電子信息體系毀傷評估方式

電子信息體系毀傷評估方式0引言目標(biāo)毀傷效果評估(BattleDamageAssessment,BDA)是指對敵方目標(biāo)實施火力打擊后，對目標(biāo)毀傷效果實行的綜合評價，或戰(zhàn)前根據(jù)特定火力毀傷方案以及目標(biāo)的各種屬性，對目標(biāo)毀傷效果實行的預(yù)測分析。目標(biāo)毀傷效果評估在整個信息化作戰(zhàn)過程各環(huán)節(jié)中起著重要的支持作用，為調(diào)整作戰(zhàn)企圖，選擇打擊目標(biāo)，確定毀傷指標(biāo)，分析打擊水平和計劃火力配置提供依據(jù)［1］。所以，在對敵火力打擊的計劃制訂和實施過程中，即時、準(zhǔn)確地評估對敵打擊毀傷效果是實現(xiàn)精確打擊，提升作戰(zhàn)效益的有效手段，是形成作戰(zhàn)指揮閉環(huán)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是形成基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)水平的重要組成部分。綜合電子信息系統(tǒng)是對多種信息系統(tǒng)實行綜合集成、諸軍兵種綜合使用而形成的一體化的巨大軍事信息系統(tǒng)，是基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，同時也是基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)的重要打擊目標(biāo)［2—3］。對敵綜合電子信息系統(tǒng)實施打擊，是破壞敵方基于信息系統(tǒng)體系作戰(zhàn)水平的有效手段，對其毀傷效果實行即時準(zhǔn)確的評估具有重要的意義。當(dāng)前，研究較多的是我軍軍事信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能評估［4—6］，而針對敵綜合電子信息系統(tǒng)毀傷效果評估展開的研究較少，尚缺乏綜合電子信息系統(tǒng)毀傷效果評估的相關(guān)理論與方法。本文在確定了毀傷等級劃分和判定的基礎(chǔ)上，從綜合電子信息系統(tǒng)的功能需求出發(fā)，建立了綜合電子信息系統(tǒng)的功能指標(biāo)體系，提出了一種綜合電子信息系統(tǒng)毀傷效果評估方法，并通過實例驗證了方法的有效性。1毀傷等級劃分及判定目標(biāo)毀傷效果用目標(biāo)毀傷等級來描述，目標(biāo)毀傷等級指的是目標(biāo)毀傷水準(zhǔn)的級別。傳統(tǒng)毀傷分析中基于毀傷判據(jù)對目標(biāo)毀傷等級的評定，基本上都是對目標(biāo)物理毀傷的評估，利用毀傷概率和易損面積度量部件物理毀傷、利用毀傷等級來度量作戰(zhàn)效能損失［7］。與典型目標(biāo)相比，綜合電子信息系統(tǒng)在功能多樣性和打擊方式上存有差異。信息化作戰(zhàn)過程中，綜合電子信息系統(tǒng)既受到精確制導(dǎo)炸彈、巡航導(dǎo)彈等常規(guī)武器聯(lián)合火力打擊造成的硬毀傷，又受到計算機(jī)病毒、微波武器等新概念武器造成的軟毀傷，所以傳統(tǒng)的基于物理毀傷的毀傷判據(jù)不再適合綜合電子信息系統(tǒng)目標(biāo)。綜合電子信息系統(tǒng)目標(biāo)是由多類型、多層次、多用途的子系統(tǒng)目標(biāo)構(gòu)成的有機(jī)整體，其整體功能會因子目標(biāo)的毀傷而受到損傷。隨著各種新式武器的廣泛使用，綜合電子信息系統(tǒng)的毀傷，不但體現(xiàn)在物理結(jié)構(gòu)毀傷方面，而且越來越多地體現(xiàn)在目標(biāo)各種功能喪失方面。基于此考慮，本文根據(jù)系統(tǒng)功能下降水準(zhǔn)來實行毀傷等級劃分，將毀傷劃分為四個等級，其等級判定準(zhǔn)則見表1。