基于训练效果评估需求的战场电磁环境复杂度研究

王 睿，姜 宁，陈 奇

(海军大连舰艇学院，大连 116018)



基于训练效果评估需求的战场电磁环境复杂度研究

王 睿，姜 宁，陈 奇

(海军大连舰艇学院，大连 116018)

针对战场电磁环境复杂度变化对训练效果评估要素调整影响较大的特点，分析了训练效果评估需求与电磁环境复杂度匹配关系，提出了战场电磁环境复杂度指标体系结构，以模糊综合评判法为基础，结合电磁环境等级判定标准，建立了战场电磁环境复杂度计算模型，并指出了电磁环境等级具体应用方法。文章提出的方法对战场电磁环境复杂度评估具有一定的指导意义，能够较好地满足复杂电磁环境下训练效果评估的需求。

训练效果评估；电磁环境；复杂度；评估

0 引 言

随着现代军事科技，特别是电子技术和信息化武器装备在现代作战中的广泛应用，战场电磁环境已经变得日益复杂，有关电磁空间的斗争和电磁优势的争夺将日趋激烈，电磁资源将逐渐成为作战双方争夺信息优势和战场主导权的焦点，电磁环境对信息化战争成败的决定性影响越来越明显，致使复杂电磁环境下作战与训练面临许多前所未有的困难和挑战。为有效应对这一挑战，各军事强国均展开复杂电磁环境下的实战化训练，旨在通过训练提高所属部队应对复杂电磁环境的能力，尽可能地发挥武器装备的最大作战效能。训练效果评估，作为组训工作重要环节，其成效直接关系到训练效益的发挥程度，评估结论将对各级决策产生重大影响。效果评估涉及衡量指标、权重和聚合方法等一系列要素的确定，这些要素又与电磁环境复杂程度紧密相关，因此，建立战场电磁环境界定标准进而确定其等级是进行训练效果评估的关键和基础。

目前，许多学者已在战场电磁环境复杂度方面进行了较为深入的研究。文献[1]以电磁信号样式相关系数、频率重合度系数、频率占有度系数、背景信号强度系数和电磁信号密度系数为评价指标，提出了基于层次分析的战场电磁环境复杂性度量方法；文献[2]运用DS证据理论，提出根据电子系统受其影响工作效能下降来划分电磁环境的复杂程度等级的方法；文献[3]从信噪比和信号脉冲流入手，提出基于电子装备类型的电磁环境复杂度等级评定方法；文献[4]利用相对压制距离概念及其数学表达式，把威胁电磁环境的干扰强度划分为12级、干扰技术组合情况划分为4类；文献[5]针对人为电磁环境，从电磁辐射指标和电磁兼容度两大类指标入手，选用层次分析法，提出人为电磁环境复杂程度评估模型。

这些研究虽然从不同角度提出了电磁环境复杂程度判定方法，但都是基于底层要素的反推，而划分复杂电磁环境等级目的是确定作战效能发挥程度，这一方面各相关文献均未考虑和涉及。此外在内容上，针对训练效果评估的电磁环境复杂度研究很少。因此，本文以研究复杂电磁环境对训练效果评估的影响为目标，详尽分析电磁环境复杂度与训练效果评估需求之间关系，建立基于训练效果评估需求的战场电磁环境复杂度评判模型，提出电磁环境复杂度等级在训练效果评估上的具体应用方法，以此来发挥研究成果的实际应用价值。

1 训练效果评估需求与电磁环境复杂度关系

对军事训练效果分析评估时，要充分考虑各类评估对象的针对性和特殊性。在不同电磁环境等级条件下，各类电子设备内部结构、用频范围和辐射信号形式不尽相同，呈现出不同的作战效能。进行训练效果评估时，训练评估指标、指标权重和评估方法的选择上必然伴随着电磁环境的等级变化而产生较大差异。此外，战场电磁环境复杂度与电磁信号的表现属性(空域、时域、频域和能域)存在一定的对应关系，即不同等级的电磁环境必然对应着相应的电磁信号。

确定电磁环境复杂度不仅要解决单一概念问题，更重要的是为后续各类任务的展开奠定基础，切实解决现实存在的问题。分析训练效果评估需求与电磁环境复杂度之间的关系，旨在确定复杂电磁环境对训练评估产生的影响。

