光電偵察裝備對抗效能評估研究＊

孫彥飛 薛向鋒 侯智斌

（陸軍軍官學院 合肥 230031）

1 引言

光電偵察是利用光源在目標和背景上的反射或目標、背景本身輻射電磁波的差異來探測、識別目標并對它們進行跟蹤、瞄準的活動［1］。光電技術的迅速發展，一方面使光電偵察裝備已廣泛應用于戰場偵察、探測和監視，光電偵察在搜集戰略和戰術情報中起著越來越重要的作用，另一方面也使得其電磁敏感性大大增加，其性能的發揮也將面臨著越來越多因素的影響和制約。光電偵察裝備要想發揮其偵察性能，獲取戰場情報，就必然要面對信息化戰場上各種光電對抗技術和手段的干擾與威脅，其對抗能力的高低將直接影響到其偵察能力的發揮。

2 光電偵察裝備對抗能力指標體系的建立

圖1 光電偵察裝備對抗能力指標體系

光電偵察裝備對抗是為消弱、破壞敵方光電偵察設備的使用效能，保護己方光電偵察設備正常發揮效能而采取的各種措施和行動［1］。其作戰的基本內涵，即偵察、干擾和抗干擾，再考慮到操作人員的因素，光電偵察裝備對抗能力應由偵察能力、干擾能力、抗干擾能力和操作人員能力四個基本部分組成［2］。信息化條件下作戰，光電偵察裝備還必將面臨整個戰場電磁環境和自然環境的影響，如煙幕干擾、紅外干擾、氣候條件和激光武器等等，在確立光電偵察裝備對抗能力指標體系時，應盡可能的全面。因此，根據光電偵察裝備對抗作戰的過程和戰場環境的影響，建立了光電偵察裝備對抗能力指標體系，如圖1所示。

3 光電偵察裝備對抗效能評估模型

武器裝備系統的作戰使用效果，取決于在一定的使用環境和條件下該武器裝備系統完成某預定的作戰使用任務的一組功能，通常用武器裝備系統效能描述一個系統完成其特定任務的總體能力［3］。由于各種光電對抗技術和措施的作用機理和對象各不相同，各類型的光電偵察裝備受影響的因素和程度也不盡相同，因此，結合光電偵察裝備對抗現狀，采取WSEIAC模型對光電偵察裝備對抗效能進行評估分析。

WSEIAC模型也稱ADC方法。它的目的在于根據有效性（Availability，即戰備狀態）、可依賴性（Dependability，即可靠性）和能力（Capacity）三大要素評價裝備系統，把這三大要素組合成一個表示裝備系統總性能的單一效能量度［4］。本文以WSEIAC模型為基礎，結合作戰中實際的對抗情況，將光電偵察裝備對抗效能表示為

式中：E為光電偵察裝備對抗效能；A為可用度（或有效性）向量，是光電偵察裝備在執行任務開始時刻可用程度的量度；D稱為任務可信度或可信賴度，直接取決于光電偵察裝備的可靠性和使用過程中的維修性；C代表光電偵察裝備的對抗能力向量，表示光電偵察裝備在處于可用及可信狀態下，能達到任務目標的滿意度。

3.1 可用性向量確定

為簡化問題，一般不考慮光電偵察裝備的降功能使用狀態，只有正常工作和發生故障兩種情況，則可用性向量可表示為

式中：a1，a2分別為光電偵察裝備在開始執行任務時處于正常和故障狀態的概率；MTBF，MTTR分別為光電偵察裝備平均故障間隔時間和平均修復時間，平均修復時間MTTR是修復時間T的數學期望。

3.2 可信度矩陣確定

在執行任務過程中，認為光電偵察裝備只有兩種情況，即正?；蚬收?，則裝備的狀態轉移只有四種情況，即正?！?、正?！收?、故障→正常和故障→故障，因此，可信度矩陣D是一個2×2維矩陣。假設裝備處于正常工作時的狀態為0，故障時狀態為1，則有：

