基于典型戰(zhàn)術原則的通信干擾兵力部署研究

婁思佳，沈 楠，彭崎峰

(電子工程學院，合肥 230037)

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基于典型戰(zhàn)術原則的通信干擾兵力部署研究

婁思佳，沈 楠，彭崎峰

(電子工程學院，合肥 230037)

依據集中兵力原則、安全高效原則和效能最大化原則3個典型的戰(zhàn)術原則，將通信干擾兵力部署分為初步部署、細化部署和調控部署3個階段。初步部署階段建立了基于主觀Bayes方法的威脅等級判斷模型，可以為指揮員提供戰(zhàn)場態(tài)勢識別和初步方案的制定方法；細化部署階段探討了3種部署距離，分別對應了指揮協(xié)同、電磁兼容和防止被集體打擊的部署要求；調控部署階段建立了使干擾效能最大化的數學規(guī)劃模型，求出了需要調整部署的兵力數量。

戰(zhàn)術原則；通信干擾；兵力部署

0 引 言

在進行通信干擾作戰(zhàn)時，兵力部署是作戰(zhàn)決心的主要內容之一，其主要目的就是針對作戰(zhàn)目標，通過科學合理的兵力兵器編組和配置，最大化發(fā)揮作戰(zhàn)效能。正確的兵力部署是通信干擾力量組織運用電磁輻射的基礎，是充分發(fā)揮干擾兵器效能的重要條件[1]。

在以往的指揮經驗和作戰(zhàn)研究的基礎上，很多具有實用價值的針對通信干擾兵力部署的戰(zhàn)術原則被提出。這些戰(zhàn)術原則考慮的因素非常全面，其中比較典型的有集中兵力原則、安全高效原則和效能最大化原則[1-2]，這3項原則分別對應了部署過程中的初步部署階段、細化部署階段和調控部署階段。在進行通信干擾兵力部署時，必須要將戰(zhàn)術原則尤其是典型的戰(zhàn)術原則考慮在內，建立兵力部署的優(yōu)化模型，進而得出適合作戰(zhàn)的兵力部署方案。

圖1 通信干擾兵力部署典型戰(zhàn)術原則

1 集中兵力原則下的通信干擾兵力部署

1.1 集中兵力原則的內涵

集中兵力于主要作戰(zhàn)方向的實質是重點部署，是“集中優(yōu)勢兵力，各個殲滅敵人”的作戰(zhàn)原則在通信干擾兵力部署中的具體體現。集中兵力、突出重點，把主要的兵力集中部署于主要作戰(zhàn)方向，在兵力部署的初始階段，是指揮員需要完成的重要任務之一。

1.2 基于戰(zhàn)場威脅概率的初步部署

1.2.1 威脅等級判斷指標

集中兵力的前提就是掌握準確的作戰(zhàn)方向和作戰(zhàn)目標，這需要前期的情報偵察作為決策基礎。在通信干擾部(分)隊所負責的作戰(zhàn)范圍內，尋找主要的作戰(zhàn)目標，最直接的方法是對作戰(zhàn)目標進行威脅等級判斷，然后再根據科學合理的威脅等級判斷進行通信干擾力量的初步部署。在具體分析眾多的通信干擾作戰(zhàn)目標的威脅因素中，選取5個因素作為威脅等級判斷指標：戰(zhàn)術重要性，網專屬性，網專級別，功率和抗干擾性。

1.2.2 威脅等級判斷模型

在實戰(zhàn)中，指揮員會密切關注戰(zhàn)場態(tài)勢，前期也

會搜集大量有關敵方的情報。這樣，在一次對戰(zhàn)場態(tài)勢的縱觀下，指揮員會對敵方各個目標的戰(zhàn)術重要性、網專屬性、網專級別、功率和抗干擾性有一個模糊的認識。正是基于指揮員這種在實戰(zhàn)中的實時判斷力和以往積累的寶貴經驗，提出了一種以Bayes公式為基礎的主觀Bayes方法，并建立了不精確推理模型——威脅等級判斷模型。

假設指揮員在對戰(zhàn)場態(tài)勢的一次縱觀S下，對5項威脅等級判斷指標有了一個模糊的認識，心中已經給各個目標的這5項指標打上了一個“分數”，則稱這個“分數”為威脅度。為指揮員回答方便，采用-5～5這11個整數之一作為目標某個指標的威脅度，當然如果目標過多,整數的個數亦可以相應增加。

(1)

其中:

(2)

(3)

圖2 威脅概率推理網絡圖

根據上述模型，在作戰(zhàn)籌劃階段，指揮員需要完成一張通信目標的威脅度賦值表,如表1所示。

表1 通信目標的威脅度賦值表

1.2.3 初步部署方案

得到戰(zhàn)場上各目標的威脅概率之后，假設將通信干擾部(分)隊所負責的作戰(zhàn)范圍分為k塊，每一塊的綜合威脅概率為該區(qū)域內目標的威脅概率之和的平均值，然后再依據k塊區(qū)域綜合威脅概率的高低，將通信干擾力量進行配比部署。

