基于组合赋权灰色关联投影的通信目标威胁评估

罗 乐，夏 斌，张锦春

（洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

基于组合赋权灰色关联投影的通信目标威胁评估

罗 乐，夏 斌，张锦春

（洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

针对当前通信目标威胁评估中指标体系不统一，评估方法不合理的的难点，通过综合分析通信目标威胁因素建立威胁水平评估指标模型，采用层次分析法和熵权法进行组合赋权，并运用基于组合赋权的灰色关联投影算法计算目标的威胁评估值，最后结合实例分析实现了通信目标威胁等级的有效区分和优劣排序，该方法证实是可行的。

目标威胁评估，指标模型，层次分析法，熵权法，组合赋权，灰色关联投影算法

0 引言

信息战条件下，通信对抗由单一目标的对抗向多目标、成体系的对抗发展。在不同作战时节，面对相对稳定的通信态势，依据实际作战任务，判定通信目标网专威胁等级，为通信指挥决策提供科学、实时的辅助参考，在通信对抗中具有重要意义。

复杂电磁环境下，信号密集，网系众多，影响威胁水平的因素很多而且大多难以度量。通过对多种影响因素的分析选取评估指标，采用隶属度和线性白化两种方法对指标进行量化，建立威胁水平评估指标模型。目前，威胁评估方法常采用基于理想解的贴近度的 TOPSIS算法［1，6，9］进行多属性决策的判定，可能会出现结果同时贴近正负理想解而不能判定威胁等级。灰色关联投影算法［3］结合TOPSIS、灰色理论和向量理论，引入灰色关联投影系数综合衡量结果的优劣，能够对目标等级进行有效区分。同时结合层次分析法和熵权法确立指标的组合权重，判定结果更加客观、准确。

1 通信目标威胁评估过程

通信目标威胁评估过程：在作战的特定时节，根据敌情、我情和战场环境分析判断战场的通信对抗态势，同时基于我方具体的作战任务，确定重要的通信干扰目标网专；然后根据威胁评估的模型分析对目标威胁程度进行综合评价；最后依据评估结果对目标的威胁等级进行排序。如下页图1所示。

图1 通信目标威胁评估过程

其中，威胁评估模型分析就是要构建科学、合理的评估指标模型对确立的目标网专的威胁程度进行准确度量，并选用适当的威胁评估算法实现目标的威胁等级的有效排序。

2 构建威胁水平评估指标模型

威胁水平评估指标模型的构建包括评估指标的选取和评估指标的计算两个部分。

2.1 指标的选取

复杂电磁环境中，影响通信对抗目标威胁水平的因素［7-8］很多，结合通信对抗作战效能的发挥，选取配属地域、网专级别、紧迫程度、干扰难度、出联频度几个因素对目标威胁程度进行度量。指标模型如图2所示。

图2 威胁评估指标模型

①配置地域。由其配属和保障的部队的部署确定。配属在不同地域的部队，担负的作战任务不同，对我方的威胁程度也不同。配置地域区分主要方向前沿，主要方向浅近纵深，主要方向深远纵深，次要方向前沿，次要方向浅近纵深，次要方向深远纵深，后方；

②网专的级别。由它所配属或保障的部队的级别确定。部队的级别不同，其通信网专传递信息的价值和等级也不同。区分军及其以上、师、旅（团）、营、营以下；

③紧迫程度。在重要的作战时节，针对不同的作战任务，对不同作战单元和不同性质网专干扰的紧迫程度不同。如在火力准备时节，短波通信重点压制敌火力准备有关的短波通信，超短波分群全面压制敌炮兵、航空兵、防空兵的指挥和情报报知通信；在发起冲锋时节，短波分群重点压制敌预备队指挥通信，超短波分队全面瘫痪敌指挥协同、情报、报知通信。在不同作战时节，依据作战任务，区分对不同作战单元不同性质网专干扰的紧迫程度；

