战场赛博空间中的电子战系统综合效能评估

朱 斌

(中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089)

1 引 言

电子战装备在现代战争中发挥着越来越重要的作用，不论是对各平台自身，还是对作战编队，抑或是整个攻防体系的生存能力都至关重要。各军事强国在电子战装备技术研发上投入了大量的精力，也大大推进了电子战技术的发展。电子战装备由以前的分立式装备，变得越来越能和系统其他装备协调工作，形成了能发挥平台整体作战效能的电子战系统。

近年来，电子战系统逐渐实现了平台级一体化，并随着信息技术、通信技术、网络技术的飞速发展，开始向多平台组网化方向迈进。未来战争中，平台级电子战系统将是整个作战网络的一个节点，电子战与赛博空间的关系将变得难分难解，电子战依托赛博空间实现信息整合融合，赛博空间的指令信息又依托电子战实现其效能。

本文对赛博空间中电子战系统的综合效能评估进行了分

析说明，着重分析了作战网络在遭受到网络攻击后，依托赛博空间的电子战系统效能下降的量化评估方法。该评估方法可以有效浓缩电子战系统复杂的关键指标参数，形成简单直观的评估结果。该方法可评估不同电子战系统在遭受到多种复杂网络攻击后的系统效能下降。

2 背景知识

2.1 电子战系统

电子战系统[1-3]分为电子攻击(Electronic Attack，EA)、电子支援(Electronic Support，ES)、电子防护(Electronic Protection，EP)三类。

EA指的是利用电磁能、定向能、反辐射武器等发起的攻击性行为，通过摧毁、破坏敌方人员、设施、装备等或使敌方人员、设施、装备等降级的手段来降低敌方战斗力。EA根据攻击类型的不同，可分为破坏性活动、非破坏性活动等类型，如表1所示。

表1 EA(电子攻击)的类型

ES指的是搜索、截获、定位、识别与分析敌方电子设备辐射的电磁能量，并为实施电子对抗、电子反对抗、威胁告警、回避、目标截获和寻的提供所需电子战信息的措施，也称为电子支援措施(ESM, Electronic Support Measure)。ES通过表2所示步骤来实现ES的最终目的。

表2 ES获取战术信息的步骤

EP指的是保护友方电子设施的行动，可分为反EA和反ES。EP包括电磁辐射控制、屏蔽和通信安全。电磁辐射控制指的是在敌方进行ES活动时，尽可能低地减小己方不必要的电磁辐射，以降低敌方获取电磁情报的能力。

电子战装备可分为分立式、联合式、集成式三类。独的雷达告警器就是分立式的，可实现简单的告警自卫功能。在进行电子信息传输时，为雷达告警器配备数据链装备，雷达告警器就有可能实现对远距离威胁目标的探测和识别。集成式电子战装备指的是平台上所有的电子战装备和电子设施共享资源和数据，实现数据融合，为决策者提供更全面、更易理解的电磁环境信息，此时，上述的雷达告警器就作为众多传感器中的一个加入到整个作战网络中来。

复杂电磁环境中的电子战系统在现代战争中扮演的角色至关重要。电子战系统能否在战争中获取有利地位，其综合效能评估是一个关键因素。

2.2 赛博空间及电子战系统

当代大量武装力量都是在赛博空间、网络环境中使用，更多地使用越来越拥挤的电磁频谱。由于赛博战和电子战的用途比较类似，都是通过对电磁频谱的操纵，来实现自己的战略意图，所以一般将此类活动称为赛博空间电磁活动。赛博空间电磁活动可大致分为三类：赛博空间活动、电子战(EA、EP、ES)、频谱管理活动,包括了通信网络、计算机系统、嵌入式系统等。军方经常会面对多种、同时、连续的赛博空间威胁，表3给出了一些赛博空间和电子战的威胁能力[4]。

表3 赛博空间和电子战系统的威胁能力示例

由于信息通信技术的发展，现在及未来的电子战系统越来越趋向于关联化、整合化，而不再是单一的电子战系统，其通过共享网络设施来进行信息交流与融合，电子战系统与赛博空间的关系将越来越紧密。本文着重研究赛博空间中的行动对电子战系统的影响。

