基于ANP的通信对抗目标选择问题研究＊

宋 新 杨建波

（空军航空大学 长春 130022）

1 引言

信息化条件下的战场，作战双方大量使用卫星、雷达、光电、导航、无线电通信、敌我识别和广播、电视等各种军用、民用电子设备，致使战场上信号密集、交迭、多变，电磁环境日趋复杂。而我方通信对抗装备数量有限，不可能对敌方所有通信设备进行攻击。通信对抗目标选择是对通信对抗作战领域通信目标的综合分析和评估，其分析要点不仅基于待打击目标的威胁程度，而且更加依赖于我方通信对抗系统的实际能力和战时的电磁背景，本文将以此为切入点，结合以上三个方面进行研究。

通信对抗系统通常是一个复杂的大系统，通信对抗作战由于本身的复杂性，对目标进行选择的指标较多，而且指标间相互影响，相互制约，各指标对总体的评估影响也不相同。在确定目标优先度的过程中，由于主客观因素的影响，不能完全排除人为因素带来的误差，很难真实反映其好坏程度。Thomas.L.Satty于1996年在层次分析法的基础上提出了网络层次分析法（Analytic Network Process，ANP），对于确定通信对抗目标打击顺序这样复杂的问题，影响其目标的因素往往存在相互依赖的关系和反馈关系，ANP可以将复杂系统描述得更为深刻，对各因素以1～9为标度进行量化，进行两两比较，最后进行综合排序，是科学的实用决策方法，更能反映现实情况。

2 网络分析法（ANP）介绍

Saaty在多个文献中对ANP方法及其应用进行过详细的阐述。总结可知，网络分析法分析流程简要如下：

1）确定目标和准则。

2）构建网络结构模型。常见模型有四种：内部独立的递阶层次结构、内部依存的递阶层次结构、内部独立的循环系统以及内部依存的循环系统，如图1所示。

图1 ANP结构图

3）构建ANP无权重超矩阵。在控制层的某一个准则Ps（s＝1，2，…，m）下，以网络层元素组Cj中的某一个元素如Cjl（l＝1，2，…，nj）为次准则，考虑另一个元素组Ci中的各个元素按其对Cjl影响力大小构造Ps下的判断矩阵，并由特征根法得到一个排序向量（，，…，）T。同理，依次将Cj的元素作为次准则，得到矩阵：

这样以Ps为准则，依次将各元素组元素之间的内外关系进行比较，这里需要注意，当元素组Ci与元素组Cj不相关联时，Wij＝0。最终可获得无权重超矩阵Ws：

4）构建权重超矩阵。以Ps为主准则，以元素组Cj为次准则，对元素组进行成对比较，构造判断矩阵aj，并进行归一化处理，得归一化特征向量（a1j，a2j，a3j，…，aNj）T。同理，可以得到以下反映元素组间关系的权重矩阵As。

有了该权重矩阵，就可以获得权重超矩阵，即以权重矩阵As，乘以无权重超矩阵得到权重超矩阵：

5）求极限超矩阵。在ANP中，要通过求极限超矩阵的方法确定稳定的元素优先权。

上式中表示极限超矩阵，Wk表示权重超矩阵。

6）计算最终排序，进行敏感性分析

对每一控制准则的极限向量按照各准则权重进行加总，并依据各可选方案的权重值排序，从而得出最佳选择方案。

3 通信对抗目标选择模型的建立

通信对抗干扰目标选择评估就是指在预先战略侦察和实时战术侦察的基础上，对当前敌情、我情、战场环境等情报信息进行分析评估，力图在广阔的频域和空域中挖掘出能大幅度降低敌作战能力的高价值、高威胁的通信系统目标。最后依据作战要求和通信对抗装备作战能力，确定打击顺序及打击优先等级。通信对抗干扰目标选择是通信对抗指挥决策的关键组成部分，是通信对抗战场数据融合中决策系统确定干扰目标、干扰样式以及任务分配的基础和前提，其关键在于目标干扰优先等级的正确评估。本文从以下几部分着手进行分析。

1）分析任务、准则、元素和指标。为了对通信对抗决策问题进行分析并建立ANP模型，必须先分析任务、准则、元素和指标。该问题中：（1）主要任务是对通信对抗目标进行排序，总体任务是有效分配干扰资源和提升通信对抗干扰效果；（2）对通信对抗目标的选择基于有效分配干扰资源和提升作战整体效果。为了有效分配干扰资源和提升作战整体效果，需要考虑以下三个主要影响因素：我方装备实际能力、敌方目标威胁程度和战场环境影响。以往模型中往往只是考虑目标威胁程度，而对我方通信对抗装备的实际能力和战场环境避而不谈；（3）每个影响因素包含一系列的评价指标，如表1所示。

表1 通信对抗目标选择的评价指标体系

其中对我军装备侦察能力和干扰能力的评估另属于一套复杂的系统，其子指标集以及评估流程在此不做赘述。

2）以模型的形式表示任务、准则、元素、指标和通信目标之间的关系。根据通信威胁评估指标，结合网络层次分析法，建立网络模型如图2。其中的箭头方向决定了元素之间的相互影响。箭头的元素影响着尾部，双向箭头表示元素之间有相互影响。在同一群中的元素之间有相互影响时用一个封闭环状双向箭头表示。在这里，相对于AHP方法主要考虑到了元素组之间以及元素内部的相互影响。

