基于典型战术原则的通信干扰兵力部署研究

娄思佳，沈 楠，彭崎峰

(电子工程学院，合肥 230037)



基于典型战术原则的通信干扰兵力部署研究

娄思佳，沈 楠，彭崎峰

(电子工程学院，合肥 230037)

依据集中兵力原则、安全高效原则和效能最大化原则3个典型的战术原则，将通信干扰兵力部署分为初步部署、细化部署和调控部署3个阶段。初步部署阶段建立了基于主观Bayes方法的威胁等级判断模型，可以为指挥员提供战场态势识别和初步方案的制定方法；细化部署阶段探讨了3种部署距离，分别对应了指挥协同、电磁兼容和防止被集体打击的部署要求；调控部署阶段建立了使干扰效能最大化的数学规划模型，求出了需要调整部署的兵力数量。

战术原则；通信干扰；兵力部署

0 引 言

在进行通信干扰作战时，兵力部署是作战决心的主要内容之一，其主要目的就是针对作战目标，通过科学合理的兵力兵器编组和配置，最大化发挥作战效能。正确的兵力部署是通信干扰力量组织运用电磁辐射的基础，是充分发挥干扰兵器效能的重要条件[1]。

在以往的指挥经验和作战研究的基础上，很多具有实用价值的针对通信干扰兵力部署的战术原则被提出。这些战术原则考虑的因素非常全面，其中比较典型的有集中兵力原则、安全高效原则和效能最大化原则[1-2]，这3项原则分别对应了部署过程中的初步部署阶段、细化部署阶段和调控部署阶段。在进行通信干扰兵力部署时，必须要将战术原则尤其是典型的战术原则考虑在内，建立兵力部署的优化模型，进而得出适合作战的兵力部署方案。

图1 通信干扰兵力部署典型战术原则

1 集中兵力原则下的通信干扰兵力部署

1.1 集中兵力原则的内涵

集中兵力于主要作战方向的实质是重点部署，是“集中优势兵力，各个歼灭敌人”的作战原则在通信干扰兵力部署中的具体体现。集中兵力、突出重点，把主要的兵力集中部署于主要作战方向，在兵力部署的初始阶段，是指挥员需要完成的重要任务之一。

1.2 基于战场威胁概率的初步部署

1.2.1 威胁等级判断指标

集中兵力的前提就是掌握准确的作战方向和作战目标，这需要前期的情报侦察作为决策基础。在通信干扰部(分)队所负责的作战范围内，寻找主要的作战目标，最直接的方法是对作战目标进行威胁等级判断，然后再根据科学合理的威胁等级判断进行通信干扰力量的初步部署。在具体分析众多的通信干扰作战目标的威胁因素中，选取5个因素作为威胁等级判断指标：战术重要性，网专属性，网专级别，功率和抗干扰性。

1.2.2 威胁等级判断模型

在实战中，指挥员会密切关注战场态势，前期也

会搜集大量有关敌方的情报。这样，在一次对战场态势的纵观下，指挥员会对敌方各个目标的战术重要性、网专属性、网专级别、功率和抗干扰性有一个模糊的认识。正是基于指挥员这种在实战中的实时判断力和以往积累的宝贵经验，提出了一种以Bayes公式为基础的主观Bayes方法，并建立了不精确推理模型——威胁等级判断模型。

假设指挥员在对战场态势的一次纵观S下，对5项威胁等级判断指标有了一个模糊的认识，心中已经给各个目标的这5项指标打上了一个“分数”，则称这个“分数”为威胁度。为指挥员回答方便，采用-5～5这11个整数之一作为目标某个指标的威胁度，当然如果目标过多,整数的个数亦可以相应增加。

(1)

其中:

(2)

(3)

图2 威胁概率推理网络图

根据上述模型，在作战筹划阶段，指挥员需要完成一张通信目标的威胁度赋值表,如表1所示。

表1 通信目标的威胁度赋值表

1.2.3 初步部署方案

得到战场上各目标的威胁概率之后，假设将通信干扰部(分)队所负责的作战范围分为k块，每一块的综合威胁概率为该区域内目标的威胁概率之和的平均值，然后再依据k块区域综合威胁概率的高低，将通信干扰力量进行配比部署。

