葛青林 唐小棟 王瑩瑩

(1.海軍蚌埠士官學校 蚌埠 233012)(2.95025部隊 武漢 430051)

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電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復力定量評估模型的建立與應用*

葛青林1唐小棟2王瑩瑩1

(1.海軍蚌埠士官學校 蚌埠 233012)(2.95025部隊 武漢 430051)

在裝備戰(zhàn)斗恢復力定量化內(nèi)涵的基礎(chǔ)上,闡述了裝備搶修度的定義,然后研究了建立電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復力定量(搶修度)評估模型的過程,最后通過實例對電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復力定量評估模型的應用進行了分析。

電子戰(zhàn); 裝備; 戰(zhàn)斗恢復力; 評估

Class Number E920.8

1 引言

信息化條件下作戰(zhàn),電子戰(zhàn)裝備將始終處于高精度、高殺傷、強對抗武器的威脅之下,已成為敵人打擊的重點目標。戰(zhàn)斗恢復力是裝備的一種戰(zhàn)時特性,主要指裝備受損后,在戰(zhàn)時條件下,經(jīng)維修人員維修后,裝備迅速恢復其全部功能并重新投入戰(zhàn)斗使用的能力[1]。戰(zhàn)斗恢復力是裝備的一種新的特性,提高電子戰(zhàn)裝備的戰(zhàn)場生存與再生能力刻不容緩,必須進一步加強對裝備戰(zhàn)場損傷后戰(zhàn)斗恢復力評估的研究[2],為戰(zhàn)斗力的持續(xù)生成奠定基礎(chǔ)。隨著戰(zhàn)斗恢復力研究的深入,如何定量評價裝備系統(tǒng)的戰(zhàn)斗恢復力是擺在我們面前的一個重要課題。

2 戰(zhàn)斗恢復力定量化的內(nèi)涵

戰(zhàn)斗恢復力作為裝備的一種新的特性,就應當有優(yōu)劣高低之分。例如,如果戰(zhàn)場損傷的裝備在戰(zhàn)場上能被及時搶修好投入到下一次戰(zhàn)斗任務,則認為其戰(zhàn)斗恢復力好,否則就認為戰(zhàn)斗恢復力不好。當然,具體到戰(zhàn)場損傷裝備在戰(zhàn)時能不能及時修好,與多方面的因素有關(guān),如裝備的結(jié)構(gòu)、損傷的部位、損傷的程度、搶修人員的素質(zhì)、維修保障體制、戰(zhàn)場搶修資源等[3]。由于戰(zhàn)爭的特殊性,并非所有的損傷都能修復,這種特性甚至只能用一種可能性的高低來表示。因此,可以理解為戰(zhàn)斗恢復力實際上就是裝備系統(tǒng)在遭受打擊造成損傷時,所表現(xiàn)出來的能被搶修到滿足任務要求狀態(tài)的能力[4],稱這種能力為搶修性,把其概率稱為搶修度。因此,可以認為搶修度就是對戰(zhàn)斗恢復力的一種定量描述。

搶修度:是指戰(zhàn)場損傷裝備在規(guī)定時間內(nèi)和規(guī)定的條件下經(jīng)過搶修,能恢復到滿足任務要求的基本功能或更多功能的概率[5]。規(guī)定的時間對不同的裝備和維修級別是不一樣的,可以是兩次戰(zhàn)斗的間歇時間,也可以是指揮員根據(jù)戰(zhàn)斗情況給定的搶修時間;規(guī)定的條件是指給定的維修保障條件、評估人員、搶修操作人員的技能水平等;規(guī)定任務是指給定的任務剖面,不同的戰(zhàn)斗任務要求裝備所具有的能力是不一樣的。

3 戰(zhàn)斗恢復力定量評估模型(搶修度模型)的建立

3.1 基本假設(shè)

為了建立搶修度的數(shù)學模型,先做如下假設(shè):

1) 電子戰(zhàn)裝備的全部功能具有有限種狀態(tài),且任一時刻裝備只能且必定處于其中的某一種狀態(tài)(如偵察系統(tǒng)完好、干擾系統(tǒng)損傷);

2) 戰(zhàn)場搶修的要求是將戰(zhàn)場損傷裝備恢復到滿足任務要求的狀態(tài)之一,而實際搶修時裝備在給定時間內(nèi)能否恢復到某一狀態(tài)是隨機的,其概率為時間的函數(shù);

3) 電子戰(zhàn)裝備可以擔負有限種作戰(zhàn)任務[6](包括自救),全部可能的狀態(tài)中必定有若干種狀態(tài)能滿足任務要求;

4) 評估人員做出的結(jié)論是正確的,不會發(fā)生錯誤。如果評估人員確定戰(zhàn)場損傷的電子戰(zhàn)裝備在給定的時間內(nèi)不能修復,則不考慮對該裝備的搶修;