研究思路整体上分为3个层级:一是运用模糊综合评判法，从训练效果评估需求推出电磁环境复杂度等级划分；二是通过多手段实测，确定各级电磁环境对应的电磁信号四域程度；三是依据电磁信号四域程度，指导训练效果评估工作展开。其中，第一个层级是本文研究重点，后两个层级是文章实际应用价值的延伸。具体相互关系如图1所示。

图1 电磁环境复杂度、训练效果评估要素和电磁 信号属性对应关系示意图

2 模糊综合评判方法

模糊综合评价法是应用模糊关系合成原理，将一些边界不清、不易定量的因素定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合性评价的一种方法[6-8]。鉴于训练效果评估底层要素与电磁环境复杂度之间关系难以精确界定的实际，与模糊综合评价法的适用范围相吻合，因此拟采用这种方法进行第一、二级指标之间关系的量化研究。

2.1 确定评价因素和评价等级

设U={u1,u2,……,um}为刻画被评价对象的m种因素(即评价指标)；

V={v1,v2,……,vn}为刻画每一因素所处的状态n中决断(即评价等级)。

这里，m为评价因素的个数，由具体指标体系决定；n为评语的个数，一般划分为2～5个等级。

2.2 构造评价矩阵和权重

首先对着眼因素集中的单因素ui(i=1,2,……,m)作单因素评判，从因素ui着眼该事物对抉择等级vj(j=1,2,……,n)的隶属度为rij，这样就得出第i个因素ui的单因素评判集：

ri=(ri1,ri2,……,rim)

(1)

这样m个着眼因素的评价集就构造出一个总的评价矩阵R。即每一个被评价对象确定了U到V的模糊关系R，它是一个矩阵：

(2)

式中:i=1,2,……,m；j=1,2, ……,n;rij表示从因素ui着眼，该评判对象能被评为vj的隶属度。

引入U上的一个模糊子集A，称权重或权数分配集，A=(a1,a2,……,am)，其中a1≫0，且∑ai=1。

2.3 模糊合成与决策

引入V上的一个模糊子集B，称模糊评价，又称决策集，即B=(b1,b2,……,bn)。

令B=A*R(*为模糊算子符号)，称之为模糊变换。模糊算子包括以下5种：

(1)M(∧，∨)，∧，∨分别为取小(min)和取大(max)运算；

(2)M(·，∨)，·为普通实数乘法，∨为取最大(max)运算；

(3)M(∧，⊕)，∧为取最小(min)运算，⊕为有界算子，即α⊕β=min(1，α+β)；

(4)M(·，⊕)，·为普通实数乘法，⊕运算同(3)；

(5)M(·，+)，·和+分别为普通实数的乘法和加法。

B是对每个被评价对象综合状况分等级的程度描述，它不能直接用于被评判对象间的排序评优，必须要更进一步的分析处理，待分析处理之后才能应用。通常可以采用最大隶属度法则对其处理，得到最终评判结果。

3 基于训练效果评估需求的电磁环境等级判定方法与应用

3.1 因素集与评判集的选取

综合分析训练效果评估需求与战场电磁环境之间关系，战场电磁环境影响训练效果评估主要集中在训练效果评估方法选择、评估指标体系选择和评估指标权重量化3个方面[9]。训练效果评估方法选择由合理性与适用性两方面决定；训练效果评估指标选择由合理性、适用性和完整性三方面决定；效果评估指标权重量化由权重合理性与适用性两方面决定。具体结构如图2所示。

图2 战场电磁环境复杂度指标结构图

由图2可知战场电磁环境复杂度的指标因素集可分为两级，即：u={u1,u2,u3}={评估方法，评估指标，指标权重}。u1={u11,u12}={评估方法合理性，评估方法适用性}；u2={u21,u22,u23}={评估指标合理性，评估指标适用性，评估指标完整性}；u3={u31,u32}={指标权重合理性，指标权重适用性}。

本文仅在第二级指标向第一级指标聚合阶段运用模糊综合评判法，因此只在这一阶段制定评判集。此外，为确保一级指标向目标层聚合的简单、实用和便捷，评判集要素仅设置2个类别，即：v={差，优}。

