陶玉犇，刘雅奇，何 凡

（1.电子工程学院，合肥 230037，2.中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

基于Petri网的电子对抗作战指控系统建模分析

陶玉犇1，刘雅奇1，何 凡2

（1.电子工程学院，合肥 230037，2.中国洛阳电子装备试验中心，河南 洛阳 471003）

针对电子对抗作战指控系统建模的现实需求，在分析电子对抗作战过程及其信息流程的基础上，运用Petri网建立了电子对抗作战指挥控制系统的模型，并依据相关理论分析了所建Petri网模型的动态特性。结果表明：运用Petri网技术建模能较为准确、有效地反映电子对抗作战的指挥控制流程，通过对所建模型动态特性的深入分析与研究，能找出影响系统效能的关键因素，并得出有益的结论，为下一步评价、完善电子对抗作战指挥控制系统提供了参考。

电子对抗作战，指挥控制系统，Petri网

0 引言

作为电子对抗作战系统的枢纽构件，电子对抗作战指控系统在现代战争中发挥着日益重要的作用。建立电子对抗作战指控系统模型是开展电子对抗作战指挥的客观需要，只有通过科学的建模才能实现对指控系统的深入分析与了解。此外，通过考察指控系统的静态、动态特征，更能实现对其性能的评价与优化。

Petri网以形式的步骤和严格的理论作为系统分析的基础，能很好地描述、分析离散事件系统（DES）的冲突、并发、共享资源和优先权等特性，已被广泛应用到指控系统的建模之中。经过多年的发展，已产生多种改进型的Petri网，如有色Petri网、随机Petri网等。

本文首先给出有关Petri网基础理论，然后具体分析电子对抗作战的过程及其信息流程，在此基础上建立了电子对抗作战指挥控制系统Petri网模型，最后分析了系统的动态特性。

1 有关Petri网（PN）理论

1.1 Petri网的基本模型

Petri网的基本模型［1］：

式（1）中，P代表库所；T代表变迁；F=P×T∪T×P代表连接库所和变迁（不能为变迁与变迁之间或库所与库所之间）的有向弧集合；K代表基网N=（P，T，F）的容量函数；W代表权函数；M0为初始标识，表示系统的初始状态和资源的初始分布。

整个Petri网系统通过变迁的激发和令牌的移动来描述系统的动态行为。

1.2 基本决策单元的指挥信息结构模型

依据指挥信息流程，在决策单元DM（Decision Module）的结构模型中对信息的处理过程分为4级，分别为态势评估级SA（Situation Assess）、信息融合级IF（information fuse）、命令解释级CI（Command Interpret）和响应选择级RS（Response Select）。基本决策单元指挥信息结构的4级Petri网模型如图1所示［2］。

从图1中可以看出，其决策流程为：决策元把从传感器获得的（或上级通报的）外部情况X1输入态势评估级，经处理后得到相应的情况评估结果Z1，同时也可以把评估结果传输给其他决策元；Z1与其他决策元送来的信息R共同输入到信息融合级，进而得到综合的态势评价结果Z2；在命令解释级对其他决策元下达的命令F进行解释后与Z2进行融合，并产生结果Z3；将Z3传输到响应选择级，便可产生输出响应S1和系统响应Y1，从而完成作战决策。

2 电子对抗作战指控系统的典型流程

目前，世界范围内现役的电子对抗作战系统种类繁多，其体系构成和采用的技术手段也有所差异，但作战指控过程却大致相同。考虑到所建模型的实用性，本文选取电子对抗作战指控系统典型流程加以描述。该流程包括侦察、识别、干扰、评估4个主要阶段。这4个阶段有侦察、目标识别、威胁评估、干扰适宜性检查、目标分配、干扰决策和干扰效果评估等7项内容，具体流程如图2所示。

电子对抗作战指控系统的信息流程描述如下：通过上级指挥中心和侦察设备获取目标信息，处理后传输给干扰群，干扰群在目标信源的引导下对作战目标实施干扰。当使用指挥自动化系统实施指挥时，主要由上级指挥中心负责传递目标信息；当指挥自动化系统损坏或者各干扰群独立使用时，主要由配置在各干扰群内的侦察搜索设备自主获取目标信息。获取目标信息后，由指控计算机进行目标识别、威胁评估、目标分配，同时，指挥员也可以在必要的时候进行干预。具备干扰条件时，干扰系统即可对着重目标实施干扰，并对其干扰效能进行实时动态的评估。

3 电子对抗作战指控系统的Petri网模型

通过分析，建立电子对抗作战指控系统的Petri网模型如图3所示，相应库所、变迁对应的含义如下页表1所示。图3中资源库所R1对应上级指挥中心，R2对应搜索雷达，R3对应侦察设备，R4对应指挥员，R5对应干扰单元，R6对应指控计算机，它们负责情报搜集、处理等任务。

