电子信息体系毁伤评估方式

电子信息体系毁伤评估方式0引言目标毁伤效果评估(BattleDamageAssessment,BDA)是指对敌方目标实施火力打击后，对目标毁伤效果实行的综合评价，或战前根据特定火力毁伤方案以及目标的各种属性，对目标毁伤效果实行的预测分析。目标毁伤效果评估在整个信息化作战过程各环节中起着重要的支持作用，为调整作战企图，选择打击目标，确定毁伤指标，分析打击水平和计划火力配置提供依据［1］。所以，在对敌火力打击的计划制订和实施过程中，即时、准确地评估对敌打击毁伤效果是实现精确打击，提升作战效益的有效手段，是形成作战指挥闭环控制的关键环节，是形成基于信息系统体系作战水平的重要组成部分。综合电子信息系统是对多种信息系统实行综合集成、诸军兵种综合使用而形成的一体化的巨大军事信息系统，是基于信息系统体系作战的中枢神经系统，同时也是基于信息系统体系作战的重要打击目标［2—3］。对敌综合电子信息系统实施打击，是破坏敌方基于信息系统体系作战水平的有效手段，对其毁伤效果实行即时准确的评估具有重要的意义。当前，研究较多的是我军军事信息系统的作战效能评估［4—6］，而针对敌综合电子信息系统毁伤效果评估展开的研究较少，尚缺乏综合电子信息系统毁伤效果评估的相关理论与方法。本文在确定了毁伤等级划分和判定的基础上，从综合电子信息系统的功能需求出发，建立了综合电子信息系统的功能指标体系，提出了一种综合电子信息系统毁伤效果评估方法，并通过实例验证了方法的有效性。1毁伤等级划分及判定目标毁伤效果用目标毁伤等级来描述，目标毁伤等级指的是目标毁伤水准的级别。传统毁伤分析中基于毁伤判据对目标毁伤等级的评定，基本上都是对目标物理毁伤的评估，利用毁伤概率和易损面积度量部件物理毁伤、利用毁伤等级来度量作战效能损失［7］。与典型目标相比，综合电子信息系统在功能多样性和打击方式上存有差异。信息化作战过程中，综合电子信息系统既受到精确制导炸弹、巡航导弹等常规武器联合火力打击造成的硬毁伤，又受到计算机病毒、微波武器等新概念武器造成的软毁伤，所以传统的基于物理毁伤的毁伤判据不再适合综合电子信息系统目标。综合电子信息系统目标是由多类型、多层次、多用途的子系统目标构成的有机整体，其整体功能会因子目标的毁伤而受到损伤。随着各种新式武器的广泛使用，综合电子信息系统的毁伤，不但体现在物理结构毁伤方面，而且越来越多地体现在目标各种功能丧失方面。基于此考虑，本文根据系统功能下降水准来实行毁伤等级划分，将毁伤划分为四个等级，其等级判定准则见表1。在毁伤等级划分的基础上，根据综合电子信息系统毁伤评估所得到的功能下降水准对毁伤等级实行判定。2毁伤效果评估指标体系毁伤效果评估指标是衡量综合电子信息系统在遭受特定打击条件下受损水准的尺度。评估指标是毁伤效果评估得以实行的基准，具有针对性、可测性、客观性、独立性等特点［8］。综合电子信息系统的结构复杂性及功能多样性，决定了其毁伤效果评估指标必然包括多项指标。而构成毁伤效果评估指标体系。指标体系设计应本着全面、合理和科学的原则，对构成体系的各项指标综合考虑，以全面反映综合电子信息系统的毁伤水准。为了建立科学合理的毁伤效果评估指标体系，从综合电子信息系统的功能需求分析入手，寻求最能反映系统毁伤效果的指标。综合电子信息系统作为现代战争的大脑和神经中枢，能够完成一体化的兵力管理、执行紧急任务、获取信息、精确的信息管理、一致的战场态势了解、分布式环境支持等；在精确打击中制定任务计划、实行战斗空间管理、准备战场情报、远距离探测、数据的融合处理，即时将情报分发给用户（计划人员和射手），即时给探测装置重新分配任务，实行战斗识别，自动目标识别，反馈即时打击效果、确定地理位置等。对综合电子信息系统的整体功能需求从大的方面能够分为作战支持水平、信息对抗水平和战场生存水平［9］。作战支持水平需求包括信息保障水平、辅助作战水平和互联互通互操作水平。信息保障水平需求包括信息获取水平、系统通信水平、信息处理水平和信息管理水平；辅助作战水平需求包括决策支持水平、计划（方案）拟制水平、指挥控制水平和武器平台支持水平；互联互通互操作水平需求包括网络互联水平、信息互通水平和用户互操作水平。