戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則研究

宋海峰

摘 要：戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)武器裝備的安全性和作戰(zhàn)效能的發(fā)揮具有重要影響，對(duì)信息化戰(zhàn)爭意義重大。采用模糊層次分析方法，運(yùn)用定性和定量相結(jié)合的模糊綜合評(píng)判法，初步建立一套戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則，并應(yīng)用該方法對(duì)某型作戰(zhàn)平臺(tái)作戰(zhàn)效能進(jìn)行定量評(píng)估，結(jié)果驗(yàn)證該評(píng)估準(zhǔn)則的可用性。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜電磁環(huán)境 效能評(píng)估 研究

中圖分類號(hào)：E91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）006-116-03

1 引言

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境具有主觀性、動(dòng)態(tài)性、隨機(jī)性和復(fù)雜性等特點(diǎn)，而復(fù)雜性是其最本質(zhì)的特性描述。對(duì)軍用信息功能系統(tǒng)（裝備）所感受到的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能進(jìn)行評(píng)估，重點(diǎn)是確立一套客觀的、可信的、有效的和實(shí)用的評(píng)估準(zhǔn)則。而戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則涉及到的因素很多，建立一個(gè)科學(xué)合理的評(píng)估指標(biāo)體系是評(píng)估準(zhǔn)則研究的重點(diǎn)。

2 戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能的描述和分析

2.1 戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能描述方法

與其它有形的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境一樣，看似無形的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境也是客觀實(shí)在存在的，我們可以從空域、時(shí)域、頻域、能域等四個(gè)方面來描述電磁環(huán)境的本質(zhì)特征，并力圖對(duì)這些特征給出科學(xué)直觀的表達(dá)方式，以便軍事人員迅速理解、把握戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境，做出科學(xué)的判斷和決策。

2.2 戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能分析方法

我們把軍用信息功能系統(tǒng)所應(yīng)對(duì)的電磁環(huán)境效能分為三個(gè)部分：系統(tǒng)內(nèi)部分系統(tǒng)和設(shè)備的電磁環(huán)境效能、系統(tǒng)平臺(tái)自身的電磁環(huán)境效能和系統(tǒng)外部的電磁環(huán)境效能。其中本文研究的重點(diǎn)是放在如何對(duì)單個(gè)裝備或群體（平臺(tái)）所感受到的外部復(fù)雜電磁環(huán)境的影響程度進(jìn)行評(píng)估，即系統(tǒng)外部的電磁環(huán)境效能研究。對(duì)于單個(gè)信息裝備或群體所應(yīng)對(duì)的外部復(fù)雜電磁環(huán)境特征，我們可以以圖1所示的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境分析方法示意圖為參考進(jìn)行分析。根據(jù)圖中所示，我們可以從空域、時(shí)域、頻域和能域四個(gè)方面對(duì)外部復(fù)雜電磁環(huán)境產(chǎn)生的原因及影響進(jìn)行分析，并從前門耦合和后門耦合兩方面來分析復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)系統(tǒng)（裝備）的影響途徑。然后把分析結(jié)果注入到相關(guān)信息功能系統(tǒng)或武器裝備的實(shí)物半實(shí)物系統(tǒng)來進(jìn)行模擬和仿真或直接對(duì)待評(píng)估系統(tǒng)（裝備）進(jìn)行有針對(duì)性的測(cè)試。

3 戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的復(fù)雜性既有一般共同的宏觀度量標(biāo)準(zhǔn)，又可根據(jù)不同個(gè)體和群體的特殊感知能力而產(chǎn)生不同的特定的度量標(biāo)準(zhǔn)。因此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同的需要建立兩種復(fù)雜性的概念，即：戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的一般復(fù)雜性評(píng)估和特定復(fù)雜性評(píng)估。

3.1 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的一般復(fù)雜性評(píng)估

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的一般復(fù)雜性是用來定量描述特定戰(zhàn)場(chǎng)上客觀的、共同的、宏觀的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境特征，它的評(píng)估特征是與戰(zhàn)場(chǎng)上某個(gè)或某些特定的感受體無關(guān)。我們可以取電磁輻射源空域分布、電磁信號(hào)頻域分布、電磁信號(hào)強(qiáng)度分布、電磁信號(hào)種類和樣式分布、背景噪聲強(qiáng)度、信號(hào)密度、頻率占用度、頻率重合使用度等作為戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境一般復(fù)雜性的度量指標(biāo)。