5) 裝備只有處于不能完成基本任務時才進行搶修,裝備搶修人員總是盡力搶修,恢復裝備盡可能多的功能[5];

6) 維修保障體系和搶修人員水平等在一定時期內(nèi)不可能有顯著變化。

3.2 模型的建立

由以上假設(shè)可以設(shè)系統(tǒng)具有n種狀態(tài),其狀態(tài)空間用S表示,則S={s1,s2,…,sn},其中si表示系統(tǒng)處于第i種狀態(tài)(i=1,2,…,n),對具體裝備而言就是完成某個任務的狀態(tài):損傷狀態(tài)、修復狀態(tài)、機動狀態(tài)等[7]。再設(shè)系統(tǒng)有l(wèi)種可能的任務,其任務空間記為T,則T={t1,t2,…,tl},其中tj表示裝備擔負的第j種電子戰(zhàn)任務(j=1,2,…,l),對電子戰(zhàn)裝備而言有截獲信號、定位、信號處理、發(fā)射干擾等任務[8]。

(1)

(2)

式中,Pli就是系統(tǒng)因戰(zhàn)場損傷處于戰(zhàn)場損傷狀態(tài)si對應任務Tl的戰(zhàn)斗恢復力。

由于戰(zhàn)場損傷后系統(tǒng)可能處于n-m種戰(zhàn)場損傷狀態(tài),設(shè)綜合考慮可靠性、及敵方威脅行動等因素造成的戰(zhàn)場損傷后,系統(tǒng)在戰(zhàn)場損傷后處于si的概率為Di,由于戰(zhàn)場損傷必定處于某一狀態(tài),則

(3)

(4)

式中,Rl正是損傷的裝備通過戰(zhàn)場搶修能夠完成任務Tl的戰(zhàn)斗恢復力水平,稱之為搶修度[5]。

如果已知裝備系統(tǒng)的全部搶修轉(zhuǎn)移矩陣P[5]:

(5)

其中Pij表示搶修前處于狀態(tài)i,搶修后處于狀態(tài)j的概率。對給定的任務Tl,則有任務矩陣Ts=[Ts1Ts2…Tsn],其中:

(6)

對應的戰(zhàn)場損傷矩陣D為

D=[D1,D2,…,Dn]T

(7)

因此,由式(5)～(7)可得能執(zhí)行電子戰(zhàn)任務任務Tl所對應的戰(zhàn)斗恢復力Rl為

(8)

由式(8)就可以計算出戰(zhàn)場損傷的電子戰(zhàn)裝備在任一給定任務下的搶修度。

4 電子戰(zhàn)裝備戰(zhàn)斗恢復力定量評估模型應用分析

4.1 電子戰(zhàn)裝備的組成

根據(jù)電子戰(zhàn)裝備在未來作戰(zhàn)中擔負的主要任務,我們只考慮其簡化模型,組成如圖1所示[10]。

圖1 電子戰(zhàn)裝備的組成

4.2 電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間

根據(jù)圖1可知電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間主要由偵察系統(tǒng)和干擾系統(tǒng)的完好與否決定,可以得出其狀態(tài)空間S為

s1:偵察系統(tǒng)、干擾系統(tǒng)均損壞;

s2:偵察系統(tǒng)完好、干擾系統(tǒng)損壞;

s3:偵察系統(tǒng)損壞、干擾系統(tǒng)完好;

s4:偵察系統(tǒng)、干擾系統(tǒng)均完好。

即狀態(tài)空間S={s1,s2,s3,s4}。

4.3 電子戰(zhàn)裝備的任務空間

根據(jù)電子戰(zhàn)裝備的組成、戰(zhàn)技性能及作戰(zhàn)運用可知其擔負的主要作戰(zhàn)任務為:偵察和干擾(包括自動引導干擾和情報引導干擾)。

即:t1:偵察;t2:自動引導干擾;t3:情報引導干擾。

由電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間S可以得出:

T1=[0,1,0,1]

(9)

T2=[0,0,0,1]

(10)

T3=[0,0,1,1]

(11)

4.4 電子戰(zhàn)裝備的搶修轉(zhuǎn)移矩陣

由電子戰(zhàn)裝備的狀態(tài)空間S和任務空間Tl可知其搶修轉(zhuǎn)移矩陣P為

(12)

根據(jù)平時訓練和維修的經(jīng)驗可知,在時間t內(nèi)裝備有可能修不好,也有可能出現(xiàn)新的損傷;同時由于干擾系統(tǒng)發(fā)射功率,戰(zhàn)場上持續(xù)實施干擾容易燒毀器件和遭受敵火力打擊,其損傷的概率較偵察系統(tǒng)高,搶修也相對較難[11]。從而得出矩陣P中各值的含義及評估值為