信息对抗水平需求包括信息攻击水平和信息防护水平。信息攻击水平需求包括电子攻击联合水平、电子攻击水平、强于对手网络攻击水平和信息欺骗水平；信息防护水平需求包括信息处理存贮安全保密水平、信息传输安全保密水平和防外界电磁场干扰及系统电磁泄漏水平。战场生存水平需求包括硬件生存水平和系统安全水平。硬件生存水平需求包括系统机动水平、系统抗毁水平、环境适合水平、系统重建水平、系统隐形水平和对特殊武器（环境）对抗水平；系统安全水平需求包括系统可靠水平、系统自我防护兼容水平、系统资源自分配水平和系统毁伤承受和故障容忍水平。基于以上功能需求分析，能够建立如图1所示的综合电子信息系统毁伤评估功能指标体系。3基于模糊层次分析的毁伤效果评估基于模糊层次分析法的基本思想对综合电子信息系统毁伤效果实行评估，其基本思路为：根据递阶层次结构原理，对系统功能实行分解，建立系统功能评价指标体系。依据所建立的系统毁伤评估指标体系，结合战场各种渠道收集的目标毁伤信息，判断系统底层各单项功能损伤状况。在此基础上，采用由下而上的顺序，根据系统各单项功能损伤状况，利用多级模糊综合评判方法判断其上一层功能指标损伤状况，这样逐层向上递推，判断出系统整体功能损伤状况，最终结合系统毁伤等级划分所对应的功能损伤情况判定系统毁伤级别及毁伤水准。具体毁伤评估过程如下：（1）构建综合电子信息系统毁伤评估功能指标体系对综合电子信息系统各项功能实行层次化分析，建立其功能评价指标体系。本文在分析综合电子信息系统功能需求的基础上，建立如图1所示的毁伤评估功能评价指标体系。确定评价因素集U确定评价因素集U=(U1,U2,…，Um),其中Ui,(i=l,2,…，m)代表综合电子信息系统功能指标体系中的各种影响因素。评价因素集的建立能够根据系统功能评价指标体系来确定，通过由上向下的顺序，将系统功能逐级向下分解。其中，由同一项功能评价指标分解得到的一组子功能评价指标划分为一组评价因素集。将综合电子信息系统总功能作为总评价指标，将其逐级分解能够得到一级、二级、三级指标。系统总指标是综合电子信息系统总体功能U,一级指标为U=(U1,U2,U3)，其中各因素含义如下：U1为作战支持水平；U2为信息对抗水平；U3为战场生存水平。二级指标和三级指标的具体划分见图1。图1综合电子信息系统毁伤评估功能指标体系确定评价集V评价集是评价者对评价对象做出的所有可能评语的集合。对综合电子信息系统毁伤效果的评价能够用系统各项功能的下降水准实行描述，这里将评价集V确定为：V=(V1,V2,V3,V4)，各评语的含义如下：V1为功能下降小于30%；V2为功能下降30%〜60%；V3为功能下降60%-80%；V4为功能下降大于80%。确定各因素指标的权重系数根据层次分析法(AHP)原理[10]，能够按照1〜9标度法对同一级指标实行两两比较，构造判断矩阵，计算判断矩阵的最大特征根及对应的特征向量，对所得到的特征向量实行归一化处理后便可得到该级指标的权重向量W=(w1,w2,…，wm)，其中Smi=1wi=1,wi>0。利用同样的方法能够得到各级指标权重向量。为了判别所得到的权重系数是否合理，根据AHP原理，还需要对判断矩阵实行一致性检验。当判断矩阵具有一致性时，基于层次分析法得出的结论才合理。为判断矩阵的一致性，定义一致性检验指标：CI=(入max—n)/(n—1)，其中，入max是判断矩阵的最大特征根；n是判断矩阵的阶，一般只要CIW0.1就能够认为判断矩阵是满意的。判断矩阵的维数越大，判断矩阵的一致性就越差，引入随机一致性指数RI,记随机一致性比率CR为判断矩阵的一致性指标CI与同阶平均随机一致性指标RI之比，其中RI的取值见文献［7］。当CR=CI/RIWO.1时，即可认为判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要调整判断矩阵，并使之具有满意的一致性。