在毀傷等級劃分的基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合電子信息系統(tǒng)毀傷評估所得到的功能下降水準(zhǔn)對毀傷等級實行判定。2毀傷效果評估指標(biāo)體系毀傷效果評估指標(biāo)是衡量綜合電子信息系統(tǒng)在遭受特定打擊條件下受損水準(zhǔn)的尺度。評估指標(biāo)是毀傷效果評估得以實行的基準(zhǔn)，具有針對性、可測性、客觀性、獨(dú)立性等特點(diǎn)［8］。綜合電子信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及功能多樣性，決定了其毀傷效果評估指標(biāo)必然包括多項指標(biāo)。而構(gòu)成毀傷效果評估指標(biāo)體系。指標(biāo)體系設(shè)計應(yīng)本著全面、合理和科學(xué)的原則，對構(gòu)成體系的各項指標(biāo)綜合考慮，以全面反映綜合電子信息系統(tǒng)的毀傷水準(zhǔn)。為了建立科學(xué)合理的毀傷效果評估指標(biāo)體系，從綜合電子信息系統(tǒng)的功能需求分析入手，尋求最能反映系統(tǒng)毀傷效果的指標(biāo)。綜合電子信息系統(tǒng)作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的大腦和神經(jīng)中樞，能夠完成一體化的兵力管理、執(zhí)行緊急任務(wù)、獲取信息、精確的信息管理、一致的戰(zhàn)場態(tài)勢了解、分布式環(huán)境支持等；在精確打擊中制定任務(wù)計劃、實行戰(zhàn)斗空間管理、準(zhǔn)備戰(zhàn)場情報、遠(yuǎn)距離探測、數(shù)據(jù)的融合處理，即時將情報分發(fā)給用戶（計劃人員和射手），即時給探測裝置重新分配任務(wù)，實行戰(zhàn)斗識別，自動目標(biāo)識別，反饋即時打擊效果、確定地理位置等。對綜合電子信息系統(tǒng)的整體功能需求從大的方面能夠分為作戰(zhàn)支持水平、信息對抗水平和戰(zhàn)場生存水平［9］。作戰(zhàn)支持水平需求包括信息保障水平、輔助作戰(zhàn)水平和互聯(lián)互通互操作水平。信息保障水平需求包括信息獲取水平、系統(tǒng)通信水平、信息處理水平和信息管理水平；輔助作戰(zhàn)水平需求包括決策支持水平、計劃（方案）擬制水平、指揮控制水平和武器平臺支持水平；互聯(lián)互通互操作水平需求包括網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)水平、信息互通水平和用戶互操作水平。信息對抗水平需求包括信息攻擊水平和信息防護(hù)水平。信息攻擊水平需求包括電子攻擊聯(lián)合水平、電子攻擊水平、強(qiáng)于對手網(wǎng)絡(luò)攻擊水平和信息欺騙水平；信息防護(hù)水平需求包括信息處理存貯安全保密水平、信息傳輸安全保密水平和防外界電磁場干擾及系統(tǒng)電磁泄漏水平。戰(zhàn)場生存水平需求包括硬件生存水平和系統(tǒng)安全水平。硬件生存水平需求包括系統(tǒng)機(jī)動水平、系統(tǒng)抗毀水平、環(huán)境適合水平、系統(tǒng)重建水平、系統(tǒng)隱形水平和對特殊武器（環(huán)境）對抗水平；系統(tǒng)安全水平需求包括系統(tǒng)可靠水平、系統(tǒng)自我防護(hù)兼容水平、系統(tǒng)資源自分配水平和系統(tǒng)毀傷承受和故障容忍水平?；谝陨瞎δ苄枨蠓治觯軌蚪⑷鐖D1所示的綜合電子信息系統(tǒng)毀傷評估功能指標(biāo)體系。3基于模糊層次分析的毀傷效果評估基于模糊層次分析法的基本思想對綜合電子信息系統(tǒng)毀傷效果實行評估，其基本思路為：根據(jù)遞階層次結(jié)構(gòu)原理，對系統(tǒng)功能實行分解，建立系統(tǒng)功能評價指標(biāo)體系。