姚忠山 ，赵亚明 ，王 华

（1.海军大连舰艇学院，大连116018 ；2.海军航空工程学院，烟台264001）

0 引 言

作战效能评估是武器系统分析的一项重要内容，结合特定的环境条件对武器系统的作战效能进行分析，可以为武器装备战术使用和技术改造论证提供定量分析依据，也是确定武器系统作战使用的重要依据。

舰载通信对抗系统作为保障海军水面舰艇作战的重要“软”武器系统，它的作战效能发挥对整个作战过程至关重要，而它的使用与性能发挥都以自然的海洋大气环境为介质，从而特殊的海洋环境必定对其产生影响。例如较为普遍存在的大气波导环境，就对舰载通信对抗系统的影响非常大，故在对其作战效能评估中不得不考虑外在的环境信息。本文在传统ADC 作战效能评估模型基础上，加入环境条件，建立舰载通信对抗系统作战效能评估模型和评价指标，利用算例对有无大气波导条件下舰载通信对抗系统作战效能进行对比。

1 环境条件对舰载通信对抗系统影响

海洋大气环境对舰艇通信对抗系统的影响，主要是由大气异常环境对通信对抗装备所发射电磁波传播的影响而引起的，例如典型的大气波导环境，可使在其内部传播的电磁波出现超折射，实现超视距传播；而不常出现的负折射环境，却可以使电磁波发生次折射或欠折射，从而缩短电磁波传播距离。

我国近海大气波导出现频繁，是影响舰载通信对抗装备最为显著的异常环境条件，在此将其作为主要对象加以分析。大气波导根据形成机制不同，可分为：蒸发波导、表面波导和抬升波导。蒸发波导出现概率较高，但对通信频段的电磁波传播影响有限；抬升波导由于存在高度较高，对舰载武器几乎没有影响；所以在舰艇通信对抗中主要是考虑表面波导的影响。

现实中多数存在的大气环境，由于电磁波在其中传播的损失过大，使得通信对抗装备的发射机和干扰机的作用范围都受到限制，舰艇无法在大范围、远距离实现通信对抗；而当存在表面波导时，受电磁波陷获折射传播影响，舰载通信对抗装备作用范围将发生较大变化，从而造成舰艇通信对抗特征明显改变。具体而言：若无干扰机实施干扰时，通信接收机的有效配置区将远大于正常大气条件，即接收机的有效通信范围增大；若存在干扰机对通信接收机进行干扰时，则通信接收机有效配置区相对减小，但受电波陷获折射影响的还有干扰信号，干扰机的干扰压制区与正常大气状况下相比也有所增大。

如图1 所示：左、右图分别为标准大气环境和大气波导环境2 种条件下的舰载通信对抗装备受到干扰机干扰时舰艇的有效配置区和受压制区范围，对比可知，在大气波导异常环境条件下，舰艇通信对抗的范围和干扰压制效果都相对更明显。对其影响的考虑和分析，为有效客观地评价舰艇通信对抗系统的作战效能提供了有利的依据。

图1 不同环境条件下舰载通信对抗效果示意图

2 舰载通信对抗系统作战效能分析体系

ADC 模型是美国工业界武器系统效能咨询委员会提出的武器系统效能评估模型，目前在武器系统效能分析方面得到普遍承认和应用。该模型把系统效能E 定义为可用性（Availability）、可信性（Dependability）、能力（Capability）的函数，即：

式中：A为系统可用性向量；D为系统执行任务可信性矩阵；C 为系统的能力向量。

ADC 模型作为评估武器系统的一种传统方法，能有效刻画出武器系统在作战使用不同阶段的能力；但在以往使用中忽视了特定的作战环境，没有考虑环境因素对武器系统造成的影响。根据舰载通信对抗系统作战使用过程，一定大气环境条件下，舰载通信对抗系统作战效能可以通过可攻性、可用性、可靠性和固有作战能力4 个方面来描述。可攻性指舰载通信对抗系统实现通信侦察和通信干扰的可能性，可用性指舰载通信对抗系统处于不同状态的概率，可靠性指舰载通信对抗系统在作战过程中状态可能发生变化的度量，固有作战能力是舰载通信对抗系统在不同状态下具备的作战能力。根据这4 个方面构造大环境条件下舰载通信对抗系统作战效能评估指标体系，如图2 所示。

通常来讲，舰载通信对抗系统主要由通信系统、通信侦察系统和通信干扰系统构成，另外本文还考虑了参战人员和大气环境监测设备，并将其分别列为一个分系统。

3 舰载通信对抗系统作战效能评估模型

在传统ADC 评估模型的基础上，考虑大气环境条件，建立改进的QADC 模型，其作战效能为：

式中：Q为大气环境条件下舰载通信对抗系统实现远距离通信和干扰的可能性；A 为舰载通信对抗系统的可用度，A＝［a1，a2，…，am］；D 为n×n 阶舰载通信对抗系统状态转移矩阵［dij］n×n，dij为舰载通信对抗系统在执行作战任务过程中由i状态转变到j状态的概率；C 为舰载通信对抗系统在不同状态下对指定目标的作战能力向量。