式中：d00，d01分別為光電偵察裝備開始時處于正常，而執行任務過程中在時刻t時處于正常和故障的概率；d10，d11分別為光電偵察裝備開始時處于故障，而執行任務過程中在時刻t時處于正常和故障的概率。

把裝備狀態變化看成是時間連續、狀態離散的馬氏鏈，根據隨機過程理論［5］，由柯莫哥洛夫方程可求得，裝備開始時處于正常，在時刻t處于故障的概率為

裝備開始時處于故障，在時刻t處于正常的概率為

式中：λ為光電偵察裝備的故障率，即1／MTBF；μ為光電偵察裝備的修復率，即1／MTTR。

3.3 對抗能力向量確定

在對對抗能力進行評估時主要采用專家打分和層次分析法確立權重，用加權求和的方法對對抗能力進行求解。

3.3.1 評估指標權重的確定

采用層次分析法（AHP）來確定各級分指標的權重。為使得出的權重更合理實用，通過咨詢相關領域的專家，構成兩兩判斷矩陣，利用層次分析法求出其最大特征向量作為各因素權重系數。

3.3.2 對抗能力各級指標的評判

光電偵察裝備對抗能力評估方式采取由下至上逐級集成的順序進行。首先從二級指標入手，按照評估模型進行評估，評估分值作為上一級指標評估依據，得出一級指標的評估分值，根據一級指標的評估分值，可以得出光電偵察裝備對抗能力的總分值。

根據專家的經驗，賦予每個二級指標的標準分值，并對每項二級指標進行評估打分，得出的分值為二級指標的評估分值。

設二級指標的權重系數為ωij，評估分值為Rij，其中i代表一級指標的編號、j代表二級指標序號，n代表相應指標的個數。利用加權求和，可以得出二級指標所屬的一級指標的評估分值Ri：

然后再利用加權求和，可以得出光電偵察裝備對抗能力C：

4 實例分析

下面以某光電偵察裝備為例，介紹利用該效能評估模型評價其效能的過程，并對結果進行分析。戰場條件：風速為3m／s，天氣晴朗，少云，作戰地域屬于半遮蔽地；設該光電偵察裝備的平均故障間隔時間MTBF為100h，平均維修時間MTTR為2h；計算該光電偵察裝備在工作T＝8h時的效能值。

1）可用度值

根據公式2可得：

2）可信度值

將T＝8代入公式（4）、（5）可得：

由此可得：

3）對抗能力值

根據裝備的自身性能參數，采取層次分析法，與相關專家座談、詢問打分后，得出各分指標的權重和二級指標的分數，見表1。

表1 對抗能力指標權重及二級指標評分結果

通過加權求和，利用式（6）可分別求得：C1＝81.32，C2＝60.48，C3＝67.75，C4＝83.5，將以上結果代入式（7），求得對抗能力為：C＝72.85。

即該光電偵察裝備處于正常狀態時對抗能力為72.85，故障時為0，則其對抗能力矩陣為

4）對抗效能值

依據WSEIAC模型，將數據代入公式（1），可求得該光電偵察裝備對抗效能值為

5 結語

本文提出的光電偵察裝備對抗能力評估指標體系以及建立的效能評估模型符合光電對抗的實際情況。在對可用度和可靠度分析時，主要考慮的是裝備的可修復性，體現了裝備自身的性能對整個效能的影響；在對作戰能力分析時，其指標的選取和處理體現了戰術和技術上的對抗措施對效能的影響；模型運行的結果合理、可信，為定量評價光電偵察裝備的對抗效能提供了一個實用、可靠的方法。通過效能模型評估和實例分析，為提高光電偵察裝備的對抗效能，充分發揮光電偵察裝備的偵察能力，進一步推動效能評估理論在光電偵察領域的發展與應用等方面的研究，并提供了參考性建議。

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