基于分层结构的舰船信息对抗能力模型研究

李有才，郑春弟，白 洁

(海军陆战学院，广东 广州 510430)

基于分层结构的舰船信息对抗能力模型研究

李有才，郑春弟，白 洁

(海军陆战学院，广东 广州 510430)

舰船历来是军事强国海上进攻作战、海上防御作战、岛礁封锁作战的重要移动平台，而信息对抗能力是信息化战争衡量舰船作战能力的主要标志。在构建舰船信息对抗能力指标体系与分层结构基础上，明确了舰船信息对抗能力总目标、子目标的含义，并建立了衡量各目标能力强弱的数学模型。

信息对抗；数学模型；舰船作战能力

0 引 言

随着信息时代的到来，信息作战将不为人的意志而转移，成为信息化社会交战双方最重要的作战样式[1]。舰船信息对抗是舰船信息作战的基本形式，如何拥有新型的舰船信息系统，如何遏制对方信息系统及信息化武器对舰船作战能力的发挥，越来越引起各国海军的高度重视。舰船信息对抗能力是指舰船围绕信息获取、传输、处理、利用，在网络电磁空间采取的对抗措施及其行动的能力[2]。对于舰船信息对抗能力进行科学定量的分析，可以正确评估敌我双方舰船信息对抗能力强弱，清晰掌握敌我双方信息对抗各要素优劣，从而进一步研究舰船信息对抗的基本方法和基于信息对抗条件下的作战指挥。

1 舰船信息对抗能力分层结构与能力模型

1.1 舰船信息对抗能力分层结构

信息作战是指综合运用电子战、网络战、心理战等形式打击或抗击敌方的行动，目的是在电磁网络空间干扰、破坏敌方的信息或信息系统，影响、削弱敌方信息的获取、传输、处理、利用和决策能力，保证己方信息系统稳定运行、信息安全和正确决策，主要包括信息作战侦察、信息进攻和信息防御[3]。根据上述信息作战的概念，再联系当前舰船信息对抗运用实际，如果定义舰船信息对抗能力为总目标层，则子目标层可分为舰船信息侦察与监视能力、舰船信息进攻能力和舰船信息防御能力。其子目标层下的指标因子及其分层结构如图1所示。

舰船信息侦察与监视能力。指舰船利用自身的信息对抗侦察装备获取或上级、友邻通过各种途径提供的敌方有关信息进行融合、综合处理，据此对敌方的行动和作战企图实施监视的能力。舰船信息侦察与监视能力可细分为信息探测能力、信息截获能力、信息侦控能力、信息破译能力和信息处理能力。

舰船信息进攻能力。指舰船使用信息作战装备，干扰、破坏敌方信息设备、系统、网络及其相关武器系统、人员行动的能力。目的是影响、削弱敌方信息获取、传递、处理、利用和决策。按照进攻方式的不同可细分为信息压制与干扰能力、信息欺骗能力、心理战能力、信息系统软杀伤能力、信息系统硬摧毁能力。

舰船信息防御能力。指舰船为保护己方信息系统、设备、网络及相关武器系统或人员作战效能的正常发挥而采取的措施及其战术行动的能力。按照防御方向的不同可细分为反信息侦察与监视能力、反信息压制与干扰能力、反目标隐身能力、反信息系统软杀伤能力、反信息系统硬摧毁能力、组织战场电磁兼容能力[3]。

1.2 舰船信息对抗能力综合模型

舰船信息对抗能力是舰船信息侦察与监视能力、信息进攻能力和信息防御能力的综合能力，但基于3种能力的关联性很强，绝不是3种能力的简单线性叠加，每一种能力的增减都直接影响另外2种能力，对信息对抗总能力产生重大影响。在3种能力中，信息侦察与监视能力和信息防御能力对于舰船信息对抗来说必不可少，任何一项为零，则信息对抗总能力将为零。而信息进攻能力为零，信息对抗总能力不一定为零。设上述3种能力的重要性权重分别为p侦监、p进攻、p防御，且p侦监+p进攻+p防御=1，则舰船信息对抗能力E舰抗可表示为：

E舰抗=

(1)

