基于改进WSEIAC模型的便携式通信对抗装备作战效能评估

胡军军,高俊光,郭 杰,王肖洋,肖 野

(中国洛阳电子装备试验中心,河南 洛阳 471000)



基于改进WSEIAC模型的便携式通信对抗装备作战效能评估

胡军军,高俊光,郭 杰,王肖洋,肖 野

(中国洛阳电子装备试验中心,河南 洛阳 471000)

根据便携式通信对抗装备工作原理,结合电子战中其作战运用特点,对传统WSEIAC模型进行改进,用系统分析的方法构建便携式通信对抗装备作战效能评估指标体系,提出了数学模型和研究方法,实现了对便携式通信对抗装备作战效能的定量评估,可为相关领域研究提供参考。

通信对抗;作战效能;WSEIAC模型

通信对抗是电子对抗的重要组成部分,实施有效的通信对抗,可降低敌方的通信、指挥效能。在军事训练领域,便携式通信对抗装备因其体积小、重量轻,可灵活部署,且造价低廉的特点,在通信对抗领域得到了广泛应用。

便携式通信对抗装备的作战效能,是指其在一定条件下对敌方通信网实施干扰时的任务完成能力[1]。评估其作战效能,可为装备研发设计改进提供参考,也可为部队训练中指挥员决策提供依据。本文针对便携式通信对抗装备作战效能特点,改进了经典WSEIAC评估模型,对其装备作战效能进行定量评估。

1 WSEIAC效能模型及改进

目前,在评估武器系统的效能时,最普遍采用的是美国工业界武器效能咨询委员会(WSEIAC)建立的一个效能模型,简称WSEIAC模型(Weapon System Effectiveness Industry Advisory Committee)。WSEIAC模型也称为ADC模型,它是通过系统的可用性(A)、可信性(D)和固有能力(C)这三个关键属性来评定系统总体效能(E)[2]。一般认为,WSEIAC模型可以从时间维度上反映出武器系统在作战使用中的动态变化与综合能力。

系统效能,可以通过系统完成特定任务的概率来衡量,即E是单一的数值。其表达式为:

E=A·D·C

(1)

式中：A为可用性矩阵,表示系统在执行任务的开始阶段,处于不同状态的概率,它体现出武器系统随时可启用的能力;D是可信性矩阵,表示系统在任务执行过程中,出现不同状态的概率,它体现出武器系统稳定性与可靠度;C是固有能力矩阵,表示系统完成指定任务的能力,它体现出武器系统的标准性能。在WSEIAC模型中,固有能力矩阵C是装备作战效能的集中体现,是评估的关键所在。

从国内外便携式通信对抗装备的实际运用效果来看,与战略级、战役级的空中通信对抗装备和车载式大功率通信干扰装备相比,其输出功率小,机动性能弱,受装备操作手个人水平和战场环境的影响更加明显[3]。因此,为使作战效能评估更加符合实际情况,本文将作战人员能力M和战场环境影响G引入系统效能评估模型,对传统的ACD模型予以改进,改进后的模型为:

E=A·D·C·M·G

(2)

2 便携式通信对抗装备作战效能评估指标体系

便携式通信对抗装备在结构上,一般包括便携式通信干扰机、显控终端、侦察天线、干扰天线、支架、充电器等。因为体积小,重量轻,可由单兵携带至有利地域展开,对敌方通信网进行侦察干扰。

执行任务时,通信干扰机将天线接收的射频信号进行下变频处理,完成对信号的截获、识别,同时依据侦察结果引导信号产生模块产生相应的干扰信号,干扰信号经上变频及射频模块放大。便携式通信对抗装备作战效能评估指标体系如图1所示。

图1 便携式通信对抗装备作战效能评估指标体系

2.1 装备可用度的确定

便携式通信对抗装备的可用度表示系统在规定条件下可随时启用的概率[4]。影响装备可用度的因素主要有无故障工作时间、修复时间、电池可持续时间、装备使用寿命等。开始执行任务时,装备可能处于正常工作状态或故障状态。如果用平均故障间隔时间(MTBF)表示装备处于正常工作状态,用平均修复时间(MTTR)表示装备处于故障状态,那么装备可用度可以表示为

A=(a1,a2)

(3)

式中,a1表示系统的可用度,即开始执行任务时工作状态正常,a2表示系统的不可用度,即开始执行任务时发生故障。其中，

(4)

2.2 装备可信度的确定

可信度是度量装备在执行任务过程中的状态[5]。从训练实践中看,装备状态会随着任务进程的展开而出现变化,任务开始时正常,在任务执行过程中可能发生故障,任务开始时故障,也有可能任务过程中恢复正常。装备的可信度就是由装备的所有状态转化概率组成,其影响因子主要是各个分系统的可靠度,比如主机、天线和电池等。

一般而论,便携式通信对抗装备因为功能结构较为简单,其系统故障率较低。一旦发生故障,装备操作手很难在短时间内现场将故障排除。鉴于此,我们在考量其装备可信度的时候,假定其在执行任务的过程中是不可修复的,则可以推出:

(5)

式中,d11表示系统开始执行任务时和任务执行过程中均处于正常工作状态;d12表示系统开始执行任务时处于正常工作状态,而在执行任务过程却发生故障的概率,显然,系统处于故障状态的概率d12=1-d11;d21则表示系统开始执行任务时处于故障状态,在执行任务过程中恢复到正常工作状态的概率;d22表示系统开始执行任务时处于故障状态,而在执行任务过程中仍处于故障状态的概率。

