战场复杂电磁环境效能评估准则研究

宋海峰

摘 要：战场复杂电磁环境对武器装备的安全性和作战效能的发挥具有重要影响，对信息化战争意义重大。采用模糊层次分析方法，运用定性和定量相结合的模糊综合评判法，初步建立一套战场复杂电磁环境效能评估准则，并应用该方法对某型作战平台作战效能进行定量评估，结果验证该评估准则的可用性。

关键词：复杂电磁环境 效能评估 研究

中图分类号：E91 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）006-116-03

1 引言

战场电磁环境具有主观性、动态性、随机性和复杂性等特点，而复杂性是其最本质的特性描述。对军用信息功能系统（装备）所感受到的战场复杂电磁环境效能进行评估，重点是确立一套客观的、可信的、有效的和实用的评估准则。而战场复杂电磁环境效能评估准则涉及到的因素很多，建立一个科学合理的评估指标体系是评估准则研究的重点。

2 战场复杂电磁环境效能的描述和分析

2.1 战场复杂电磁环境效能描述方法

与其它有形的战场环境一样，看似无形的战场电磁环境也是客观实在存在的，我们可以从空域、时域、频域、能域等四个方面来描述电磁环境的本质特征，并力图对这些特征给出科学直观的表达方式，以便军事人员迅速理解、把握战场电磁环境，做出科学的判断和决策。

2.2 战场复杂电磁环境效能分析方法

我们把军用信息功能系统所应对的电磁环境效能分为三个部分：系统内部分系统和设备的电磁环境效能、系统平台自身的电磁环境效能和系统外部的电磁环境效能。其中本文研究的重点是放在如何对单个装备或群体（平台）所感受到的外部复杂电磁环境的影响程度进行评估，即系统外部的电磁环境效能研究。对于单个信息装备或群体所应对的外部复杂电磁环境特征，我们可以以图1所示的战场复杂电磁环境分析方法示意图为参考进行分析。根据图中所示，我们可以从空域、时域、频域和能域四个方面对外部复杂电磁环境产生的原因及影响进行分析，并从前门耦合和后门耦合两方面来分析复杂电磁环境对系统（装备）的影响途径。然后把分析结果注入到相关信息功能系统或武器装备的实物半实物系统来进行模拟和仿真或直接对待评估系统（装备）进行有针对性的测试。

3 战场复杂电磁环境效能评估准则

战场电磁环境的复杂性既有一般共同的宏观度量标准，又可根据不同个体和群体的特殊感知能力而产生不同的特定的度量标准。因此，应当结合不同的需要建立两种复杂性的概念，即：战场电磁环境的一般复杂性评估和特定复杂性评估。

3.1 战场电磁环境的一般复杂性评估

战场电磁环境的一般复杂性是用来定量描述特定战场上客观的、共同的、宏观的战场电磁环境特征，它的评估特征是与战场上某个或某些特定的感受体无关。我们可以取电磁辐射源空域分布、电磁信号频域分布、电磁信号强度分布、电磁信号种类和样式分布、背景噪声强度、信号密度、频率占用度、频率重合使用度等作为战场电磁环境一般复杂性的度量指标。

3.2 战场电磁环境的特定复杂性评估

战场电磁环境的特定复杂性是指战场特定的个体和群体（一般指在某地域、某时间段的某个装备或某群作战实体）所感受的战场电磁环境的影响程度。

若要对某一群体（平台）共同感受到的战场电磁环境特定复杂性进行评估，关键是要对群中（平台上）所有个体的特定感受进行聚合。具体的效能评估指标体系如图2所示。

从图2中我们可以看出，首先应该对群体（平台）上的关键电子信息设备进行划分，假设作战实体群由m个装备个体Qi（i=1，2，…，m）组成。然后按照前面对单一装备战场电磁环境特定复杂性的评估方法，对某个装备Qi按照其不同的工作方式进行划分，假设装备Qi有ki种工作方式，记为：Qi={Qi1，Qi2，…，Qik}，进而计算模拟出某个装备Qi在特定条件下并工作在不同方式时，所接收到的有用信号和由电磁环境产生的各种干扰；然后计算出该装备在完成特定任务时，不同工作方式下由于各种干扰而造成的效能下降程度e。对于装备Qi={Qi1，Qi2，…，Qik}的第种工作方式（=1，2，…，ki），在该电磁环境中完成作战任务的效能为e，则其对电磁环境复杂性Bij的隶属度为 （e），得到模糊评估矩阵为：

Ri[ （e）]ki？（i=1，2，…，m，j=1，2，3，4，=1，2，…，ki）。

设装备Qi的每种工作方式的重要性为 ，=1， i=（ i1，

i2，…，） ，则装备Qi感受到的特定电磁环境复杂程度评估结果为：

上式Ai就是装备Qi在该电磁环境中完成作战任务的效能，则整个作战群体（平台）Q（Q=Q1，Q2，…，Qm）对电磁环境复杂性Bj的隶属度为 （Ai），得模糊评估矩阵：