(4)

计算出综合威胁概率之后，若拥有通信干扰机M个，则在针对第i块区域进行兵力部署时，需要投入的兵力mi为：

(5)

2 安全高效原则下的通信干扰兵力部署

2.1 安全高效原则的内涵

初步部署完成后，需要依据安全高效原则进行进一步的细化部署，安全高效原则实际上也是作战原则“保存自己，消灭敌人”中的“保存自己”。通信干扰力量各台站之间的距离，既要满足内部电台通信的要求，便于指挥协同；又要保证干扰站之间的电磁兼容，防止己方各种电子设备间的互相干扰；还要尽量保持一定的安全距离，以防在遭遇敌火力打击时多个台站同时被摧毁。

2.2 基于3种距离的细化部署

2.2.1 指挥协同距离

保证战场上指挥协同的畅通有序对于作战而言意义重大，各台站与指控站之间的距离必须使得他们随时可以接收到指控站的命令通知，各台站之间的距离也必须满足进行任务协同时的通信畅通条件。战场上的无线通信通常都属于地波通信，设台站之间的最大通信距离为Rmax，那么在进行部署时台站之间的距离必须小于Rmax，且Rmax满足[4]：

(6)

式中:Pt为通信发射机功率；Gt为通信发射天线增益；λ为波长；Rmax为最大通信距离；qrt为通信接收天线增益；A为地面衰减因子；Prmin为接收机灵敏度。

在计算A的时候，需要引入辅助参量：

(7)

式中:εr为地面相对介电常数;σ为地面电导率。

可得：

(8)

(9)

2.2.2 电磁兼容距离

在满足电磁兼容的前提下对兵力进行科学、合理的部署是现代作战的基本要求，否则通信干扰力量不仅不会对敌方产生作用，还会对己方军队产生威胁。电磁兼容的要求与作战效益最大化之间必然存在一定的矛盾，使得兵力的部署受到制约。为了最大程度地减小这种制约，指挥员在进行兵力部署时必须对各台站之间的电磁兼容距离有所掌握，以免己方出现相互干扰的情况时没有充足的反应时间。

信息化作战离不开电子设备，这些电子设备无时无刻不在产生、接收、传输、处理大量的射频信号。通信干扰机在工作过程中又不断地发射干扰信号，如果部署不当，电子设备很有可能就会受到影响甚至失去作用。假设干扰天线为全向天线，当它与通信电台的天线距离为Rcom时，通信电台刚好不受到干扰，称Rcom为干扰天线与通信电台天线的电磁兼容距离。

考虑战场实际，干扰天线与通信电台天线之间的空间传输损耗为[5]：

(10)

式中:f为干扰机工作频率，单位MHz；Rcom为电磁兼容距离，单位km。

在考虑通信电台是否受到干扰时，引入加入损耗的通信干扰方程来判断：

(11)

式中:Prj为干扰机输送到通信电台内的功率；Prt为正常通信时电台接收到的功率；L为无量纲的数；Ka为压制系数，通信系统采取二进制频移键控(2FSK)相干检测时，Ka取0.7。

当干扰使得式(11)刚好取等号时，所求得的Rcom即为电磁兼容距离：

(12)

式(12)求得的电磁兼容距离是干扰天线为全向时的数值。当在作战中使用低副瓣天线等方向性较强的天线时，电子设备与干扰机之间的电磁兼容距离会相应减小，计算方法与上述类似。

2.2.3 防打击安全距离

防打击安全距离实际上就是考虑在遭受敌导弹、炮火打击时，避免众多己方单位被同时摧毁，以保证在作战中能够保存整体实力。假设某火力打击武器的杀伤半径为r，对于战场上的各个干扰机，以其所在位置为圆心，画半径为r的圆，可以得出部署范围内的杀伤范围叠加图如图3所示，图中J表示通信干扰机。