图2为通信对抗目标选择ANP模型，该模型以网络化结构显示了它们之间的关系。

图2 为通信对抗目标选择ANP模型

3）将各个影响因素下的指标进行对比，建立对比矩阵，并计算出每个指标的局部权重。

4）以有效分配干扰资源和提升作战整体效果为目标对比各个影响因素，建立对比矩阵，计算出各个因素的权重。

5）计算各个指标的全局权重。

6）评价决策方案。

4 算例分析

为方便分析该评估指标体系的科学性和网络分析法的可行性与有效性，本文将借鉴文献［1］中提出的经典仿真场景进行算例分析。

4.1 场景假定

如图3所示，红方某轰炸机编队执行对蓝方防空导弹阵地的轰炸任务，为接下来的空中突防和空降作战扫清障碍。情报显示，对红方构成威胁的防御力量主要有在指挥控制中心A领导下的战斗机阵地B、防空导弹阵地C、近距支援部队D，并且配有预警机E和电子干扰机F。红军远距离支援干扰机、随队干扰机和近距支援干扰机奉命对蓝方通信链路进行干扰，为轰炸机编队顺利完成任务提供支援。另外，战场电磁环境假定为理想状况。

图3 战场态势图

蓝方的通信链路如图3中的虚线所示，经过初步分析重要的通信网络有：指挥中心—预警机（T1）、指挥中心—战斗机（T2）、指挥中心—防空导弹阵地（T3）、预警机—近距支援部队（T4）、预警机—防空导弹部队（T5）和预警机—战斗机（T6）。为方便仿真结果的对比分析，只取部分通信链路参数进行分析，如表2所示。

表2 蓝方通信链路参数指标

4.2 建立网络模型

网络模型如图2所示，不再赘述。需要特别指出的是，本算例分析中评估通信对抗目标威胁程度大小的指标体系有所简化，其主要目的是方便与现有评估模型进行对比，重点突出我方装备实际能力在进行目标选择中的重要作用。

4.3 构造判断矩阵

在确定通信对抗目标选择的ANP网络后，首先需要构建无权重超矩阵，即通过元素间的两两比较、归一化处理获得。如以“通信链路”为主准则，以“通信技术”为次准则，可构造如表3所示的判断矩阵（表3～表5均按1～9标度进行两两比较）。

表3 “通信链路”与“通信技术”准则下的判断矩阵

该矩阵反映出，单就通信技术而言，通信链路T1采用的通信体制较为复杂，相应的威胁程度则较高，但是并不能由此就断定通信链路T1的干扰优先性。此时以“通信链路”为主准则，以“干扰能力”为次准则，可构造如表4所示的矩阵。

该矩阵反映出，单就干扰能力而言，通信链路T1采用的通信体制较为复杂，相应的威胁程度则较高，但是干扰难度也相应增加，干扰效果有所降低。依次可以构造多个判断矩阵，并对判断矩阵进行归一化处理，组成无权重超矩阵。在获得无权重超矩阵后对各元素组进行组间比较，如以“通信链路”为准则，对元素组进行两两比较，可得如表5的判断矩阵。

表4 “通信链路”与“干扰能力”准则下的判断矩阵

表5 “通信链路”准则下的判断矩阵

4.4 计算极限超矩阵

如此，依各准则进行元素组之间的比较，并将获得的各判断矩阵归一化，然后合并，再与无权重矩阵相乘，即可获得权重超矩阵，依据该权重超矩阵可最终获得如表6所示的极限超矩阵。

根据表 6，将 0.070、0.039、0.101、0.081、0.108、0.061六个数值进行归一化处理就可得到各通信链路的选择权重，即进行干扰打击的优先顺序应该为：预警机—防空导弹部队（T5）、指挥中心—防空导弹阵地（T3）、预警机—近距支援部队（T4）、指挥中心—预警机（T1）、预警机—战斗机（T6）和指挥中心—战斗机（T2）。

表6 极限超矩阵

本算例的分析结果表明，指挥中心和预警机之间通信链路并没有得到较大的优先权，而防空导弹部队与预警机和指挥中心的通信链路摆到了更重要的位置。这样的结果更加科学有效，因为预警机与指挥中心之间的通信链路运用的通信技术更加复杂，但是却难以对其进行有效干扰和压制，而根据“轰炸防空导弹阵地”这一作战任务的需要，切断防空导弹部队和其他部队之间的联系，成为上上之策。

5 结语

本文在分析目标威胁影响因素的基础上，引入“我方装备性能”这一重要影响因素，提出了通信对抗目标选择的指标体系，运用ANP方法构建了目标选择的评估模型，并进行了实例验证，取得了比较满意的结果，为指挥员决策提供了理论依据。

［1］王丰双.一体化通信对抗威胁评估与资源分配方法研究［D］.长沙：国防科学技术大学，2004.

［2］王莲芬.网络分析法（ANP）的理论与算法［J］.系统工程理论与实践，2001（3）：44－50.

［3］Saaty T L.Decision making the analytic hierarchy and network processes（AHP／ANP）［J］.Journal of Systems Science and Systems Engineering，2004，13（1）：12－35.

［4］王鹏飞，等.基于AHP的电子进攻目标选择评估研究［J］.舰船电子工程，2011，31（3）：64－66，85.

［5］胡琦，等.基于ANP和Super Decision的通信链路威胁评估排序［J］.海军航空工程学院学报，2009，24（2）：233－236.

［6］宫俊涛，等.网络分析法（ANP）及其在供应商选择中的应用［J］.工业工程，2007，10（2）：77－80，92.

［7］羊英.基于模糊ANP选择制造型企业运营决策方案［J］.武汉理工大学学报，2011，33（5）：837－841.

［8］田平，等.关于AHP与ANP的比较和分析［J］.决策科学与评价——中国系统工程学会决策科学专业委员会第八届学术年会，2009，10.

［9］黄武超，陈小银.基于ANP的舰空导弹作战效能指标权重确定方法研究［J］.舰船电子工程，2011，31（1）：27－31.

［10］潘哲.空中目标威胁程度评估方法研究［J］.战术导弹技术，2013（3）：46－50.