依據(jù)所建立的系統(tǒng)毀傷評估指標(biāo)體系，結(jié)合戰(zhàn)場各種渠道收集的目標(biāo)毀傷信息，判斷系統(tǒng)底層各單項功能損傷狀況。在此基礎(chǔ)上，采用由下而上的順序，根據(jù)系統(tǒng)各單項功能損傷狀況，利用多級模糊綜合評判方法判斷其上一層功能指標(biāo)損傷狀況，這樣逐層向上遞推，判斷出系統(tǒng)整體功能損傷狀況，最終結(jié)合系統(tǒng)毀傷等級劃分所對應(yīng)的功能損傷情況判定系統(tǒng)毀傷級別及毀傷水準(zhǔn)。具體毀傷評估過程如下：（1）構(gòu)建綜合電子信息系統(tǒng)毀傷評估功能指標(biāo)體系對綜合電子信息系統(tǒng)各項功能實行層次化分析，建立其功能評價指標(biāo)體系。本文在分析綜合電子信息系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，建立如圖1所示的毀傷評估功能評價指標(biāo)體系。確定評價因素集U確定評價因素集U=(U1,U2,…，Um),其中Ui,(i=l,2,…，m)代表綜合電子信息系統(tǒng)功能指標(biāo)體系中的各種影響因素。評價因素集的建立能夠根據(jù)系統(tǒng)功能評價指標(biāo)體系來確定，通過由上向下的順序，將系統(tǒng)功能逐級向下分解。其中，由同一項功能評價指標(biāo)分解得到的一組子功能評價指標(biāo)劃分為一組評價因素集。將綜合電子信息系統(tǒng)總功能作為總評價指標(biāo)，將其逐級分解能夠得到一級、二級、三級指標(biāo)。系統(tǒng)總指標(biāo)是綜合電子信息系統(tǒng)總體功能U,一級指標(biāo)為U=(U1,U2,U3)，其中各因素含義如下：U1為作戰(zhàn)支持水平；U2為信息對抗水平；U3為戰(zhàn)場生存水平。二級指標(biāo)和三級指標(biāo)的具體劃分見圖1。圖1綜合電子信息系統(tǒng)毀傷評估功能指標(biāo)體系確定評價集V評價集是評價者對評價對象做出的所有可能評語的集合。對綜合電子信息系統(tǒng)毀傷效果的評價能夠用系統(tǒng)各項功能的下降水準(zhǔn)實行描述，這里將評價集V確定為：V=(V1,V2,V3,V4)，各評語的含義如下：V1為功能下降小于30%；V2為功能下降30%?60%；V3為功能下降60%-80%；V4為功能下降大于80%。確定各因素指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)根據(jù)層次分析法(AHP)原理[10]，能夠按照1?9標(biāo)度法對同一級指標(biāo)實行兩兩比較，構(gòu)造判斷矩陣，計算判斷矩陣的最大特征根及對應(yīng)的特征向量，對所得到的特征向量實行歸一化處理后便可得到該級指標(biāo)的權(quán)重向量W=(w1,w2,…，wm)，其中Smi=1wi=1,wi>0。利用同樣的方法能夠得到各級指標(biāo)權(quán)重向量。為了判別所得到的權(quán)重系數(shù)是否合理，根據(jù)AHP原理，還需要對判斷矩陣實行一致性檢驗。當(dāng)判斷矩陣具有一致性時，基于層次分析法得出的結(jié)論才合理。為判斷矩陣的一致性，定義一致性檢驗指標(biāo)：CI=(入max—n)/(n—1)，其中，入max是判斷矩陣的最大特征根；n是判斷矩陣的階，一般只要CIW0.1就能夠認(rèn)為判斷矩陣是滿意的。判斷矩陣的維數(shù)越大，判斷矩陣的一致性就越差，引入隨機(jī)一致性指數(shù)RI,記隨機(jī)一致性比率CR為判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI與同階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI之比，其中RI的取值見文獻(xiàn)［7］。