式中：E侦监为舰船信息侦察与监视能力；E进攻为舰船信息进攻能力；E防御为舰船信息防御能力。

2 舰船信息侦察与监视能力模型

舰船信息侦察与监视能力主要包括信息探测能力、信息截获能力、信息侦控能力、信息传输能力和信息处理能力。它是发现、监测目标，并测量其技术特征参数、判明其威胁程度与属性、确保我方信息系统安全的重要基础。是对情报信息进行融合处理、存储更新、显示输出，使获取的信息转换成为信息对抗能力与战斗力的关键。设舰船用于信息探测的系统有j套，用于信息截获的系统为k套，用于信息侦控的系统为f套，则：

(2)

(3)

(4)

E破译=EU·EV

(5)

E信处=E硬处·E软处

(6)

式中：E信探为舰船信息探测能力;di1、di2、di3为第i套探测系统对空、海与水下目标的有效探测距离;D1、D2、D3为敌空、海与水下目标对我构成威胁的距离;mdi1、mdi2、mdi3为舰船第i套探测系统有效探测距离内，空、海与水下实际存在的总目标数;ndi1、ndi2、ndi3为舰船第i套探测系统实际探测到的空、海与水下总目标数;Q识i1、Q识i2、Q识i3为舰船第i套探测系统对空、海与水下目标的识别能力；E截获为舰船信息截获能力;Ui截获为第i套系统所截获的目标实际信息量;U截需为截获且满足作战需求的目标信息量；E侦控为舰船信息侦控能力;Ui侦控为第i套系统所侦控的目标信息量;U侦需为侦控且满足作战需求的目标信息量；E破译为舰船信息破译能力;EU为可破译的信息相对量，其数值为可破译的信息总量与截获的信息总量比;EV为信息破译的有效性，其数值为破译信息满足作战需要的信息总量与破译的信息总量比；E信处为舰船信息处理能力;E硬处为计算机硬件信息处理能力;E软处为计算机软件信息处理能力。

若设信息探测、截获、侦控、破译与处理能力的重要性权重分别为p信探、p截获、p侦控、p破译、p处理，且p信探+p截获+p侦控+p破译+p处理=1，采取综合指数法进行能力评估，则舰船信息侦察与监视能力E侦监可表示为：

E侦监=p信探E信探+p截获E截获+p侦控E侦控+

p破译E破译+p处理E处理

(7)

3 舰船信息进攻能力模型

舰船信息进攻能力从作战行动的角度考虑，包括电子信息进攻与网络信息进攻能力，从进攻样式的角度考虑，可细分为信息压制与干扰能力、信息欺骗能力、心理战能力、信息系统软杀伤能力和信息系统硬摧毁能力。

3.1 舰船信息压制与干扰能力基本模型

舰船信息压制与干扰能力是指舰船采用大功率信息干扰设备产生强大的压制性干扰，使敌方信息系统接收到的有用信号模糊不清或完全被遮盖的能力。舰船信息压制与干扰包括雷达、通信、光电、导航、水声等多系统、多信号压制与干扰，因此，若设舰船装备了各型大功率信息压制与干扰设备m套，则舰船信息压制与干扰能力可表示为：

(8)

式中：S实干i为第i套干扰系统实际有效压制干扰覆盖区面积；S需干i为第i套系统完成干扰任务需要的压制干扰覆盖区面积；D实干i为第i套干扰系统实际有效压制干扰距离；D需干i为第i套干扰系统完成干扰任务需要的压制干扰距离；Q失真i为敌信息系统被我第i套系统压制与干扰后的信息失真度(0≤Q失真i≤1)，Q失真i与舰船信息压制与干扰功率、信息压制与干扰带宽以及敌信息系统发射功率、收发信机中频信号大小等因素有关。

3.2 舰船信息欺骗能力基本模型

舰船信息欺骗能力是指通过信息伪装、信息佯动及其它信息欺骗手段，隐真示假迷惑敌方，使其产生错误判断和采取错误行动的能力。舰船信息欺骗按照欺骗的形式不同可分为模拟性欺骗、佯动性欺骗和威慑性欺骗。信息欺骗虽然是信息作战中最为重要的战法之一，但基于信息欺骗性能力涉及敌我双方欺骗与反欺骗技术水平、战术能力、内外条件与战场复杂环境等，很难用数学模型进行定量计算，一般采用专家定性评分量化法和运用贝叶统计推断与博弈均衡分析方法来确认信息欺骗能力。若设模拟、佯动和威慑性欺骗能力的重要性权重分别为p模欺、p佯欺、p威欺，且p模欺+p佯欺+p威欺=1，则舰船信息欺骗能力E信欺可表示为：