3.2 戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的特定復(fù)雜性評(píng)估

戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的特定復(fù)雜性是指戰(zhàn)場(chǎng)特定的個(gè)體和群體（一般指在某地域、某時(shí)間段的某個(gè)裝備或某群作戰(zhàn)實(shí)體）所感受的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境的影響程度。

若要對(duì)某一群體（平臺(tái)）共同感受到的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境特定復(fù)雜性進(jìn)行評(píng)估，關(guān)鍵是要對(duì)群中（平臺(tái)上）所有個(gè)體的特定感受進(jìn)行聚合。具體的效能評(píng)估指標(biāo)體系如圖2所示。

從圖2中我們可以看出，首先應(yīng)該對(duì)群體（平臺(tái)）上的關(guān)鍵電子信息設(shè)備進(jìn)行劃分，假設(shè)作戰(zhàn)實(shí)體群由m個(gè)裝備個(gè)體Qi（i=1，2，…，m）組成。然后按照前面對(duì)單一裝備戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境特定復(fù)雜性的評(píng)估方法，對(duì)某個(gè)裝備Qi按照其不同的工作方式進(jìn)行劃分，假設(shè)裝備Qi有ki種工作方式，記為：Qi={Qi1，Qi2，…，Qik}，進(jìn)而計(jì)算模擬出某個(gè)裝備Qi在特定條件下并工作在不同方式時(shí)，所接收到的有用信號(hào)和由電磁環(huán)境產(chǎn)生的各種干擾；然后計(jì)算出該裝備在完成特定任務(wù)時(shí)，不同工作方式下由于各種干擾而造成的效能下降程度e。對(duì)于裝備Qi={Qi1，Qi2，…，Qik}的第種工作方式（=1，2，…，ki），在該電磁環(huán)境中完成作戰(zhàn)任務(wù)的效能為e，則其對(duì)電磁環(huán)境復(fù)雜性Bij的隸屬度為 （e），得到模糊評(píng)估矩陣為：

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

設(shè)裝備Qi的每種工作方式的重要性為 ，=1， i=（ i1，

i2，…，） ，則裝備Qi感受到的特定電磁環(huán)境復(fù)雜程度評(píng)估結(jié)果為：

上式Ai就是裝備Qi在該電磁環(huán)境中完成作戰(zhàn)任務(wù)的效能，則整個(gè)作戰(zhàn)群體（平臺(tái)）Q（Q=Q1，Q2，…，Qm）對(duì)電磁環(huán)境復(fù)雜性Bj的隸屬度為 （Ai），得模糊評(píng)估矩陣：

R[ （Ai）]m？，其中：i=1，2，…，m；j=1，2，3，4。

即：

設(shè)在該作戰(zhàn)群體（平臺(tái)）中，裝備Qi的重要性為 i（i=1，2，…，m）， i=1。記權(quán)重向量 i=（ 1， 2，…， m），則該群體（平臺(tái)）感受到的特定電磁環(huán)境復(fù)雜程度評(píng)估結(jié)果為：

按照最大隸屬度原則，取其中最大隸屬度對(duì)應(yīng)的評(píng)判等級(jí)作為該群體（平臺(tái)）感受到的特定電磁環(huán)境復(fù)雜程度的最終評(píng)判結(jié)果。

4 戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境評(píng)估示例

下面我們以某型作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)為例，簡單介紹一下如何應(yīng)用上面給出的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則，來評(píng)估在特定戰(zhàn)情想定情況下，戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜性對(duì)群體（平臺(tái)）的信息功能系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的影響程度。

按照該型作戰(zhàn)平臺(tái)系統(tǒng)特性，我們可以設(shè)它是由4個(gè)關(guān)鍵電子信息裝備個(gè)體Qi（i=1，2，3，4）組成，分別為超短波電臺(tái)、L波段電臺(tái)、識(shí)別系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)。其中，Qi在該電磁環(huán)境中完成作戰(zhàn)任務(wù)的效能用ei表示。此處我們以上述系統(tǒng)的作用距離作為作戰(zhàn)效能指標(biāo)ei，來評(píng)估由于各種干擾而造成的系統(tǒng)效能下降程度。依據(jù)前面的分析，以ei的不同取值，可以把該裝備Qi受電磁環(huán)境影響的程度分為4個(gè)等級(jí)，即可以忽略、輕度干擾、中度干擾、重度干擾，記為Bj（j=1，2，3，4）。