3 想定评估场景

战术指挥控制网是现代战争活动中至关重要的一个要素，出于指挥官的决策为联合行动提供收集、处理、创造、显示、共享信息的能力。战术指挥控制网使用了数据库、网页、邮件链接、战术数据链等软硬件设施。本文中，预设了对赛博空间中的战术数据链实施一次恶意的网络穿透。预设电子战飞机使用了多种电子战系统，可利用战术数据链与战术指挥控制网进行信息交互。赛博空间和电子战系统效能评估场景[5]如表4所示。

表4 赛博空间和电子战系统效能评估场景

在电子战飞机设计制造过程中，存在一些不受控的公司。敌方黑客可通过攻入该类公司网络，在电子战飞机软硬件中植入后门及恶意代码，在电子战飞机投入使用后展开网络攻击。本文评估场景按依托赛博空间的电子战系统在受到网络攻击后的效能下降进行评估，该评估场景为本文评估方法的一个范例，评估方法可用于其他场景下的电子战系统效能评估。

4 效能评估方法

电子战系统效能评估[6]是通过MOP(measure of performance)函数来计算的。寻找MOP函数影响因子、计算MOP函数值的过程就是对电子战系统进行效能评估的过程。

4.1 MOP函数影响因子确定

评估前需要确定MOP函数影响因子项，本文评估场景下常用的MOP函数影响因子项如表5所示。

表5 电子战系统MOP函数影响因子项

4.2 MOP函数影响因子权重矩阵确定

通过下式确定MOP函数影响因子的权重矩阵F：

(1)

权重矩阵是通过咨询专家系统确定的。专家系统选择的专家为经验丰富的电子战网络战指挥官。权重矩阵F的元素fmn是第n位专家对第m个影响因子的权重打分值。fmn的取值范围为[0,1],0表示该影响因子对最终效能评估结果无影响，1表示该影响因子对最终效能评估结果的影响为100%。

其中：

(2)

将专家系统中的不同专家对每个影响因子的权重估值求平均，可得该影响因子的最终权重估值，式(3)所示为第m个影响因子的权重估值。

(3)

4.3 MOP函数的计算

MOP函数影响因子分为主类和子类，分别用来计算各主类或子类的电子战系统MOP函数值。MOP函数通过式(4)-式(6)定义：

(4)

(5)

(6)

式中，Msys和Msub为各主类和子类的MOP值加权和；Measured为MOP条目指标实现度归一化值，为系统参数实际表现值与系统指标值之比；w为各主类、子类和MOP条目的权重值，可通过上文介绍的方法得到；I、J、K为各主类、子类和MOP条目的数目。计算子类MOP值时，将该子类看成一个权重分配整体来计算，即该子类的所有MOP条目权重之和为1。主类MOP值通过同样的方法来计算。

获得赛博攻击前系统综合效能检查值MOP1及赛博攻击后系统综合效能评估值MOP2,可通过式(7)来计算系统综合效能下降比μ。

(7)

5 效能评估步骤

电子战系统在受到赛博攻击后，系统综合效能评估流程如图1所示。

图1 电子战系统在赛博攻击后的系统综合效能评估流程

(1)在赛博攻击前进行系统效能关键参数提取，并根据系统表现，利用MOP函数进行系统综合效能检查；

(2)探测到赛博攻击后，系统对赛博攻击进行归类，进行赛博攻击初步影响分析；

(3)进行系统效能损伤评估初始报告；

(4)利用MOP函数，对系统受到赛博攻击后综合效能下降进行准确量化评估；

(5)形成该赛博攻击对预设电子战系统综合效能影响的最终报告。

在本文场景下，电子战系统在赛博攻击前的系统效能检查结果如表6所示。系统综合效能检查最终值MOP1=1.0355。

在本文场景下，电子战系统在赛博攻击后的系统效能评估结果如表7所示。系统综合效能评估最终值MOP2=0.9437。

表6 赛博攻击前电子战系统效能检查结果

表7 赛博攻击后电子战系统效能评估结果

预设场景中的电子战系统在遭受到赛博攻击后，系统综合效能下降比μ为8.87%。此系统综合效能下降比可作为网络战电子战指挥官决策时的参考。

6 结 语

本文预设了一个评估场景，并以此为例，对赛博空间中电子战系统的综合效能评估方法进行了说明，相关试验数据表明了该评估方法的有效性。文中的试验方法适用于不同电子战系统与赛博空间的结合体，适用于不同赛博攻击对电子战系统的影响。本文的评估方法简单有效，可与不同的系统框架结合，为更进一步的电子战系统损伤评估奠定了基础。