E信欺=p模欺E模欺+p佯欺E佯欺+p威欺E威欺

(9)

式中：E模欺为模拟性欺骗能力；E佯欺为佯动性欺骗能力；E威欺为威慑性欺骗能力。

假设最强的(最好的)欺骗能力为1，则3种欺骗能力的赋值可参考表1。

3.3 舰船心理战能力基本模型

舰船心理战能力是指舰船通过一系列手段或方法对敌方指挥员和士兵的精神心理空间进行攻击，使之产生担忧、恐惧、妄想或狂躁，从而影响其感知、意志和决策的能力[4]。考虑心理战的作战对象是指挥员和士兵，其作战效果是使指挥员和士兵产生精神恐惧、心理受挫、失去信心、丧失斗志、判断失误等多种精神空间心理结果[5]，若以心理攻击前、后的5种主要精神空间的变化量来衡量心理结果，假设其重要性权重分别为p精恐、p心挫、p失信、p丧志、p判误，且p精恐+p心挫+p失信+p丧志+p判误=1，则心理战能力E心战可表示为：

E心战=p精恐E精恐+p心挫E心挫+

p失信E失信+p丧志E丧志+p判误E判误

(10)

式中：E精恐为精神恐惧度；E丧志为斗志丧失度；E心挫为心理受挫度；E失信为信心失望度；E判误为判断失误度。

5种精神空间的变化程度很难通过固定模型来定量确定，一般也采用专家定性评分量化法，其能力定性赋值可参考表2。

表1 3种欺骗能力在各种情况下的赋值

表2 心理变化程度赋值表

3.4 舰船信息系统软杀伤能力基本模型

舰船信息系统软杀伤能力是指舰船采用软杀伤手段对敌信息系统计算机网络空间实施攻击的能力。由于信息系统软件、网络协议和结构等不可避免地存在漏洞，使信息系统计算机网络受到攻击成为可能。信息系统计算机渐进式网络攻击必须经过扫描与嗅探、密码与口令破解、侵入系统、提升权限、攻击系统5个步骤[1]，哪一个步骤不能实现就意味着软攻击失败。设5个步骤对系统软杀伤能力的重要性权重分别为p扫嗅、p密口、p侵入、p提限、p攻系，且p扫嗅+p密口+p侵入+p提限+p攻系=1，则信息系统软杀伤能力E软杀可表示为：

E软杀=p扫嗅E扫嗅·p密口E密口·p侵入E侵入·p提限E提限·p攻系E攻系

(11)

式中：E扫嗅为通过扫描与监听嗅探获取敌信息系统信息的能力；E密口为对敌信息系统密码口令破解能力；E侵入为侵入敌信息系统的能力；E提限为提升侵入系统权限的能力；E攻系为攻击敌信息系统的能力。

3.5 舰船信息系统硬摧毁能力的基本模型

E硬摧=(p辐摧+p导摧+p炸摧)(PE·PS·PL·

(12)

3.6 舰船信息进攻能力综合模型

设舰船信息压制与干扰能力、信息欺骗能力、心理战能力、信息系统软杀伤能力和信息系统硬摧毁能力的重要性权重分别为p压干、p信欺、p心战、p软杀、p硬摧，且p压干+p信欺+p心战+p软杀+p硬摧=1，采取综合指数法进行能力评估，则舰船信息进攻能力E进攻可表示为：

E进攻=p压干E压干+p信欺E信欺+p心战E心战+

p软杀E软杀+p硬摧E硬摧

(13)

4 舰船信息防御能力模型

舰船信息防御能力是舰船信息对抗的重点与主要任务，包括电子防御与网络防护能力。展开可细分为反信息侦察与监视能力、反信息压制与干扰能力、反目标隐身能力、反信息系统软杀伤能力、反信息系统硬摧毁能力、组织战场电磁兼容能力[3]。