當(dāng)CR=CI/RIWO.1時，即可認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就需要調(diào)整判斷矩陣，并使之具有滿意的一致性。（5） 確定模糊評價隸屬度矩陣有兩種方法能夠得到模糊評價隸屬度矩陣，一種方法是分布函數(shù)法，常見的隸屬度函數(shù)包括三角形隸屬度函數(shù)、梯形隸屬度函數(shù)、高斯隸屬度函數(shù)、鐘形隸屬度函數(shù)、降半階隸屬度函數(shù)等。由隸屬度函數(shù)能夠確定各單因素指標(biāo)到評價集的隸屬度，進(jìn)而得到模糊評價隸屬度矩陣。另一種方法是統(tǒng)計法，也稱為隸屬頻率法，該方法由評判人員或?qū)＜覍χ笜?biāo)實行評判打分，通過統(tǒng)計打分結(jié)果，計算出各單因素指標(biāo)對應(yīng)于評價集的隸屬度，ri=（ri1，ri2，ri3，ri4），其中，rik=nik/N（k=1，2，3，4）；nik是第i個因素被評為評語Vk（k=1，2，3，4）的次數(shù)；N是專家總?cè)藬?shù)。由各單因素指標(biāo)對應(yīng)于評價集的隸屬度能夠得到該組指標(biāo)的隸屬度矩陣。（6） 多級模糊綜合評判至此，能夠采用由下向上的評估順序，由底層各組功能評價指標(biāo)評判其上一層因素指標(biāo)對評價集的隸屬度向量，上一層各因素隸屬度向量構(gòu)成新的隸屬度矩陣，然后逐級向上評估，最終可求得綜合電子信息系統(tǒng)總體功能的隸屬度向量，根據(jù)最大隸屬度原則得出系統(tǒng)功能下降水準(zhǔn)，進(jìn)而確定系統(tǒng)的毀傷等級。①單級模糊綜合評判將所得到的各組底層因素隸屬度矩陣Rij與相對應(yīng)的評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)向量Wij實行模糊合成運(yùn)算，得到二級評價指標(biāo)對評價集V的隸屬度向量：Bij=WijRij=（Bij1，Bij2，Bij3，Bij4）其中“”表示模糊算子。②多級模糊綜合評判將每個一級指標(biāo)下的多項二級評價指標(biāo)對評價集的隸屬度向量Bij合成為新的隸屬度矩陣Ri，與二級評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)向量Wi實行模糊運(yùn)算，得到一級評價指標(biāo)的隸屬度向量：Bi=WiRi=（Bi1，Bi2，Bi3，Bi4）各個一級評價指標(biāo)的隸屬度向量Bi構(gòu)成新的隸屬度矩陣R，與一級評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)向量W實行模糊運(yùn)算，得到系統(tǒng)總評價指標(biāo)的隸屬度向量，即綜合電子信息系統(tǒng)總體功能的隸屬度向量：B=AR=（B1，B2，B3，B4）向量B中的各隸屬度就是綜合電子信息系統(tǒng)總體功能下降水準(zhǔn)的概率，根據(jù)最大隸屬度原則，能夠得到系統(tǒng)功能下降水準(zhǔn)，結(jié)合系統(tǒng)毀傷等級劃分便能夠得到系統(tǒng)最終的毀傷等級。4實例分析以上基于模糊層次分析法思想，研究了綜合電子信息系統(tǒng)毀傷效果評估方法，下面通過實例對該方法實行驗證。首先利用1?9標(biāo)度法構(gòu)造各級指標(biāo)的判斷矩陣，確定各指標(biāo)的相對權(quán)重。構(gòu)造二級指標(biāo)U11下各三級指標(biāo)的判斷矩陣A11：A11=12451/21241/41/2121/51/41/2求該矩陣的最大特征根入11max及其所對應(yīng)的特征向量E11為:入11max=4.028E11=（0.8405，0.4698，0.2349，0.1331）對矩陣實行致性檢驗：CI=0.009V0.1，CR=0.01<0.1，滿足致性要求。