④干扰难度。干扰难度越大的目标一般威胁等级越高。干扰难度主要考虑敌方目标的发射机功率、采用的抗干扰技术。一般发射机功率越大，干扰难度越大，通常单兵使用的在10w以下，小型的通信设备发射功率在10w~100w之间，大型的在100w以上；抗干扰技术如快速跳频、直接序列扩频、猝发通信和混合体制通信技术等干扰难度最大，中速、慢速调频技术等干扰难度次之，模拟通信、定频通信等干扰的难度最小。综合以上因素区分敌目标网专的重要程度；

⑤网专的出联频度。目标网专的出联次数一定程度的反应了威胁的大小。计算模型如下：

2.2 指标的量化

对于以上定性指标，由专家结合指标的定义对目标的威胁水平进行区分并做出定性评判。指标的量化采取以下两种方法：

2.2.1 隶属度方法

对定性指标紧迫程度、干扰难度的量化采取隶属度的方法：

步骤1：建立评级等级集。由专家结合指标建立相应的评价等级 V={v1，v2，…，vj}。

V——指标的评价等级集

vj——评价等级对应取值

步骤2：确立隶属度。取专家中同意指标属于某评价等级的人数比例，作为指标隶属于某评价等级的隶属度 R={r1，r2，…，rj}。

R——指标的隶属度

rj——指标在第j个评价等级上的隶属度

步骤3：计算得分。把每一评判等级的量化值与归一化的隶属度向量进行加权。

2.2.2 线性白化

对定性指标配置地域，网专级别通过线性白化权函数进行量化。由专家根据指标的区分通过“严重、重大、中度、一般、轻度”定性描述其威胁程度。

其中n为灰量的等级数，k为灰量级别。

3 基于组合赋权灰色关联投影的算法

3.1 组合权重的确立

威胁评估模型中指标权重的确立直接关系到威胁等级判定的准确性。通常权重的确立方法有主观赋权法和客观赋权法两种。结合熵权和层次分析法两种方法确立评估指标的组合权重，可以同时反映主观愿望和客观情况，增加了权重确立的合理性。

3.1.1 熵权法

设xij（i=0，1，2，…，m；j=0，1，2，…，n）为第m个目标的第n个指标的指标值。

步骤1：指标值归一化：

3.1.2 层次分析法

常用的主观赋权法有环比系数法、两两赋值发、二项系数法、层次分析法。层次分析法的权重计算步骤如下：

步骤1：结合专家打分采用1-9标度将指标进行比较确立判断矩阵：

式中αpq（p=0，1，2，…，n；q=0，1，2，…，n）表示指标p和指标q的相对权重值。

步骤2：指标权重计算模型如下：

3.1.3 组合权重的确立模型

3.2 灰色关联投影算法

目标威胁评估需要对多个目标网专进行评价，决定目标干扰的优先次序。由于评估指标的信息较多定性灰色信息，以及各个指标之间关系的不确定性，综合灰色系统理论、TOPSIS和向量投影算法，使用灰色关联投影算法应用于目标威胁等级的判定。具体算法如下：

3.2.1 正、负理想决策矩阵构造

对探测到的目标网专，通过评估指标模型对指标进行计算，建立正负理想决策矩阵Xij（i=0，1，2，…，m；j=0，1，2，…，n）（i=1，2，…，m）。其中xi=（xi（1），xi（2），…，xi（n））为目标网专指标数据序列。对于正理想决策阵x0=（x0（1），x0（2），…，x0（n））为理想矩阵序列中指标的最好值；对于负理想决策矩阵x0（2），…，x0（n））为理想矩阵序列中指标的最坏值组成的序列。