首先，根據(jù)該型作戰(zhàn)平臺(tái)在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)，4種關(guān)鍵電子信息功能系統(tǒng)的重要性，來確定相應(yīng)的權(quán)重。在本文中我們假設(shè)通信超短波電臺(tái)、L波段電臺(tái)、識(shí)別系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)這四種信息功能系統(tǒng)的權(quán)重分別為0.2、0.2、0.2和0.4。

其次，根據(jù)該型作戰(zhàn)平臺(tái)電子信息系統(tǒng)工作特點(diǎn)，對(duì)上述四種信息系統(tǒng)的工作方式進(jìn)行劃分，并同時(shí)為每種工作方式分配相應(yīng)的權(quán)重。其中，通信超短波電臺(tái)我們可以分為常規(guī)話音、常規(guī)數(shù)傳、抗干擾方式話音和抗干擾方式數(shù)傳；L波段電臺(tái)只定為一種工作方式；識(shí)別系統(tǒng)分為敵我識(shí)別工作方式和常規(guī)識(shí)別工作方式；雷達(dá)系統(tǒng)分為3種工作方式，即：工作方式1、工作方式2和工作方式3。

然后，確定這四種信息系統(tǒng)在相應(yīng)工作方式下，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境復(fù)雜性的影響程度（所接收到的有用信號(hào)和由戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境產(chǎn)生的各種干擾信號(hào)之間的信干比），導(dǎo)致的作用距離變化的程度，作為作戰(zhàn)效能評(píng)估的指標(biāo)。

最后，在輸入特定戰(zhàn)情想定的情況下，按照前面介紹的仿真評(píng)估流程進(jìn)行模擬仿真或?qū)嶋H測(cè)試，并根據(jù)上面各系統(tǒng)的作戰(zhàn)指標(biāo)劃分，得出四種信息功能系統(tǒng)相應(yīng)工作方式下的評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)而得出相應(yīng)的模糊評(píng)估矩陣，并按照前面介紹的評(píng)估方法得出最終的評(píng)判結(jié)果。

為了方便演示，我們假設(shè)存在特定軍用有意電磁干擾的戰(zhàn)情想定，并且假設(shè)得出的評(píng)價(jià)結(jié)果如表1所示。

表1 某型作戰(zhàn)平臺(tái)電磁環(huán)境效能評(píng)估

根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則，按照表1中括號(hào)內(nèi)所給的數(shù)據(jù)，我們可以得到模型作戰(zhàn)平臺(tái)在特定干擾情況下的模糊評(píng)估矩陣分別為：

按照表1中所提供的各系統(tǒng)每種工作方式的權(quán)重，可以分別求出每種系統(tǒng)在此特定干擾情況下所感受到電磁環(huán)境復(fù)雜程度評(píng)估結(jié)果。具體結(jié)果如下所示：

則該型作戰(zhàn)平臺(tái)關(guān)鍵電子信息系統(tǒng)在特定干擾電磁環(huán)境中的模糊評(píng)估矩陣為：

然后按照此型作戰(zhàn)平臺(tái)各關(guān)鍵電子信息設(shè)備的權(quán)重分配，結(jié)合上面求出的每種裝備在特定干擾情況下所感受到電磁環(huán)境復(fù)雜程度評(píng)估結(jié)果，我們就可以得到該型作戰(zhàn)平臺(tái)在特定干擾情況下感受到的電磁環(huán)境復(fù)雜程度的評(píng)估結(jié)果為：

按照最大隸屬度原則，該型作戰(zhàn)平臺(tái)在此特定干擾情況下感受到的電磁環(huán)境復(fù)雜程度的影響等級(jí)為輕度干擾。

5 結(jié)語

本文運(yùn)用定性和定量相結(jié)合的模糊綜合評(píng)判法，引入了層次分析法和模糊數(shù)學(xué)方法，初步建立了戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境效能評(píng)估準(zhǔn)則。通過在特定想定情況下，某型作戰(zhàn)平臺(tái)所感受到的戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境影響程度的實(shí)例分析，證明了該評(píng)估準(zhǔn)則切實(shí)可行。

同時(shí)因該評(píng)估準(zhǔn)則是建立在對(duì)群體（平臺(tái)）的信息功能系統(tǒng)在處于復(fù)雜電磁環(huán)境下，合理分配相應(yīng)權(quán)重基礎(chǔ)之上的，因此，應(yīng)用本文建立的電磁環(huán)境效能評(píng)估模型所得出的評(píng)估結(jié)果，從本質(zhì)上講是一個(gè)預(yù)測(cè)值、相對(duì)值，也是一個(gè)非清晰值。

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