电子战装备战斗恢复力定量评估模型的建立与应用*

葛青林 唐小栋 王莹莹

(1.海军蚌埠士官学校 蚌埠 233012)(2.95025部队 武汉 430051)



电子战装备战斗恢复力定量评估模型的建立与应用*

葛青林1唐小栋2王莹莹1

(1.海军蚌埠士官学校 蚌埠 233012)(2.95025部队 武汉 430051)

在装备战斗恢复力定量化内涵的基础上,阐述了装备抢修度的定义,然后研究了建立电子战装备战斗恢复力定量(抢修度)评估模型的过程,最后通过实例对电子战装备战斗恢复力定量评估模型的应用进行了分析。

电子战; 装备; 战斗恢复力; 评估

Class Number E920.8

1 引言

信息化条件下作战,电子战装备将始终处于高精度、高杀伤、强对抗武器的威胁之下,已成为敌人打击的重点目标。战斗恢复力是装备的一种战时特性,主要指装备受损后,在战时条件下,经维修人员维修后,装备迅速恢复其全部功能并重新投入战斗使用的能力[1]。战斗恢复力是装备的一种新的特性,提高电子战装备的战场生存与再生能力刻不容缓,必须进一步加强对装备战场损伤后战斗恢复力评估的研究[2],为战斗力的持续生成奠定基础。随着战斗恢复力研究的深入,如何定量评价装备系统的战斗恢复力是摆在我们面前的一个重要课题。

2 战斗恢复力定量化的内涵

战斗恢复力作为装备的一种新的特性,就应当有优劣高低之分。例如,如果战场损伤的装备在战场上能被及时抢修好投入到下一次战斗任务,则认为其战斗恢复力好,否则就认为战斗恢复力不好。当然,具体到战场损伤装备在战时能不能及时修好,与多方面的因素有关,如装备的结构、损伤的部位、损伤的程度、抢修人员的素质、维修保障体制、战场抢修资源等[3]。由于战争的特殊性,并非所有的损伤都能修复,这种特性甚至只能用一种可能性的高低来表示。因此,可以理解为战斗恢复力实际上就是装备系统在遭受打击造成损伤时,所表现出来的能被抢修到满足任务要求状态的能力[4],称这种能力为抢修性,把其概率称为抢修度。因此,可以认为抢修度就是对战斗恢复力的一种定量描述。

抢修度:是指战场损伤装备在规定时间内和规定的条件下经过抢修,能恢复到满足任务要求的基本功能或更多功能的概率[5]。规定的时间对不同的装备和维修级别是不一样的,可以是两次战斗的间歇时间,也可以是指挥员根据战斗情况给定的抢修时间;规定的条件是指给定的维修保障条件、评估人员、抢修操作人员的技能水平等;规定任务是指给定的任务剖面,不同的战斗任务要求装备所具有的能力是不一样的。

3 战斗恢复力定量评估模型(抢修度模型)的建立

3.1 基本假设

为了建立抢修度的数学模型,先做如下假设:

1) 电子战装备的全部功能具有有限种状态,且任一时刻装备只能且必定处于其中的某一种状态(如侦察系统完好、干扰系统损伤);

2) 战场抢修的要求是将战场损伤装备恢复到满足任务要求的状态之一,而实际抢修时装备在给定时间内能否恢复到某一状态是随机的,其概率为时间的函数;

3) 电子战装备可以担负有限种作战任务[6](包括自救),全部可能的状态中必定有若干种状态能满足任务要求;

4) 评估人员做出的结论是正确的,不会发生错误。如果评估人员确定战场损伤的电子战装备在给定的时间内不能修复,则不考虑对该装备的抢修;

5) 装备只有处于不能完成基本任务时才进行抢修,装备抢修人员总是尽力抢修,恢复装备尽可能多的功能[5];

6) 维修保障体系和抢修人员水平等在一定时期内不可能有显著变化。

3.2 模型的建立

由以上假设可以设系统具有n种状态,其状态空间用S表示,则S={s1,s2,…,sn},其中si表示系统处于第i种状态(i=1,2,…,n),对具体装备而言就是完成某个任务的状态:损伤状态、修复状态、机动状态等[7]。再设系统有l种可能的任务,其任务空间记为T,则T={t1,t2,…,tl},其中tj表示装备担负的第j种电子战任务(j=1,2,…,l),对电子战装备而言有截获信号、定位、信号处理、发射干扰等任务[8]。

(1)

(2)

式中,Pli就是系统因战场损伤处于战场损伤状态si对应任务Tl的战斗恢复力。

由于战场损伤后系统可能处于n-m种战场损伤状态,设综合考虑可靠性、及敌方威胁行动等因素造成的战场损伤后,系统在战场损伤后处于si的概率为Di,由于战场损伤必定处于某一状态,则

(3)

(4)

式中,Rl正是损伤的装备通过战场抢修能够完成任务Tl的战斗恢复力水平,称之为抢修度[5]。

如果已知装备系统的全部抢修转移矩阵P[5]:

(5)

其中Pij表示抢修前处于状态i,抢修后处于状态j的概率。对给定的任务Tl,则有任务矩阵Ts=[Ts1Ts2…Tsn],其中:

(6)

对应的战场损伤矩阵D为

D=[D1,D2,…,Dn]T

(7)

因此,由式(5)～(7)可得能执行电子战任务任务Tl所对应的战斗恢复力Rl为

(8)