图3 某火力打击武器的杀伤范围叠加图

(13)

安全系数越低，说明处于重叠层数较高位置的干扰机越多，就越有被集体摧毁的危险，需要调整干扰机之间的距离以确保安全。在实际部署时，应该设定一个阈值μs，当安全系数达到μs时，就认为战场上干扰机之间的距离处于整体安全状态。

3 效能最大化原则下的通信干扰兵力部署

3.1 效能最大化原则的内涵

兵力部署其实是力求作战效益最大化的过程，在这个过程中不仅要发挥单个干扰机的最大作用，更重要的是使整个通信干扰部(分)队形成合力，发挥整体效能。在完成细化部署之后，就要依据效能最大化原则进行调控部署，以更好地完成对敌通信系统的削弱和破坏作用。效能最大化原则实际上也是作战原则“保存自己，消灭敌人”中“消灭敌人”思想的体现。

3.2 基于数学规划的调控部署

3.2.1 问题描述

基于在初步部署阶段和细化部署阶段形成的兵力分布满足了集中兵力和安全高效的前提，在这2个前提下，还需要对一些干扰机进行调整以达到干扰效能最大化的目的。兵力部署的核心实际上是基于现有兵力打胜仗的优化问题，利用数学规划求最优的方法可以对兵力部署方案的确定提供决策支持。在初步部署时已经将通信干扰部(分)队所负责的作战范围划分成了的k块区域，假设一共有M个通信干扰机，第i块区域内有作战目标Ti个，需要投入的兵力为xi，假设任意1部干扰机对每个作战目标都产生了干扰。建立数学规划模型求解xi。

3.2.2 模型建立

由于需要计算干扰效能，不妨将第i块区域的综合威胁概率Pi的降低程度作为干扰效果的衡量标准，假设Pj为单个通信接收机接收到的干扰机功率平均值，Ps为单个通信接收机接收到的发射机功率总值，引入对第l个目标的干扰效能因子：

(14)

式(14)表征了在干扰条件下通信接收机工作效能的下降程度。

那么受干扰后第i块区域的综合威胁概率变为：

(15)

如果将k块区域受干扰后整体综合威胁概率的降低程度作为目标函数，可以建立规划模型：

(16)

(17)

在参数确定的情况下，利用动态规划的方法可以对式(17)进行求解，得到xi的值之后，对比在初步部署阶段确定的投入兵力mi，可以求得需要调整的兵力数：

(18)

如果在初步部署阶段对目标威胁等级判断比较准确，那么δ的值就会相对较小；相反如果在前期对主要作战方向和作战目标的了解不够明确，那么在作战过程中就得实施大量的兵力机动和电磁机动。此外，效能最大化原则还要根据敌情和任务的变化灵活运用，实时调整部署。

4 结束语

本文依据通信干扰兵力部署中3个典型的战术原则，将兵力部署分为初步部署阶段、细化部署阶段和调控部署阶段，对应不同阶段建立了不同的兵力部署模型，根据模型之间的关系把3个阶段有机串联了起来。文章瞄准信息作战，探讨了集中兵力原则、安全高效原则和效能最大化原则的使用方法，在理念上契合了 “集中优势兵力，各个歼灭敌人”、“保存自己，消灭敌人”和“基于现有兵力打胜仗”的传统军事思想，对指挥员在兵力部署中的方案制定具有一定的辅助决策作用。

[1] 韩春久．通信对抗战术的发展趋势[J]．电子对抗技术，2003，18(1)：10-12．

[2] 孔德强，李文生，王国民.干扰压制系数在通信对抗态势构建中的应用[J]．通信技术，2012，45(11)：96-101．

[3] 王士同．人工智能教程[M]．北京：电子工业出版社，2011．

[4]PoiselRichardA.通信电子战系统导论[M]．吴汉平译．北京：电子工业出版社，2003．

[5] 王庆生．舰载通信对抗系统的电磁兼容性分析[J]．通信对抗，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