R[ （Ai）]m？，其中：i=1，2，…，m；j=1，2，3，4。

即：

设在该作战群体（平台）中，装备Qi的重要性为 i（i=1，2，…，m）， i=1。记权重向量 i=（ 1， 2，…， m），则该群体（平台）感受到的特定电磁环境复杂程度评估结果为：

按照最大隶属度原则，取其中最大隶属度对应的评判等级作为该群体（平台）感受到的特定电磁环境复杂程度的最终评判结果。

4 战场复杂电磁环境评估示例

下面我们以某型作战平台系统为例，简单介绍一下如何应用上面给出的战场复杂电磁环境效能评估准则，来评估在特定战情想定情况下，战场电磁环境复杂性对群体（平台）的信息功能系统作战效能的影响程度。

按照该型作战平台系统特性，我们可以设它是由4个关键电子信息装备个体Qi（i=1，2，3，4）组成，分别为超短波电台、L波段电台、识别系统和雷达系统。其中，Qi在该电磁环境中完成作战任务的效能用ei表示。此处我们以上述系统的作用距离作为作战效能指标ei，来评估由于各种干扰而造成的系统效能下降程度。依据前面的分析，以ei的不同取值，可以把该装备Qi受电磁环境影响的程度分为4个等级，即可以忽略、轻度干扰、中度干扰、重度干扰，记为Bj（j=1，2，3，4）。

首先，根据该型作战平台在执行特定任务时，4种关键电子信息功能系统的重要性，来确定相应的权重。在本文中我们假设通信超短波电台、L波段电台、识别系统和雷达系统这四种信息功能系统的权重分别为0.2、0.2、0.2和0.4。

其次，根据该型作战平台电子信息系统工作特点，对上述四种信息系统的工作方式进行划分，并同时为每种工作方式分配相应的权重。其中，通信超短波电台我们可以分为常规话音、常规数传、抗干扰方式话音和抗干扰方式数传；L波段电台只定为一种工作方式；识别系统分为敌我识别工作方式和常规识别工作方式；雷达系统分为3种工作方式，即：工作方式1、工作方式2和工作方式3。

然后，确定这四种信息系统在相应工作方式下，根据战场电磁环境复杂性的影响程度（所接收到的有用信号和由战场复杂电磁环境产生的各种干扰信号之间的信干比），导致的作用距离变化的程度，作为作战效能评估的指标。

最后，在输入特定战情想定的情况下，按照前面介绍的仿真评估流程进行模拟仿真或实际测试，并根据上面各系统的作战指标划分，得出四种信息功能系统相应工作方式下的评价结果，进而得出相应的模糊评估矩阵，并按照前面介绍的评估方法得出最终的评判结果。

为了方便演示，我们假设存在特定军用有意电磁干扰的战情想定，并且假设得出的评价结果如表1所示。

表1 某型作战平台电磁环境效能评估

根据战场复杂电磁环境效能评估准则，按照表1中括号内所给的数据，我们可以得到模型作战平台在特定干扰情况下的模糊评估矩阵分别为：

按照表1中所提供的各系统每种工作方式的权重，可以分别求出每种系统在此特定干扰情况下所感受到电磁环境复杂程度评估结果。具体结果如下所示：

则该型作战平台关键电子信息系统在特定干扰电磁环境中的模糊评估矩阵为：

然后按照此型作战平台各关键电子信息设备的权重分配，结合上面求出的每种装备在特定干扰情况下所感受到电磁环境复杂程度评估结果，我们就可以得到该型作战平台在特定干扰情况下感受到的电磁环境复杂程度的评估结果为：

按照最大隶属度原则，该型作战平台在此特定干扰情况下感受到的电磁环境复杂程度的影响等级为轻度干扰。

5 结语

本文运用定性和定量相结合的模糊综合评判法，引入了层次分析法和模糊数学方法，初步建立了战场复杂电磁环境效能评估准则。通过在特定想定情况下，某型作战平台所感受到的战场复杂电磁环境影响程度的实例分析，证明了该评估准则切实可行。

同时因该评估准则是建立在对群体（平台）的信息功能系统在处于复杂电磁环境下，合理分配相应权重基础之上的，因此，应用本文建立的电磁环境效能评估模型所得出的评估结果，从本质上讲是一个预测值、相对值，也是一个非清晰值。

参考文献：

[1] 张跃，邹寿平，宿芬.模糊数学方法及其应用[M].北京：煤炭工业出版社，1992.

[2] 郭齐胜，等.装备效能评估概论[M].北京：国防工业出版社，2005.

[3] 李潮.雷达抗干扰效能评估方法、现状和展望[J].电子对抗，2003（5）：41-45.

[4] 程鹏，冯坤.干扰条件下的舰载雷达效能评估[J].雷达科学与技术，2006，4（3）：148-150.

[5] 曾利新，李为民.防空通信系统效能评估[J].火力与指挥控制，2007，32（6）：84-86.

[6] 邵国培，刘雅奇，何俊，等.战场电磁环境的定量描述与模拟构建及复杂性评估[J].军事运筹与系统工程，2007，21（4）：17-20.