3.2 聚合评判方法

为确保电磁环境复杂度的可用性，评价指标聚合方面分别采用模糊综合评价和人工分类标定2种方法。

(1) 一二级指标间的聚合判定

在第一、第二级指标聚合方面，选择模糊综合评判方法。按照u1，u2，u3三个一级指标，通过专家评价和数据统计相结合的方法，分别确定(R1，R2，R3)和(B1，B2，B3)。为体现权数作用和综合程度，选用M(·，⊕)模糊算子进行计算，进而得到A1，A2，A3。最后，按照最优隶属度原则，得到u1，u2，u3定性描述的评价等级。

(2) 电磁环境复杂等级的聚合判定

确定评估方法、评估指标和指标权重定性结论后，按照各要素的属性进行电磁环境等级的人工判定。具体标准和分类如表1所示。

表1 电磁环境复杂度划分标准

3.3 等级匹配与具体应用

由上可知，电磁环境复杂度、训练效果评估要素和电磁信号表现属性之间存在一定的对应关系。在判定基于训练效果评估要素的电磁环境等级后，测量电磁场信号属性量化数据，进而确定不同电磁场信号属性量化值对应的评估要素变化程度，形成三者之间的等级匹配。根据实际条件，经过多次试验可形成规模化的数据库。在进行复杂电磁环境下训练效果评估工作中，仅需通过电磁场信号属性即可判定各类评估要素的选取和使用，从而实现抽象的电磁环境复杂度具体应用转换。

4 实例分析

在某一次复杂电磁环境下部队实际训练中，由训练效果评估组对部队训练效果进行评估。采用专家估计法，请多名经验丰富的专家来确定权重(模糊子集A)。在综合多名有关专家意见的基础上，得到最终权重确定结果如下：A1=(0.35,0.65)；A2=(0.40,0.40,0.20)；A2=(0.40,0.60)。

选用模糊算子M(·，⊕)，通过计算得到：B1=A1*R1=(0.665,0.335)；B2=A2*R2=(0.58,0.42)；B3=A3*R3=(0.66,034)。

根据最大隶属度原则，可判定本次训练中现行训练效果评估方法、训练效果评估指标和指标权重均为“差”。按3.2节内容进行人工电磁环境复杂度聚合判定，可知电磁环境复杂度等级为Ⅰ级，此时应该对训练效果评估方法、指标和权重进行全面调整，而后才能进行训练效果评估工作。此外，还应将测量得到的电磁场信号属性要素入库，形成训练效果评估需求与电磁场信号属性的等级匹配，以便在后续训练效果评估工作中使用。

5 结束语

从复杂电磁环境下训练效果评估需求入手，提出了战场电磁环境复杂度、训练效果评估要素和电磁信号属性三者之间的映射匹配关系。在建立了基于训练效果评估需求的战场电磁环境复杂度指标层级结构的基础上，通过运用模糊综合评判法并制定电磁环境等级判定标准，提出了战场电磁环境复杂度计算模型，并指出了电磁环境等级的具体应用方法。相比仅靠经验决策而言，该方法能够根据战场电磁环境实际为评估者提供可靠的评估要素调整信息，为保证训练效果评估工作顺利进行以及评估结果的科学性和可靠性奠定基础。

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Research into Battlefield Electromagnetic Environment Complexity Based on Evaluation Requirement of Training Effect

WANG Rui1，JIANG Ning2，CHEN Qi2

(Dalian Naval Academy,Dalian 116018，China)

Aiming at the characteristics that complexity variation of battlefield electromagnetic environment influences training effect evaluation elements greatly,this paper analyzes the matching relation between training effect evaluation requirement and electromagnetic environment complexity,presents the complexity index architecture of battlefield electromagnetic environment,based on fuzzy integrated evaluation method,combining grade judgment standard of electromagnetic environment,establishes the calculation model of battlefield electromagnetic environment complexity,and indicates the specific application means of electromagnetic environment grade.The method put forward in this paper has definite guidance meaning to evaluate the complexity of battlefield electromagnetic environment,which can satisfy the requirements of training effect evaluation in complex electromagnetic environment.

training effect evaluation;electromagnetic environment;complexity;evaluation

2015-04-04

海军大连舰艇学院科研发展基金资助项目，项目编号：20140924

TN97

A

CN32-1413(2015)04-0089-04

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.04.023