(4)

計算出綜合威脅概率之后，若擁有通信干擾機M個，則在針對第i塊區(qū)域進行兵力部署時，需要投入的兵力mi為：

(5)

2 安全高效原則下的通信干擾兵力部署

2.1 安全高效原則的內涵

初步部署完成后，需要依據安全高效原則進行進一步的細化部署，安全高效原則實際上也是作戰(zhàn)原則“保存自己，消滅敵人”中的“保存自己”。通信干擾力量各臺站之間的距離，既要滿足內部電臺通信的要求，便于指揮協(xié)同；又要保證干擾站之間的電磁兼容，防止己方各種電子設備間的互相干擾；還要盡量保持一定的安全距離，以防在遭遇敵火力打擊時多個臺站同時被摧毀。

2.2 基于3種距離的細化部署

2.2.1 指揮協(xié)同距離

保證戰(zhàn)場上指揮協(xié)同的暢通有序對于作戰(zhàn)而言意義重大，各臺站與指控站之間的距離必須使得他們隨時可以接收到指控站的命令通知，各臺站之間的距離也必須滿足進行任務協(xié)同時的通信暢通條件。戰(zhàn)場上的無線通信通常都屬于地波通信，設臺站之間的最大通信距離為Rmax，那么在進行部署時臺站之間的距離必須小于Rmax，且Rmax滿足[4]：

(6)

式中:Pt為通信發(fā)射機功率；Gt為通信發(fā)射天線增益；λ為波長；Rmax為最大通信距離；qrt為通信接收天線增益；A為地面衰減因子；Prmin為接收機靈敏度。

在計算A的時候，需要引入輔助參量：

(7)

式中:εr為地面相對介電常數;σ為地面電導率。

可得：

(8)

(9)

2.2.2 電磁兼容距離

在滿足電磁兼容的前提下對兵力進行科學、合理的部署是現代作戰(zhàn)的基本要求，否則通信干擾力量不僅不會對敵方產生作用，還會對己方軍隊產生威脅。電磁兼容的要求與作戰(zhàn)效益最大化之間必然存在一定的矛盾，使得兵力的部署受到制約。為了最大程度地減小這種制約，指揮員在進行兵力部署時必須對各臺站之間的電磁兼容距離有所掌握，以免己方出現相互干擾的情況時沒有充足的反應時間。

信息化作戰(zhàn)離不開電子設備，這些電子設備無時無刻不在產生、接收、傳輸、處理大量的射頻信號。通信干擾機在工作過程中又不斷地發(fā)射干擾信號，如果部署不當，電子設備很有可能就會受到影響甚至失去作用。假設干擾天線為全向天線，當它與通信電臺的天線距離為Rcom時，通信電臺剛好不受到干擾，稱Rcom為干擾天線與通信電臺天線的電磁兼容距離。

考慮戰(zhàn)場實際，干擾天線與通信電臺天線之間的空間傳輸損耗為[5]：

(10)

式中:f為干擾機工作頻率，單位MHz；Rcom為電磁兼容距離，單位km。

在考慮通信電臺是否受到干擾時，引入加入損耗的通信干擾方程來判斷：

(11)

式中:Prj為干擾機輸送到通信電臺內的功率；Prt為正常通信時電臺接收到的功率；L為無量綱的數；Ka為壓制系數，通信系統(tǒng)采取二進制頻移鍵控(2FSK)相干檢測時，Ka取0.7。

當干擾使得式(11)剛好取等號時，所求得的Rcom即為電磁兼容距離：

(12)

式(12)求得的電磁兼容距離是干擾天線為全向時的數值。當在作戰(zhàn)中使用低副瓣天線等方向性較強的天線時，電子設備與干擾機之間的電磁兼容距離會相應減小，計算方法與上述類似。

2.2.3 防打擊安全距離

防打擊安全距離實際上就是考慮在遭受敵導彈、炮火打擊時，避免眾多己方單位被同時摧毀，以保證在作戰(zhàn)中能夠保存整體實力。假設某火力打擊武器的殺傷半徑為r，對于戰(zhàn)場上的各個干擾機，以其所在位置為圓心，畫半徑為r的圓，可以得出部署范圍內的殺傷范圍疊加圖如圖3所示，圖中J表示通信干擾機。

圖3 某火力打擊武器的殺傷范圍疊加圖

(13)

安全系數越低，說明處于重疊層數較高位置的干擾機越多，就越有被集體摧毀的危險，需要調整干擾機之間的距離以確保安全。在實際部署時，應該設定一個閾值μs，當安全系數達到μs時，就認為戰(zhàn)場上干擾機之間的距離處于整體安全狀態(tài)。