對E11實行歸一化處理得到各指標(biāo)的權(quán)重向量W11：W11=(0.5008，0.2799，0.1400，0．0793)利用同樣的方法，能夠得到各級指標(biāo)的權(quán)重向量：U111?U114：W11=(0.5008，0.2799，0.1400，0.0793)U121?U124:W12=(0.5275,0.0800，0.0587，0.3339)U131?U133:W13=(0.3586，0.5171，0.1243)U211?U214：W21=(0.1998，0.0446，0．3778，0.3778)U221U223：W22=(0.3643，0.5368，0.0989)U311?U316：W31=(0.3483，0.1256，0.1491，0．2566，0.0758，0.0446)U321?U324：W32=(0.1460，0.2689，0.0937，0．4914)U11?U13：W1—(0.5917，0.3332,0.0751)U21?U22：W2=(0.6667，0.3333)U3

1?U32：W3=(O.25OO,O.75OO)U1?U3：W=(0.4162,0.3713,0.2125)這里，利用統(tǒng)計法求各底層指標(biāo)相對于評價集的隸屬度向量。根據(jù)所收集到的敵綜合電子信息系統(tǒng)各底層功能損失信息，請10名專家對各底層指標(biāo)實行評價，利用統(tǒng)計法得到各組底層指標(biāo)相對于評價集V的隸屬度矩陣：U111?U0.10.10.40.30.0.40.2114：R11=0.220.50.30.10.20.10.50.4U0.12130.?U124：R12100.20.3=0.40.30.20.30.0.230.0.140.0.620.U0.13120.?U133：R1330.30.10.=0.10.240.20.0.40.30.2U0.0.21120.?U214：R2130.40.20.=0.10.120.40.20.30.10.50.20.10.5U0.22130.?U223：R2240.200.2=0.10.20.60.0.50.20.1U0.0.31140.10.?U316：R3130.10.20.60.20.10.=0.10.440.400.30.40.20.420.0.0.150.0.230U0.32140.?U324：R3220.10.20.=0.10.350.20.10.50.10.10.40.30.40.由各組底層指標(biāo)的隸屬度矩陣和權(quán)向量矩陣能夠求得各二級指標(biāo)的隸屬度向量，這里模糊運(yùn)算算子取加權(quán)平均型算子，經(jīng)計算得到：U11：B11=W11R11=(0.2299,0.2858,0.3642，0.1201)U12：B12=W12R12=

(0.3709，0?3334，0．1920，0．1038)U13：B13=W13R13=(0．1517，0．2249，0.3234，0．300)U21：B21=W21R21=(0.1378，0?1800，0．4133，0．2689)U22：B22=W22R22=(0．0901，0．2537，0.4562，0．2000)U31?：B31=W31R31=(0.1621，0?4408，0．3377，0．0594)U32：B32=W32R32=(0．1631，0．3948，0．3421，0．1000)由各組二級指標(biāo)的隸屬度向量組成新的隸屬度矩陣，與權(quán)向量作模糊運(yùn)算得到各一級指標(biāo)的隸屬度向量:U1：B1=W1R1=W1:B11，B12，B13]T=(0．2710，0.2971，0.3038，0.1281)式中()T表示轉(zhuǎn)置OU2?：B2=W2R2=W2:B21，B22T=(0?1219，0.2046，0.4276，0.2459U3：B3=W3R3=W3:B31，B32]T=(0.1629，0．4063，0.3410