由式(8)就可以计算出战场损伤的电子战装备在任一给定任务下的抢修度。

4 电子战装备战斗恢复力定量评估模型应用分析

4.1 电子战装备的组成

根据电子战装备在未来作战中担负的主要任务,我们只考虑其简化模型,组成如图1所示[10]。

图1 电子战装备的组成

4.2 电子战装备的状态空间

根据图1可知电子战装备的状态空间主要由侦察系统和干扰系统的完好与否决定,可以得出其状态空间S为

s1:侦察系统、干扰系统均损坏;

s2:侦察系统完好、干扰系统损坏;

s3:侦察系统损坏、干扰系统完好;

s4:侦察系统、干扰系统均完好。

即状态空间S={s1,s2,s3,s4}。

4.3 电子战装备的任务空间

根据电子战装备的组成、战技性能及作战运用可知其担负的主要作战任务为:侦察和干扰(包括自动引导干扰和情报引导干扰)。

即:t1:侦察;t2:自动引导干扰;t3:情报引导干扰。

由电子战装备的状态空间S可以得出:

T1=[0,1,0,1]

(9)

T2=[0,0,0,1]

(10)

T3=[0,0,1,1]

(11)

4.4 电子战装备的抢修转移矩阵

由电子战装备的状态空间S和任务空间Tl可知其抢修转移矩阵P为

(12)

根据平时训练和维修的经验可知,在时间t内装备有可能修不好,也有可能出现新的损伤;同时由于干扰系统发射功率,战场上持续实施干扰容易烧毁器件和遭受敌火力打击,其损伤的概率较侦察系统高,抢修也相对较难[11]。从而得出矩阵P中各值的含义及评估值为

P11:t=0时刻侦察、干扰均坏,抢修到t时刻还均坏的概率,设为0.10;

P12:t=0时刻侦察、干扰均坏,抢修到t时刻侦察修好,干扰还坏的概率,设为0.35;

P13:t=0时刻侦察、干扰均坏,抢修到t时刻侦察还坏,干扰修好的概率,设为0.30;

P14:t=0时刻侦察、干扰均坏,抢修到t时刻侦察、干扰均好的概率,设为0.25;

P21:t=0时刻侦察好、干扰坏,抢修到t时刻反而侦察、干扰均坏的概率,设为0.30;

P22:t=0时刻侦察好、干扰坏,抢修到t时刻还是侦察好、干扰坏的概率,设为0.35;

P23:t=0时刻侦察好、干扰坏,抢修到t时刻干扰好,侦察反而坏的概率,设为0.15;

P24:t=0时刻侦察好、干扰坏,抢修到t时刻侦察、干扰均好的概率,设为0.20;

P31:t=0时刻侦察坏、干扰好,抢修到t时刻反而侦察、干扰均坏的概率,设为0.35;

P32:t=0时刻侦察坏、干扰好,抢修到t时刻侦察好,干扰反而坏的概率,设为0.30;

P33:t=0时刻侦察坏、干扰好,抢修到t时刻还是侦察坏干扰好的概率,设为0.10;

P34:t=0时刻侦察坏、干扰好,抢修到t时刻侦察、干扰均好的概率,设为0.25;

P41:t=0时刻侦察、干扰均好,(抢修)到t时刻侦察、干扰均坏的概率,设为0.10;

P42:t=0时刻侦察、干扰均好,(抢修)到t时刻侦察好干扰坏的概率,设为0.30;

P43:t=0时刻侦察、干扰均好,(抢修)到t时刻侦察坏干扰好的概率,设为0.25;

P44:t=0时刻侦察、干扰均好,(抢修)到t时刻侦察、干扰均好的概率,设为0.35。

4.5 电子战装备的损伤矩阵D

由电子战装备的干扰系统较侦察系统损伤概率高的特点,设损伤矩阵D为

D=[0.15,0.35,0.28,0.22]T

(13)

4.6 电子战装备的抢修度Rl

至此,由式(8)～式(13)可计算出电子战装备能执行任务空间中某一任务的战斗恢复力为

=[P21+P41,P22+P42,P23+P43,P24+P44]

[0.15,0.35,0.28,0.22]T

=[0.40,0.65,0.40,0.55][0.15,0.35,0.28,0.22]T

=0.5205

同理可计算出执行任务t2(自动引导干扰)的抢修度R2=0.2670;执行任务t3(情报引导干扰)的抢修度R3=0.5075。

从结果可以得出损伤的电子战装备经过时间t的抢修后能完成给定任务的概率。

5 结语

电子战部队装备操作和维修人员根据平时训练、演习和维修的数据积累[12],可以逐渐掌握装备的抢修转移矩阵P及损伤矩阵D,并建立相应的数据库,战时就可以通过数据库中的数据结合上述实例为指挥员提供损伤的电子战装备在规定的时间内能否完成某一规定任务(如自动引导干扰)的概率或能力,为指挥员合理运用装备及确定正确的作战部署提供可靠的依据,也可以为装备的研制和生产提供指导。

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Establishment and Application of Quantitative Model for Evaluating Combat Resilience of Electronic Warfare Equipment

GE Qinglin1TANG Xiaodong2WANG Yingying1

(1. Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012)(2. No. 95025 Troops of PLA, Wuhan 430051)

Based on the meaning of quantitive combat resilience for equipment, the definition of equipment rush repair degree first of all is described, and then the process of building EW equipment quantitative model for evaluating combat resilience (rush repair degree model) is researched. Also the application of model based on EW equipment in the end is discussed.

electric warefare, equipment, combat resilience, evaluating

2014年11月20日,

2014年12月31日

葛青林,男,硕士,讲师,研究方向:电子对抗装备管理与保障,电子对抗技术等。唐小栋,男,工程师,研究方向:网络应用,装备保障等。王莹莹,女,助教,研究方向:网络应用,计算机技术。

E920.8

10.3969/j.issn1672-9730.2015.05.021