P11:t=0時刻偵察、干擾均壞,搶修到t時刻還均壞的概率,設(shè)為0.10;

P12:t=0時刻偵察、干擾均壞,搶修到t時刻偵察修好,干擾還壞的概率,設(shè)為0.35;

P13:t=0時刻偵察、干擾均壞,搶修到t時刻偵察還壞,干擾修好的概率,設(shè)為0.30;

P14:t=0時刻偵察、干擾均壞,搶修到t時刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.25;

P21:t=0時刻偵察好、干擾壞,搶修到t時刻反而偵察、干擾均壞的概率,設(shè)為0.30;

P22:t=0時刻偵察好、干擾壞,搶修到t時刻還是偵察好、干擾壞的概率,設(shè)為0.35;

P23:t=0時刻偵察好、干擾壞,搶修到t時刻干擾好,偵察反而壞的概率,設(shè)為0.15;

P24:t=0時刻偵察好、干擾壞,搶修到t時刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.20;

P31:t=0時刻偵察壞、干擾好,搶修到t時刻反而偵察、干擾均壞的概率,設(shè)為0.35;

P32:t=0時刻偵察壞、干擾好,搶修到t時刻偵察好,干擾反而壞的概率,設(shè)為0.30;

P33:t=0時刻偵察壞、干擾好,搶修到t時刻還是偵察壞干擾好的概率,設(shè)為0.10;

P34:t=0時刻偵察壞、干擾好,搶修到t時刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.25;

P41:t=0時刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時刻偵察、干擾均壞的概率,設(shè)為0.10;

P42:t=0時刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時刻偵察好干擾壞的概率,設(shè)為0.30;

P43:t=0時刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時刻偵察壞干擾好的概率,設(shè)為0.25;

P44:t=0時刻偵察、干擾均好,(搶修)到t時刻偵察、干擾均好的概率,設(shè)為0.35。

4.5 電子戰(zhàn)裝備的損傷矩陣D

由電子戰(zhàn)裝備的干擾系統(tǒng)較偵察系統(tǒng)損傷概率高的特點,設(shè)損傷矩陣D為

D=[0.15,0.35,0.28,0.22]T

(13)

4.6 電子戰(zhàn)裝備的搶修度Rl

至此,由式(8)～式(13)可計算出電子戰(zhàn)裝備能執(zhí)行任務空間中某一任務的戰(zhàn)斗恢復力為

=[P21+P41,P22+P42,P23+P43,P24+P44]

[0.15,0.35,0.28,0.22]T

=[0.40,0.65,0.40,0.55][0.15,0.35,0.28,0.22]T

=0.5205

同理可計算出執(zhí)行任務t2(自動引導干擾)的搶修度R2=0.2670;執(zhí)行任務t3(情報引導干擾)的搶修度R3=0.5075。

從結(jié)果可以得出損傷的電子戰(zhàn)裝備經(jīng)過時間t的搶修后能完成給定任務的概率。

5 結(jié)語

電子戰(zhàn)部隊裝備操作和維修人員根據(jù)平時訓練、演習和維修的數(shù)據(jù)積累[12],可以逐漸掌握裝備的搶修轉(zhuǎn)移矩陣P及損傷矩陣D,并建立相應的數(shù)據(jù)庫,戰(zhàn)時就可以通過數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)合上述實例為指揮員提供損傷的電子戰(zhàn)裝備在規(guī)定的時間內(nèi)能否完成某一規(guī)定任務(如自動引導干擾)的概率或能力,為指揮員合理運用裝備及確定正確的作戰(zhàn)部署提供可靠的依據(jù),也可以為裝備的研制和生產(chǎn)提供指導。

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Establishment and Application of Quantitative Model for Evaluating Combat Resilience of Electronic Warfare Equipment

GE Qinglin1TANG Xiaodong2WANG Yingying1

(1. Bengbu Naval Petty Officer Academy, Bengbu 233012)(2. No. 95025 Troops of PLA, Wuhan 430051)

Based on the meaning of quantitive combat resilience for equipment, the definition of equipment rush repair degree first of all is described, and then the process of building EW equipment quantitative model for evaluating combat resilience (rush repair degree model) is researched. Also the application of model based on EW equipment in the end is discussed.

electric warefare, equipment, combat resilience, evaluating

2014年11月20日,

2014年12月31日

葛青林,男,碩士,講師,研究方向:電子對抗裝備管理與保障,電子對抗技術(shù)等。唐小棟,男,工程師,研究方向:網(wǎng)絡應用,裝備保障等。王瑩瑩,女,助教,研究方向:網(wǎng)絡應用,計算機技術(shù)。

E920.8

10.3969/j.issn1672-9730.2015.05.021