图2 舰载通信对抗系统作战效能评估指标体系

3.1 确定可攻性向量

考虑大气环境信息及目标可能存在的机动和对抗，舰载通信对抗装备发射的电磁波能够成功实施对抗概率确定如下：

式中：P0为大气环境及舰载通信装备和干扰装备发射电磁波的传播机制概率；Pr为电磁波传播到对抗区域能达到实施通信压制所需能量要求的概率。

分析可知，P0受制于大气环境、通信装备和干扰装备发射电磁波的传播条件，分为有大气波导时采用陷获传播机制概率，无大气波导时采用标准传播机制概率；而电磁波传播到对抗区域达成的通信压制概率Pr，则决定于大气环境、电磁波频率、功率及目标性能等，实际作战中双方舰艇的战术运用也对成功通信和压制概率具有一定影响，当大气波导出现时主要考虑其波导的强度。

3.2 确定可用性向量

舰载通信对抗系统组成复杂，其可用度由组成各分系统的质量和维修保养情况确定，可将其看作由各分系统组成的基本串联系统。在作战过程中可认为只有2 种状态：正常或故障。因此，可用性向量中便只有2 项，即：

式中：tMTBFi为第i 个分系统的平均无故障工作时间；tMTTRi为第i 个分系统的平均故障修复时间；tMLDTi为第i 个分系统的平均后勤延误时间；i 为舰载通信对抗系统分系统个数。

3.3 确定可信性矩阵

在已知系统开始工作的状态后，可信性矩阵便给出了系统在作战期间状态的可能变化。对于舰载通信对抗系统，现作如下假设：

（1）组成系统各部件的故障分布及修理时间分布均服从指数分布；

（2）出故障的部件修复后，其故障出现分布及修理时间分布均服从指数分布；

（3）任何时刻，只有一个部件出故障或被修复；据以上假设，其可信性矩阵为：

式中：d11为原来正常、作战期间正常的概率；d12为原来正常、作战期间故障的概率；d21为原来故障、作战期间正常的概率；d22为原来故障、作战期间故障的概率。

假设武器系统的故障率为λ，修复率为μ，考虑到作战过程的激烈性和瞬间性，在此认为系统在作战过程中认为是不可修复的，因此μ＝0，则：

3.4 能力向量的确定

能力向量是指舰载通信对抗系统在不同状态下完成任务的能力，其确定方法如下：

式中：c1为系统正常时完成作战任务的概率，是其作战能力的综合体现；c2为系统故障时完成作战任务的概率，显然c2＝0。

根据所建立的分析指标体系，确定c1如下：

式中：Pfy为系统防御概率，主要指在作战过程中防御目标打击和干扰概率，此概率是多个条件下的综合条件概率；Ptx为系统侦察概率，是指舰载通信系统正常工作时能够准确实施侦察的概率，其大小主要取决于通信系统装备的可靠性及外部条件，显然它也是一个条件概率；Pyz为系统压制概率，主要考虑的是舰载通信干扰装备正常工作时对目标通信系统的压制概率，它取决于人员训练水平、装备性能和目标情况。

在计算舰载通信对抗系统作战效能的过程中，以上几个方面的能力各有侧重，比较全面地考虑了其在作战过程中的各个行为，而不再局限于舰载通信对抗装备和目标本身。

4 不同环境条件下作战效能对比分析

下面将环境条件分为无大气波导的正常环境和有大气波导的异常环境2 种情况，以模拟的舰载通信对抗装备为例，结合双方的对抗条件及设定的参数（见表1 和表2 ），利用QADC 模型对其作战效能进行计算。

表1 舰载通信对抗系统可用性指标参数

表2 不同大气环境条件下舰载通信对抗系统参数

需要指出的是，这里假定参战人员综合素质和训练水平较高，对其不作考虑；所设定的舰载通信对抗系统参数也不针对具体某型舰艇和某型装备，只作为简单算例参考指标；另外对算例中各指标的分析方法和计算结果的真实准确性不作讨论，只用以说明问题。

在此，通过QADC 模型计算，可得有大气波导时的舰载通信对抗系统作战效能为0.294 ；无大气波导时的舰载通信对抗系统作战效能为0.202 。对比以上的简单算例结果可知，大气波导条件下由于电磁波的传播机制和传播特征都发生了变化，使得舰载通信对抗系统的通信对抗能力和范围增大，作战效能得到提高。

5 结束语

本文综合分析了整个舰载通信对抗系统及其作战使用环境条件，对舰载通信系统的作战效能分析体系进行了初步研究，并考虑了环境条件对舰载通信对抗系统的影响，对传统的ADC 武器系统效能评估模型加以改进，利用算例对不同环境条件下的舰载通信对抗系统作战效能进行了对比与说明。所得结论可为武器装备的设计、使用及作战指挥决策部门提供超前而可靠的辅助决策，同时对其它武器系统作战效能的研究具有一定的借鉴意义。

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