基于改进ADC模型的电子对抗系统作战效能评估

成科平

(西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安710071)

电子对抗系统是军事电子信息系统的重要组成部分，在未来战争中也具有重要作用。它的整体效能决定着战争的胜负，因此提高电子对抗系统的整体效能具有重要的意义。而作战效能作为电子对抗系统一项主要的战术指标，如何全面、合理地对这一动态指标进行评价，是军事专家们研究的课题。目前，在对电子对抗系统作战效能的研究中，已有一些方法如对舰船电子对抗系统作战效能评估的模糊评判法，多属性决策法等，但这些研究都只是对系统本身的作战效能进行了分析，而对于操作人员和作战环境等对系统的影响并未考虑。文中在用系统分析法建立电子对抗设备作战效能模型的基础上，考虑各影响因素对系统的作用，最后得出整个电子对抗系统效能的作战效能，为客观准确评价电子对抗系统奠定了基础［1］。

1 ADC模型

ADC效能评估方法是美国工业界武器效能咨询委员会(Weapon System Effectiveness Industry Advisory Committee，WSEIAC)提出的一种效能评估解析算法，它能较为全面地反映武器系统状态及随时间变化的多项战术、技术指标，在作战使用中的动态变化与综合作用，具有层次分明、结构简单、易于理解等优点。文中选用改进的ADC效能评估方法对电子对抗系统作战效能进行评估与分析。ADC效能评估方法是WSEIAC提出的评价武器系统效能的模型和方法，被认为是有效、通用的模型。WSEIAC规定系统效能是“系统满足一组特定任务要求程度的度量，或者说是系统在规定条件下达到规定使用目标的能力”。规定的条件指的是环境条件、时间、人员、使用方法等因素;规定使用目标指的是所要达到的目的;能力则是指达到目标的定量或定性程度。因此WSEIAC将系统效能规定为系统可用度A(Available)、可信赖度D(Dependability)和能力C(Capability)的函数，用系统效能E表示

A=(a1，a2，…，an)为1×n维向量，表示在开始执行任务时系统状态的量度;ai为开始执行任务时系统处于状态i的概率，显然为n×n维的可信性矩阵，是在已知系统开始执行任务时所处状态的情况下，在执行任务过程中某个或多个瞬间的系统状态的量度，如为已知在开始执行任务时系统处于状态i而在执行任务过程中系统处于状态j的概率，;C=(cij)nn为能力矩阵，是在已知系统执行任务过程中所处状态条件下，系统完成任务能力的量度，cij为在系统的有效状态i条件下第j个品质因素值。

2 改进的ADC效能评估模型

由于武器和军事装备都是在敌方的积极对抗条件下运用的，对抗环境对武器系统的作战效能有较大影响，所以在评定电子对抗系统作战效能时，必须将敌方的对抗和我方操作人员熟悉、掌握电子对抗系统设备，驾驭使用武器系统的能力水平和战场自然环境条件加以考虑，模型才能符合作战实际，真实地反映出其具备的实际能力。为此，对ADC模型作如下修改，使其适合于更全面的评定［2］

其中，K为操作水平性系数;Q为战场环境影响系数。

3 改进的电子对抗系统效能评估方法

电子对抗是现代战争的重要作战手段，随着电子对抗强度的加剧，保障各环节中的不确定因素增多，这对电子对抗能力评估体系建设提出了更高的要求。目前针对电子对抗能力的评估方案还不完善，尤其是对相关干扰因素的处理工作还处于探索阶段。在众多方法中，以基于ADC模型为基础，通过改进和优化，对战场电子对抗系统保障能力进行精确评估的方法较为合理，实现了对电子对抗设备综合效能的定量评估，并为进一步设计、发展电子对抗设备起到了辅助决策作用。

图1 电子对抗系统作战效能评估体系

3.1 操作水平性系数

图2 操作水平性系数指标体系

任何系统都需要人操作和使用，由于武器系统操作人员能力、素质的高低、平时训练模式和作战中战术使用的不同，使得同一种武器由不同的人去操作，实现的效果都存在差异。另外，武器系统的人机界面是否友好、自动化程度的高低，都会影响到人员的操作水平。因此，在评估效果时，考虑操作水平性系数是必要的［3］。

操作水平性系数K，即操作人员在完成任务的过程中误操作的概率，主要是操作人员素质、训练水平、系统设备自身的人机界面、系统自动化程度及作战中战术使用等。对于此系数K可以由仿真得到。例如研制的各种武器系统的训练模拟器和战术模拟软件，很好地解决操作训练问题和战场上战术的使用情况，专门研制了操作成绩打分评判系统软件，嵌入式模拟器，对操作训练过程以自动方式进行评判，将训练过程进行量化处理并计算各种条件下电子对抗的成功概率。对操作成绩打分进行处理，得到相对客观的K值。

3.2 战场环境影响系数Q

战场环境影响系数Q，主要考虑到战场上敌情、气候、地形、电磁环境对电子对抗系统性能的影响。战场外部环境对电子对抗系统的性能有较大影响，不同的环境对电子对抗系统性能的影响不同，相同的战场环境中，各种因素对电子对抗系统性能影响也不尽相同。具体环境中具体考虑环境因素也有区别，图3列出的是战场环境下对电子对抗系统性能影响的一般因素。