2.3 装备固有能力的确定

便携式通信对抗装备在执行任务过程中只有正常和故障两种状态。对于装备来说,正常工作只是完成特定任务的必要条件,而非充分条件,系统能否完成任务存在不确定性,系统本身的性能与作战对它的要求之间并非完全一致,因此系统固定能力的衡量常常是多个概率的乘积,这体现了装备设计能力与作战环境要求之间的符合程度[6]。

在正常工作状态下,便携式通信对抗装备的固有能力主要由侦察能力和干扰能力来衡量,与侦察能力相关的是信号截获率和侦察虚报率,与干扰能力相关的是干扰时间比[7],即

(6)

式中,C表示装备固有能力,c11系统处于正常状态的侦察能力,c12表示系统处于正常状态的干扰能力;c2表示在系统故障下能力,其值为零。

侦察能力c11与信号截获率和侦察虚报率相关。信号截获率Pi表示在统计样本时间内装备所能截获的目标信号数θ1占目标信号总数θ2的比例,侦察虚报率Pf表示在统计样本时间内装备侦察结果中的错误目标数L1与侦察结果目标总数L2的比值。

(7)

干扰能力c12主要与干扰时间比相关。干扰时间比表示在统计样本时间内装备有效干扰目标时间T1与干扰总时间T2的比值[8]。由此得出

(8)

由此得出,正常工作状态下,装备固有能力为

(9)

2.4 人员作战能力的确定

1)选址能力。便携式通信对抗装备天线高度有限,受地物地貌影响很大,尤其是微波频段装备,能否选择最佳位置部署装备,将极大地影响装备实际作战效能。选址能力Mi可通过打分来确定,得出相应的数值。

2)开设能力。便携式通信对抗装备结构简单,一般由单兵完成开设,开设速度会影响到装备作战效能。开设能力Mj可通过装备基础训练考核来衡量,即

(10)

式中,M1表示装备开设标准时间,M2表示操作手装备开设实际时间。

3)操作能力。便携式通信对抗装备需要操作手现场判断敌情,设置工作参数,其操作水平直接影响装备作战效能。操作能力Mf可通过装备基础训练考核来衡量,即

(11)

M1表示操作手装备操作能力实际分值,M2表示装备操作能力标准分值。

由此得出,人员作战能力M的计算公式:

M=Mi·Mj·Mf

(12)

2.5 战场环境影响的确定

战场环境的影响因子主要包括天气变化、敌我距离、地物遮挡和电磁环境等,其影响度G的权衡,通过打分来确定,以得出相对客观科学的数值[9]。

根据上述分析,在一次任务执行中,便携式通信对抗装备作战效能为

(13)

3 结束语

本文给出了便携式通信对抗装备作战效能评估模型,鉴于其作战运用特点,重点考虑了人装结合与战场环境的因素,从训练实践中看,这种基于WSEIAC模型的改进方法更加客观、准确,模型中所涉及的参数可测性强、实用性强,可为便携式通信对抗装备研发设计和作战运用决策提供参考。

[1] 郭齐胜.装备效能评估概论[M].北京：国防工业出版社，2005.

[2] 许鹏飞,张伟华,马润年.基于熵权的改进ADC法通信基础网作战效能评估算法[J].火力与指挥控制，2013,38(1):64-68.

[3] 苗利军,孙宝平,燕云平.通信对抗与通信一体化便携设备研究[J].无线电通信技术，2010,36(1):16-18.

[4] 高晓滨,郝重阳.电子战系统效能的模糊评估方法[J].火力与指挥控制，2005,30(1):69-72.

[5] 柯宏发,陈永光,夏斌.电子战装备作战效能灰色评估模型和算法[J].系统仿真学报，2005,17(3):760-762.

[6] 王立武,陈正荣,朱旭,等.通信对抗条件下通信装备系统效能评估研究[J].通信对抗，2010(3):46-48.

[7] 郭万海,邵晓方.基于ADC模型的干扰条件下舰载雷达发现效能[J].指挥控制与仿真，2014，36(3):47-49.

[8] 赵德才,汪陆平,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.

[9] 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，2010,35(5):36-39.

Operational Effectiveness Evaluation of Portable Communication CountermeasureEquipment Based on Improved WSEIAC Model

HU Jun-jun, GAO Jun-guang, GUO Jie, WANG Xiao-yang, XIAO Ye

(Luoyang Electronic Equipment Test Center, Luoyang 471000,China)

According to the working principle and operational characteristics of portable communication countermeasure equipment in EW,this paper improves traditional WSEIAC Model, establishes the operational effectiveness evaluation index system through the method of system analysis, and proposes a mathematical model and research method. Thus quantitative evaluation of operational effectiveness of portable communication countermeasure equipment is realized,and this study provides reference for the research of related field.

communication countermeasure; operational effectiveness; WAEIAC Model

2016-11-17

胡军军(1985-),男,河南新安人,工程师,研究方向为电子对抗。 高俊光(1978-),男,高级工程师。 郭 杰(1978-),男,工程师。 王肖洋(1989-),男,助理工程师。 肖 野(1984-)，男，工程师。

1673-3819(2017)03-0064-03

TN97；E917

A

10.3969/j.issn.1673-3819.2017.03.014

修回日期： 2016-12-08