3 效能最大化原則下的通信干擾兵力部署

3.1 效能最大化原則的內涵

兵力部署其實是力求作戰(zhàn)效益最大化的過程，在這個過程中不僅要發(fā)揮單個干擾機的最大作用，更重要的是使整個通信干擾部(分)隊形成合力，發(fā)揮整體效能。在完成細化部署之后，就要依據效能最大化原則進行調控部署，以更好地完成對敵通信系統(tǒng)的削弱和破壞作用。效能最大化原則實際上也是作戰(zhàn)原則“保存自己，消滅敵人”中“消滅敵人”思想的體現。

3.2 基于數學規(guī)劃的調控部署

3.2.1 問題描述

基于在初步部署階段和細化部署階段形成的兵力分布滿足了集中兵力和安全高效的前提，在這2個前提下，還需要對一些干擾機進行調整以達到干擾效能最大化的目的。兵力部署的核心實際上是基于現有兵力打勝仗的優(yōu)化問題，利用數學規(guī)劃求最優(yōu)的方法可以對兵力部署方案的確定提供決策支持。在初步部署時已經將通信干擾部(分)隊所負責的作戰(zhàn)范圍劃分成了的k塊區(qū)域，假設一共有M個通信干擾機，第i塊區(qū)域內有作戰(zhàn)目標Ti個，需要投入的兵力為xi，假設任意1部干擾機對每個作戰(zhàn)目標都產生了干擾。建立數學規(guī)劃模型求解xi。

3.2.2 模型建立

由于需要計算干擾效能，不妨將第i塊區(qū)域的綜合威脅概率Pi的降低程度作為干擾效果的衡量標準，假設Pj為單個通信接收機接收到的干擾機功率平均值，Ps為單個通信接收機接收到的發(fā)射機功率總值，引入對第l個目標的干擾效能因子：

(14)

式(14)表征了在干擾條件下通信接收機工作效能的下降程度。

那么受干擾后第i塊區(qū)域的綜合威脅概率變?yōu)椋?/p>

(15)

如果將k塊區(qū)域受干擾后整體綜合威脅概率的降低程度作為目標函數，可以建立規(guī)劃模型：

(16)

(17)

在參數確定的情況下，利用動態(tài)規(guī)劃的方法可以對式(17)進行求解，得到xi的值之后，對比在初步部署階段確定的投入兵力mi，可以求得需要調整的兵力數：

(18)

如果在初步部署階段對目標威脅等級判斷比較準確，那么δ的值就會相對較??；相反如果在前期對主要作戰(zhàn)方向和作戰(zhàn)目標的了解不夠明確，那么在作戰(zhàn)過程中就得實施大量的兵力機動和電磁機動。此外，效能最大化原則還要根據敵情和任務的變化靈活運用，實時調整部署。

4 結束語

本文依據通信干擾兵力部署中3個典型的戰(zhàn)術原則，將兵力部署分為初步部署階段、細化部署階段和調控部署階段，對應不同階段建立了不同的兵力部署模型，根據模型之間的關系把3個階段有機串聯(lián)了起來。文章瞄準信息作戰(zhàn)，探討了集中兵力原則、安全高效原則和效能最大化原則的使用方法，在理念上契合了 “集中優(yōu)勢兵力，各個殲滅敵人”、“保存自己，消滅敵人”和“基于現有兵力打勝仗”的傳統(tǒng)軍事思想，對指揮員在兵力部署中的方案制定具有一定的輔助決策作用。

[1] 韓春久．通信對抗戰(zhàn)術的發(fā)展趨勢[J]．電子對抗技術，2003，18(1)：10-12．

[2] 孔德強，李文生，王國民.干擾壓制系數在通信對抗態(tài)勢構建中的應用[J]．通信技術，2012，45(11)：96-101．

[3] 王士同．人工智能教程[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2011．

[4]PoiselRichardA.通信電子戰(zhàn)系統(tǒng)導論[M]．吳漢平譯．北京：電子工業(yè)出版社，2003．

[5] 王慶生．艦載通信對抗系統(tǒng)的電磁兼容性分析[J]．通信對抗，2009，31(1)：15-16．

Study of Communications Jamming Troops Deployment Based on Typical Tactical Principle

LOU Si-jia,SHEN Nan,PENG Qi-feng

(Electronic Engineering Institute,Hefei 230037,China)

According to the three typical tactical principles:concentrated military strength,safety & efficiency,maximal effectiveness,the military strength deployment of communication jamming is divided into three stages:elementary deployment,refined deployment and regulative deployment.In elementary deployment stage,a threat level judgment model based on subjective bayesian method is established,which can provide the battlefield situation identification and the methods establishing elementary project;in refined deployment stage,three kinds of deployment distances are discussed,separately corresponds to the deployment requirements of command and coordination,electromagnetic compatibility and collective protection;in regulative deployment stage,a mathematical programming model to maximize the communications jamming effectiveness is established,then the amount of military strength deployment which need to be regulated is given.

tactical principle;communications jamming;military strength deployment

2015-03-03

TN975

A

CN32-1413(2015)04-0025-05

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.04.007