（5） 确定模糊评价隶属度矩阵有两种方法能够得到模糊评价隶属度矩阵，一种方法是分布函数法，常见的隶属度函数包括三角形隶属度函数、梯形隶属度函数、高斯隶属度函数、钟形隶属度函数、降半阶隶属度函数等。由隶属度函数能够确定各单因素指标到评价集的隶属度，进而得到模糊评价隶属度矩阵。另一种方法是统计法，也称为隶属频率法，该方法由评判人员或专家对指标实行评判打分，通过统计打分结果，计算出各单因素指标对应于评价集的隶属度，ri=（ri1，ri2，ri3，ri4），其中，rik=nik/N（k=1，2，3，4）；nik是第i个因素被评为评语Vk（k=1，2，3，4）的次数；N是专家总人数。由各单因素指标对应于评价集的隶属度能够得到该组指标的隶属度矩阵。（6） 多级模糊综合评判至此，能够采用由下向上的评估顺序，由底层各组功能评价指标评判其上一层因素指标对评价集的隶属度向量，上一层各因素隶属度向量构成新的隶属度矩阵，然后逐级向上评估，最终可求得综合电子信息系统总体功能的隶属度向量，根据最大隶属度原则得出系统功能下降水准，进而确定系统的毁伤等级。①单级模糊综合评判将所得到的各组底层因素隶属度矩阵Rij与相对应的评价指标权重系数向量Wij实行模糊合成运算，得到二级评价指标对评价集V的隶属度向量：Bij=WijRij=（Bij1，Bij2，Bij3，Bij4）其中“”表示模糊算子。②多级模糊综合评判将每个一级指标下的多项二级评价指标对评价集的隶属度向量Bij合成为新的隶属度矩阵Ri，与二级评价指标的权重系数向量Wi实行模糊运算，得到一级评价指标的隶属度向量：Bi=WiRi=（Bi1，Bi2，Bi3，Bi4）各个一级评价指标的隶属度向量Bi构成新的隶属度矩阵R，与一级评价指标的权重系数向量W实行模糊运算，得到系统总评价指标的隶属度向量，即综合电子信息系统总体功能的隶属度向量：B=AR=（B1，B2，B3，B4）向量B中的各隶属度就是综合电子信息系统总体功能下降水准的概率，根据最大隶属度原则，能够得到系统功能下降水准，结合系统毁伤等级划分便能够得到系统最终的毁伤等级。4实例分析以上基于模糊层次分析法思想，研究了综合电子信息系统毁伤效果评估方法，下面通过实例对该方法实行验证。首先利用1〜9标度法构造各级指标的判断矩阵，确定各指标的相对权重。构造二级指标U11下各三级指标的判断矩阵A11：A11=12451/21241/41/2121/51/41/2求该矩阵的最大特征根入11max及其所对应的特征向量E11为:入11max=4.028E11=（0.8405，0.4698，0.2349，0.1331）对矩阵实行致性检验：CI=0.009V0.1，CR=0.01<0.1，满足致性要求。对E11实行归一化处理得到各指标的权重向量W11：W11=(0.5008，0.2799，0.1400，0．0793)利用同样的方法，能够得到各级指标的权重向量：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)这里，利用统计法求各底层指标相对于评价集的隶属度向量。根据所收集到的敌综合电子信息系统各底层功能损失信息，请10名专家对各底层指标实行评价，利用统计法得到各组底层指标相对于评价集V的隶属度矩阵：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.由各组底层指标的隶属度矩阵和权向量矩阵能够求得各二级指标的隶属度向量，这里模糊运算算子取加权平均型算子，经计算得到：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)由各组二级指标的隶属度向量组成新的隶属度矩阵，与权向量作模糊运算得到各一级指标的隶属度向量:U1：B1=W1R1=W1:B11，B12，B13]T=(0．2710，0.2971，0.3038，0.1281)式中()T表示转置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