为了消除量纲和量纲单位的不同，需要对xi（i=0，1，2，…，m）的数据进行初值化处理，设 f为初值化处理函数：

3.2.2 计算正、负理想灰色关联决策矩阵和灰色关联投影值

γij（xi，x0）为理想灰色决策矩阵数据序列x0和xi在j点的灰色关联系数。令

结合熵权确定权重 ωj=（ω1，ω2，…，ωn），正负理想灰色关联矩阵分别为：

令Pi为矩阵中第i行与第一行的灰色关联投影值，Pi值越大，第i个目标得与理想情况的接近程度越接近。计算模型如下：

3.2.3 灰色关联投影系数。

令∝为灰色关联投影系数，根据线性规划，建立目标函数如下：

灰色关联投影系数∝用以综合衡量目标靠近正理想值同时远离负理想值的程度，可以依据系数的大小可对目标进行威胁等级的排序，∝越大，威胁等级越高。

4 算例分析

假设某次任务背景下，在发起冲锋时节，我方通过通信侦察，分析判断对抗态势后，结合作战任务分析判断，确定敌方以下几个重要目标网专，如表1所示。

表1 敌通信目标威胁水平指标

通过威胁水平的评估指标模型对指标进行量化计算得到指标矩阵：

计算得到正理想灰色关联投影值：［0.468 1，0.236 8，0.238 3，0.250 4，0.316 6，0.227 2，0.580 6］；负理想灰色关联投影值：［0.213 1，0.286 6，0.255 9，0.2365，0.2175，0.555 5，0.2142］；灰色关联投影系数：［0.828 4，0.405 7，0.464 3，0.528 7，0.679 6，0.143 3，0.880 1］。依据灰色关联投影系数，对以上几个目标网专进行威胁等级排序，排序结果为：G＞A＞E＞D＞C＞B＞F。

5 结束语

本文建立了通信目标威胁水平的评估指标模型，提出基于组合赋权和灰色关联投影的改进算法，并结合实例进行了目标威胁等级的排序，结果较为客观、准确的反应目标的威胁程度，能够为通信目标的选择和任务的分配提供辅助决策。但评估指标模型仍需要在实际任务中进一步检验，同时对组合赋权仍需作深入研究。

［1］万开方，高晓光.结合离差最大化的多属性群体决策TOPSIS威胁评估［J］.火力与指挥控制，2012，37（8）:37-8.

［2］刘思峰，谢乃明.灰色系统理论及其应用［M］.北京:科学出版社，2008.

［3］陈永光，柯宏发.电子信息装备试验灰色系统理论运用技术［M］.北京:国防工业出版社，2008.

［4］郭齐胜.装备效能评估概论［M］.北京:国防工业出版社，2005.

［5］马亚龙，邵秋风.评估理论和方法及其军事运用［M］.北京：国防工业出版社，2013.

［6］李金良，韩林.不确定多属性群体决策的干扰目标威胁排序［J］.电讯技术，2009，39（10）:49-10.

［7］柯宏发，陈永光.电子战干扰目标的多属性多层次威胁评估模型［J］.系统工程与电子技术，2006，45（9）:28-9.

［8］刘冬，刘忠.通信对抗目标选择与任务分配评估指标体系研究［J］.舰船电子对抗，2008，30（2）:28-2.

［9］张涛，周中良.基于信息熵和TOPSIS法的目标威胁评估及排序［J］.电光与控制，2012，38（11）:19-11.

Evaluation of Communicate Targets Threat Based on Combination Weighting and Grey Relation Projection Method

LUO Le，XIA Bin，ZHANG Jin-chun
（Luoyang Electronic Equipment Tset Center，Luoyang 471003，China）

Aiming at the index system and assessment methods of Communicate Targets Threat Evaluation，index system is established with all influencing factors.The method using AHP and entropy weight to empowerment combination is applied，and the arithmetic using Grey Relation Projection Method is used to calculation the synthetic superior degree of every communicate aim.Finally，combine examples analysis to sequence the targets.The result showed themethod was viable.

evaluation of communicate targets threat，index system，AHP，entropy weight，empowermentcombination，grey relation projectionmethod

E917

A

1002-0640（2015）11-0087-04

2014-09-12

2014-11-28

罗 乐（1986- ），男，河南信阳人，本科。研究方向：效能评估。