图3 战场环境影响评估指标体系

根据加权平均法可得

3.3 可用度向量A

设备可用度表示系统在规定条件下随时使用时能正常工作的概率。可用性向量A时由系统开始处于所有可能状态的概率组成，一般表达式为A=［a1，a2，…，ai，…，an］，N种可能状态构成了样本空间。这里考虑两个有意义的状态:系统处于正常工作状态，系统处于故障状态。则系统可用性向量可表示为

其中，a1表示系统在开始执行任务时处于正常工作状态的概率;a2表示系统在开始执行任务时处于发生故障状态的概率，在可用性行向量中

式中，用平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure，MTBF)来表征系统处于正常工作状态的数量特征，用平均修复时间(Mean Time To Restoration，MTTR)来表征系统处于故障状态的数量特征。

3.4 系统可信赖度矩阵D

可信度矩阵D是由各种状态变化为其他状态的概率组成，若系统开始执行任务时有中可能状态，则在执行过程中就会呈现出n×n种可能的转化状态，即

电子对抗系统设备在执行任务中可按“正常工作”和“发生故障”划分为两种状态，系统的可信度矩阵变为

式中，d11为开始执行任务时，设备处于工作状态，在任务完成后，设备能工作的概率;d12为开始执行任务时，设备处于工作状态，在完成任务后，设备处于故障状态的概率;d21为开始执行任务时，设备处于故障状态，在任务完成时，设备能工作的概率;d22为开始执行任务时，设备处于故障状态，在任务完成时，设备处于故障状态的概率。假设电子对抗设备在执行任务过程中不能修复，而系统的故障服从指数定律，则有

其中，λ为系统故障率;t为任务时间。

3.5 系统设备固有能力C

图4 设备固有能力指标体系

电子对抗系统设备［4］在执行任务过程中只有正常和故障两种模式［5］，因此能力矩阵。在故障状态下，可以认为电子对抗设备不能工作，其系统能力为0(即c2=0)，那么能力矩阵。在正常工作状态下，给定作战任务后，电子对抗系统设备完成任务目标的能力是侦察能力、干扰能力及防御能力的函数，能力结构层次如图3所示，其关系式可表示为［6］

式中，β1表示电子对抗系统设备的侦察能力;α1表示电子电子对抗系统设备的侦察能力的权系数;β2表示设备干扰能力;α2表示设备干扰能力的权系数;β3表示设备防御能力;α3表示设备防御能力的权系数。

β1、β2、β3分别为3项能力评估相对于综合能力指标的权系数，可采用层次分析法确定，其方法及步骤如下［7］:

(1)两两比较以构造判断矩阵对同一层次的n个元素关于上一层中某准则的重要性进行两两比较，其值可构造n×n的比较矩阵B=(aij)nn，其中aij是元素i与元素j相对该准则的1～9重要性比例标度，其值可由表1取得。

表1 判断矩阵标度及含义

(2)依据判断矩阵计算权重。由判断矩阵计算被比较元素对上一层某准则的相对权重有多种方法，文中采用根法，计算权重步骤如下:先计算判断矩阵B中每行元素的乘积Mi

列向量λ为λ=(λ1，λ2，…，λn)T，其元素即为该层次中各元素相对上层某准则权重。

(3)一致性检验。构造两两比较判断矩阵时，不可能做到一致性判断。为避免误差太大，需对判断矩阵进行一致性检验。先计算检验判断矩阵的一致性指标

式中，λmax为矩阵最大特征指标;n为矩阵阶数。再查找相应的平均随机一致性指标值，如表2所示。

表2 平均随机一致性指标

计算一致性比例:CR=CI/RI，当CR≤0.1时，矩阵不一致性可接受，否则，需对判断矩阵进行调整重新计算，直到满意的一致性为止，即可得到β1、β2和β3的值。一般情况下，α1、α2和α3三项系数可通过专家咨询、构造判断矩阵，求解矩阵最大特征根的方法求得，也可采用确定权重的最小二乘法等方法求得。

在K、Q和A、D、C分别确定后，通过公式E=K×(1－Q)×A×D×D，便可得到系统效能。可以看出式中的K、Q、A、D、C都是概率指标，因此最后计算出来的系统效能也是一个概率结果。

4 结束语

用改进的ADC模型对电子对抗系统作战进行了效能分析，该模型将人员因素和战场环境影响系数作为单独因素考虑，给出了电子对抗系统作战效能定量评估手段，为电子对抗系统设备的设计和发展起到了辅助决策作用，具有较强的使用性。

［1］ 李昆，陈丽花，李学军.电子对抗系统作战效能评估研究［C］.军事电子信息学术会议论文集，2006:1227－1230.

［2］ 赵德才，汪路平，李骥，等.基于ADC模型对通信系统效能的评估方法［J］.舰船电子工程，2009，29(6):96－98.

［3］ 刘刚，叶广庆，汪民乐.攻防对抗环境下无人侦察机作战效能评估［J］.战术导弹技术，2005(1):34－36.

［4］ 刘琳，陈云翔.综合电子战系统作战效能评估［J］.火力与指挥控制，2008，33(3):97－98，102.

［5］ 魏继才，黄谦，胡晓峰.层次分析法在武器系统效能建模中的应用［J］.火力与指挥控制，2007，27(3):23－28.

［6］ 屈也频，廖英.海军飞机反舰作战能力评估方法研究［J］.上海航天，2004(5):30－36，60.

［7］ 王菊花，吴晓平，田树新，等.基于改进ADC模型的通信安全设备效能评估［J］.火力与指挥控制，2008，28(4):144－146，188.