上述模型是对电子对抗作战指控系统一般运用过程的描述。在多数情况下，电子对抗作战系统内各干扰群的装备类型会有所不同，但其作战运用过程却大致相同，故在建立电子对抗作战指控系统的Petri网模型时也可以采用着色Petri网，通过标记颜色来区别不同的干扰群。这样，便能在很大程度上降低模型规模和模型分析的复杂程度，而且其模型结构仍与上述模型类似。

4 电子对抗作战指控系统的动态特性分析

对于复杂的电子对抗作战指控系统，分析其Petri网模型的动态特性能加深对电子对抗作战指控流程的理解，从而抓住作战过程的关键环节，有利于指导作战。在此主要对所建Petri网模型的可达性和可逆性加以分析。

用Petri网模拟一个电子对抗作战指控系统的运行过程，可达标识集给出了指控系统在作战过程中可能出现的全部状态。依据Petri网的运行规则，可以得到图3所建的Petri网模型对应的可达标识集R（M0）如表2所示。

在可达标识集的基础上，构建所建Petri网模型的可达标识图RG=（R（M0），E，P），其中，E={（Mi，Mj）|Mi，Mj∈R（M0），埚tk∈T：Mi［tk>Mj}；P：E→T，P（Mi，Mj）=tk当且仅当Mi［tk>Mj；R（M0）为RG的顶点集，E为RG的弧集；若P（Mi，Mj）=tk，则tk为弧（Mi，Mj）的旁标。电子对抗作战指控系统Petri网模型的可达标识图如图4所示。

可达标识图恰当地描述了图2所示的电子对抗作战指控系统的典型流程，通过对图4的综合分析可知：

（1）所建Petri网模型具有局部可逆性，并充分体现了电子对抗作战指控系统在电子对抗作战准备、战斗实施和再战准备之间的循环过程。

（2）随着电子对抗指控系统复杂性的增加，所建Petri网模型的整体可逆性将受到抑制。例如，在事先选定使用指挥自动化系统实施指挥时，则所对应的Petri网模型将具有整体可逆性。

（3）通过分析电子对抗作战指控系统的动态性和可逆性，可以找出影响电子对抗作战指控系统效能的关键因素，进而为下一步评估电子对抗作战指控系统的结构，优化其指控流程的提供参考依据。

（4）当有外在因素（如人的参与，协同其他系统一起使用等）作用于电子对抗作战指控系统时，系统的动态性将会得到更大的扩展，进而增强系统的实用性，但同时也会使对应的分析工作变得更加困难。这就需要决策者在实用性和可操作性之间做出恰当的选择。

（5）还可以进一步分析所建Petri网模型的有界性、安全性和公平性［3］，从而实现对系统更全面的了解。

5 结束语

本文使用Petri网建立了电子对抗作战指挥控制系统的模型，并着重分析了所建模型的可达性与可逆性，为进一步研究电子对抗作战指挥理论，评估、完善电子对抗作战指挥控制系统做出了有益的探索。然而，在进行研究时，对电子对抗作战过程作了简化处理，所建模型还有待充实、扩展，以使之更能全面、详尽、真实地描述电子对抗作战过程，增强模型的实用性。

［1］沈继承，刘付显，史豪杰，等.地空导弹指挥控制系统Petrie网建模与分析［J］.现代防御技术，2009，37（1）: 66-68.

［2］杨志华，刘顺利，刘己斌.基于Petrie网的防空兵群指挥信息结构建模分析［J］.兵工自动化，2012，31（4）:39-42.

［3］韩江洪，方华，刘小平.Petrie网的公平性及分析［J］.系统仿真学报，2012，24（3）：521-535.

Petri Net Modeling and Analysis on EW Command and Control System

TAO Yu-ben1，LIU Ya-qi1，HE Fan2
（1.Electronic Engineering Institute，Heifei 230037，China；2.China Louyang Electronic Equipment Testing Centre，Luoyang 471003，China）

In order to meet the practical requests，the command and control system model is built though using Petri net.According to the analysis of the operation process of EW and the flow of its information，its dynamic characteristics are researched.The result shows that the model can reflect the command&control process accurately，the key points that affect system effectiveness can be found and the useful conclusions can be gotten by analyzing its dynamic characteristics，which can provide reference for further evaluating and ameliorating EW command and control system.

EW，command and control system，Petri net

E919

A

1002-0640（2015）10-0112-04

2014-07-05

2014-09-07

陶玉犇（1989- ），男，安徽利辛人，博士研究生。研究方向：电子对抗作战模拟与作战实验。