4.1 舰船反信息侦察与监视能力基本模型

舰船反信息侦察与监视能力是舰船采取一定的技术手段和战术行动，防止、阻碍敌对我信息系统进行有效侦察与监视的能力。它与信息网络安全与保密能力、信息系统反侦察与监视技术水平、舰船反侦察与监视战术运用三大因素有关，而信息网络安全与保密能力通常用系统网络运行的信息不被敌侦测、截获、破译的概率来表示，系统反侦察与监视技术是通信、雷达、导航、电子对抗、指控等电子信息系统技术的总称，同样可用各类信息不被敌侦测的概率来衡量，舰船反侦察与监视战术运用是弥补技术不足的有效途径，是通过伪装、隐身、佯动、示假等战术行动降低敌发现、跟踪的可能性。考虑上述三大主要因素，信息系统及其信息不被侦测、截获和破译是根本，因此，舰船反信息侦察与监视能力E反侦可表示为：

E反侦=1-(PzcKzc+PzcPjhKjh+PzcPjhPpyKpy)

(14)

式中：Pzc为信息系统被侦测概率；Pjh为信息系统信息被截获概率；Ppy为信息系统信息被破译概率;Kzc为系统被侦测后的危险性系数；Kjh为系统信息被截获后的危险性系数；Kpy为系统信息被破译后的危险性系数。

4.2 舰船反信息压制与干扰能力基本模型

E反干=SF=F1·F2·F3……Fn=

(15)

舰船反信息压制与干扰因子既可以用于衡量舰船反信息压制与干扰能力，也可以度量舰船采取某个或某几个反信息压制与干扰措施时舰船信息系统抗干扰性能的改善程度，可以比较不同反信息压制与干扰措施的实际效果。

4.3 舰船反目标隐身能力基本模型

(16)

式中：a、b、c、d分别为舰船发现隐身飞机(包括反无人机)、隐身舰船、隐身制导导弹、隐身制导炸弹的探测设备数量；p机隐、p船隐、p导隐、p炸隐为发现上述4类对应隐身目标的重要性权重，且p机隐+p船隐+p导隐+p炸隐=1。

4.4 舰船反信息系统软杀伤能力基本模型

舰船反信息系统软杀伤能力是指舰船遏制和削弱敌对我信息系统计算机实施软杀伤破坏的能力，包括信息系统硬件结构保护、软件防护、访问控制、反病毒袭击和系统再生能力等[1]。若设上述5种反信息系统软杀伤能力的重要性权重分别为p结保、p软防、p访控、p反病、p再生，且p结保+p软防+p访控+p反病+p再生=1，则舰船反信息系统软杀伤能力E反软可表示为：

(17)

式中：ηjg为系统硬件结构受到攻击的总次数；φjh为系统硬件结构受到攻击而防护有效的次数；mgz为通过软件杀伤攻击信息系统的总次数；ngc为软件杀伤攻击信息系统成功的次数；kfz为敌访问我信息系统的总次数；hfx为敌达成其作战目的所需访问次数；αbg为信息系统受到病毒感染的总次数；βqb为信息系统杀毒程序清除病毒成功的次数；δhx为系统受到软杀伤攻击后恢复结构和性能的次数。

4.5 舰船反信息系统硬摧毁能力基本模型

舰船反信息系统硬摧毁能力是指为削弱、消除敌电子摧毁和火力摧毁对舰船信息系统的破坏效果而采取的措施及其行动的能力。与前面分析的“信息系统硬摧毁能力”相对应，反信息系统硬摧毁能力同样包括抗反辐射武器、反定向能武器、反电子脉冲武器摧毁能力和反精确制导炸弹、反精确制导导弹摧毁能力。其反信息系统硬摧毁能力E反摧可根据“信息系统硬摧毁能力”的研究结论得出：E反摧=1-E硬摧，即：

E反摧=1-[(p反辐摧+p反导摧+p反炸摧)(PDE·

PDS·PDL·Pda·Pdk·Pdr)+

(18)

式中：PDE为敌硬武器在开始执行任务时处于“有效工作”状态的概率；PDS为敌硬武器发射平台指挥引导概率；PDL为敌硬武器上的被动雷达导引头捕捉目标和制导引导概率；Pda为敌硬武器制导系统寻的制导瞄准概率；Pdk为敌硬武器战斗部引爆与软(硬)杀伤概率；Pdr为敌硬武器系统满足响应时间的概率；P敌发天为敌强电磁武器发射天线的输入功率；G敌发天为敌强电磁武器发射天线增益；r为敌强电磁辐射源与我舰船距离；p反辐摧、p反定摧、p反脉摧、p反导、p反炸分别表示5种反信息系统摧毁能力的重要性权重，且p反辐+p反定+p反脉+p反导+p反炸=1。

