系权重研究是确保炮兵部队在复杂电磁环境下高效稳定发挥火力突击效能的重要环节。本文结合复杂电磁环境的不同因素对炮兵火力突击效能的影响程度不同，通过采用AHP法来确定指标体系权重，为指导炮兵部队在复杂电磁环境下进行火力突击效能演练提供了科学依据，从而最终提高炮兵部队在信息化条件下的整体作战能力。

［1］甄新宪.复杂电磁环境下的炮兵作战［M］.北京：海潮出版社，2009：68～72

［2］刘伟.信息化战争作战指挥研究［M］.北京：国防大学出版社，2009：75～88

［3］漆明贵.复杂电磁环境下作战与训练研究［M］.北京：解放军出版社，2007：53～71

［4］刘粤军.复杂电磁环境对作战指挥的影响及对策［J］.北京：国防大学学报，2007（1）：26

［5］赵新生.复杂电磁环境对炮兵作战效能的影响及对策［J］.炮兵学院学报，2007（2）：30～32

［6］杨林等.复杂电磁环境下炮兵火力运用问题探要［J］.北京：东南军事学术，2007（4）：22

［7］熊作明.对复杂电磁环境下部队训练的几点思考［J］.炮兵学院学报，2007（4）：26～28

［8］姜家荣.复杂电磁环境的要素构成及对炮兵作战行动的影响［J］.炮兵学院学报，2007（2）：33～34

［9］黄晶晶，熊才权.粗糙集－神经网络在作战效能评估中的应用［J］.计算机与数字工程，2011，39（5）

［10］姚炳辉.炮兵战场电磁环境量化研究［D］.合肥：炮兵学院硕士学位论文，2009：23～25

［11］胡然，刘东玉，周含冰，等.基于RBF神经网络的光电装备作战效能评估［J］.计算机与数字工程，2011，39（5）

［12］白京.复杂电磁环境对炮兵火突击效能的影响及对策研究［D］.合肥：炮兵学院硕士学位论文，2010：36～38

［13］邢利华，刘式宋.炮兵精确打击指挥信息系统作战效能评估［J］.计算机与数字工程，2010，38（1）

［14］Petfin A B.Transmission of Microwave Though Magnetoactive Plasma［J］.IEEE Trana Plasma Sci，2001，29（3）：471～478