4.6 舰船组织战场电磁兼容能力基本模型

舰船组织战场电磁兼容能力是指舰船各种作战装备，在同一战场电磁环境下能够按照设计要求执行各自作战功能的能力。它包括2个方面含义：一是装备在同一战场电磁环境下不受其它装备产生的电磁辐射所干扰，二是装备运行中不对其它系统产生干扰[8]。电磁兼容能力E兼容可以用电磁干扰安全裕度fIM(f,t,d,p)来表示，它是频率f、时间t、间距d和收发天线相对方向p的函数，基于单个发射机与接收机间的电磁干扰安全裕度fIM(f,t,d,p)=Ps+CF-PT-GT+LP-GR，则战场电磁兼容能力E兼容可表示为：

(19)

式中：PSi为第i台发信机对某接收器的门限功率；CFi为第i台发信机对某接收设备的频率响应系数；PTi为第i台发信机对某接收设备电磁信号干扰功率；LPi为第i台发信机对某接收设备间的传输路径损耗(单位dB)；GTi为第i台发信机的发射天线增益;GRi为接收天线增益。

4.7 舰船信息防御能力模型

设舰船反信息侦察与监视能力、反信息压制与干扰能力、反信息系统软杀伤能力、反信息系统硬摧毁能力、反目标隐身能力、组织战场电磁兼容能力的权重分别为p反侦、p反干、p反破、p反摧、p反隐、p兼容，且p反侦+p反干+p反破+p反摧+p反隐+p兼容=1，采取综合指数法进行能力评估，则舰船信息防御能力E防可表示为：

E防=p反侦E反侦+p反干E反干+p反破E反破+

p反摧E反摧+p反隐E反隐+p兼容E兼容

(20)

5 结束语

根据信息对抗基本定义与舰船信息对抗系统的运用实际，基于系统效能评估层次分析法指标构建的分类方法，在“舰船信息对抗能力”总目标层下，构建了“舰船信息侦察与监视能力、舰船信息进攻能力、舰船信息防御能力”3个子目标中间层和“信息探测能力、信息截获能力、信息侦控能力、信息压制与干扰能力、信息安全与保密能力、反信息系统软杀伤能力、反信息系统硬摧毁能力”等16个影响因子指标层，全面系统地明确了舰船信息对抗能力总目标、子目标以及指标因子的含义，并建立了衡量各目标能力强弱的数学模型。限于篇幅，本文没有进行示例分析与验证，其能力模型也有待于进一步完善。

[1] 栗苹，赵国庆，杨小牛，等.信息对抗技术[M].北京：清华大学出版社，2008.

[2] 海军司令部第四部.水面舰艇电子对抗业务参考教材[M].北京：解放军出版社，2014.

[3] 全军军事术语管理委员会.中国人民解放军军语[M].北京：军事科学出版社，2012.

[4] 郑连清，汪胜荣，周生炳，等.信息对抗原理与方法[M].北京：清华大学出版社，2005.

[5] 张晓艳，张洁.现代反心战训练理论与实践[M].北京：国防大学出版社，2010.

[6] 桑炜森.电子对抗效能分析与评价模型[M].北京：解放军出版社，1999.

[7] 雷革,李有才,张奥狄.舰艇隐身技术简介[J].海军装备,2006(5):26-27.

[8] 王汝群，胡以华，谈何易，等.战场电磁环境[M]. 北京：解放军出版社，2012.

ResearchintoTheModelofWarshipInformationCountermeasureCapabilityBasedonHierarchicalStructure

LI You-cai,ZHENG Chun-di,BAI Jie

(Naval Marine Academy，Guangzhou 510430,China)

The warship has always been an important mobile platform of the military power for maritime offensive operations,maritime defense operations and island reef blockade operations,and the information countermeasure capability of the warship is a major sign to measure the information combat capability.By constructing the index system and the hierarchical structure of the warship information countermeasure capability,this paper expounds the meaning of the overall goal,sub-goal of warship information countermeasure capability,and sets up a mathematics model to evaluate the strength of each target.

information countermeasure；mathematics model；warship combat capability

2017-06-21

TN97

A

CN32-1413(2017)06-0007-07

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.06.002