电子对抗作战效能评估技术研究

陈 宁，权冀川

(陆军工程大学，江苏 南京 210007)

电子对抗即电子战，是现代战场上争夺制信息权的一种很重要的作战样式。近年来，以美国为首的各军事强国，积极谋划塑造电磁频谱优势，电子战的理念、技术和装备不断迭代发展，电子战领域的竞争也愈发激烈。研究电子对抗作战效能评估技术，对有效指引电子战建设发展方向、把握现代战争制胜机理、创新战法运用具有重要意义。

作战效能是指武器或者武器系统在作战中发挥作用的有效程度。作战效能评估是指采用量化计算方法或综合评价方法衡量该有效程度的发挥情况以及作战任务的完成情况。

随着国内外学者对电子对抗作战效能评估研究的不断深入，该领域逐渐形成了以解析法、统计法、仿真法、综合评价法为代表的4类主流的效能评估方法，如图1所示。

图1 电子对抗作战效能评估主流方法

1.1 解析法

解析法是利用特定的解析公式对电子对抗作战效能进行定量分析的方法。其评估过程为：将电子对抗作战效能的各项指标进行量化处理，根据各指标与电子对抗作战效能的关系选择合适的解析公式，而后将数值代入公式求解，得出作战效能值。其优点是能够将系统内各种关系用公式表述出来，容易理解和计算，应用起来也较为方便；
缺点是可解析考虑的因素不够全面，如人为因素、环境因素、指挥员素养等因素对电子对抗作战效能影响很大但量化却很困难。典型的解析法计算模型包括兰彻斯特方程和ADC分析法(也称为WSEIAC模型)等。其中，ADC分析法应用最广泛，是由美国工业界武器系统效能咨询委员会(WSEIAC)提出的，将系统效能定义为系统可用度、可信性与系统固有能力的乘积，即=。用于电子对抗作战效能评估时，表示电子对抗力量在任意时刻可以正常执行任务的概率，是开始执行任务时的系统状态；
表示电子对抗力量在特定的作战条件下，处于正常工作或完成作战任务的概率；
指电子对抗力量在作战条件确定的情况下完成作战任务的概率。ADC分析法构建的指标体系概念清晰，为电子对抗作战效能评估提供了一个基本框架，便于拓展和改进。文献[3]～[4]采用该方法对雷达对抗系统作战效能进行了评估。

1.2 统计法

统计法即运用数理统计的方法，对试验、训练、演习和实战过程中获得的大量电子对抗作战数据进行统计、分析，从而得到电子对抗作战效能评估结论。该方法属于事后评估，其优点是可依据大量数据资料，能够定量分析电子对抗系统性能、战术战法运用等因素对电子对抗作战效能的影响，得出的评估结论有很高的可信度。例如，文献[5]基于战损数据，将己方战损飞机数量作为评价雷达干扰有效性的重要指标，利用统计法进行评估。该类方法的缺点也很明显，必须依赖大量的电子对抗数据作为支撑，实际数据非常昂贵，需要投入大量的人力、物力才能收集到，涉及到演习或实战的数据由于保密性要求可能无法获取；
而且对于快速发展的现代电子对抗作战，基于已有数据得到的评估结果的适用性有待考证；
同时，该方法只能用于事后评估，无法为正在研制的电子对抗系统提供效能评估结果。

1.3 仿真法

仿真法以评估实物或计算机仿真模型为实验手段，对电子对抗作战效能进行仿真实验，从而得出评估结论。文献[6]～[8]采用仿真法，对多机协同、多平台协同等复杂场景下电子战系统的效能进行评估。该类方法的优点是实验成本低、演示过程直观形象，可利用计算机强大的算力对复杂的电子对抗系统进行效能评估，同时可针对不同作战场景进行多次仿真，为作战运用提供理论依据。其缺点是电子对抗作战仿真模型的建立需要多领域知识和大量的基础数据为依托，模型的可靠性、可信性很难验证和确认；
同时，仿真建模时做了近似处理，对人为因素、作战环境的不确定性等不可控因素一般会忽略或简化处理，从而可能导致仿真结果与现实情况产生较大差距。

1.4 综合评价法

综合评价法是针对电子对抗作战效能指标体系结构复杂且相互影响，需要对不同类型指标采用相应的理论方法进行计算处理，并按一定的组成结构进行综合衡量而采用的方法。典型的方法包括模糊综合评判法、层次分析法、灰色关联评价法、人工神经网络方法等，这些方法在电子对抗作战效能评估领域应用广泛。文献[9]采用模糊层次分析法对战区体制下野战电子防空体系的作战效能进行了评估，评估体系有较强的科学性和合理性，但由于专家评价的片面性和作战经验不足等原因，存在诸多不确定因素。文献[10]采用灰色关联分析理论和层次分析法赋权相结合的方法，对合成部队的电子对抗能力进行评估，但其主要是对能力的静态评估，能否适应作战实际还需要验证。文献[11]采用遗传算法优化小波神经网络的评估模型，对电子战无人机作战效能进行评估，克服了主观赋权的弊端，提高了神经网络的收敛速度和评估精度。

对技术进行合理的梳理与类别划分有助于更好地理解与把握已经形成的总体研究态势。结合当前电子对抗作战效能评估理论、方法与实践研究的进展动态，可以依据不同的分类准则，将正在开展的技术研究分为不同的类别，分类方式如图2所示。

图2 电子对抗作战效能评估技术的分类

2.1 根据效能评估的应用时机分类

根据效能评估的应用时机，可将电子对抗作战效能评估技术分为在线评估和离线评估2类。在线评估是在电子对抗行动实施过程中，对该行动的作战效能同步进行评估，得出评估结论，是一种实时或近实时的评估。离线评估，也称事后评估，是在电子对抗任务或者作战行动完成后，对电子对抗作战效能整体发挥情况进行评估，是非实时的评估。文献[5]在研究雷达干扰作战效能评估问题时，将在线评估技术分为间接在线评估和直接在线评估。间接在线评估指通过研究与雷达相关联的武器系统在受到雷达干扰时的反应变化，间接地评估雷达的干扰效能。直接在线评估指直接分析受到干扰后雷达工作状态的改变情况，从而得出评估结论。在线评估结果反映了实时交战的态势，能够为指挥员提供实时的决策依据。文献[12]采用离线评估方式，在对仿真结果进行统计分析的基础上，提出了对抗雷达导引头的有源无源复合干扰方法。

2.2 根据效能评估的应用场合分类

根据效能评估的应用场合，可将电子对抗作战效能评估技术分为平时对抗效能评估和战时对抗效能评估2类:

(1) 平时对抗效能评估

平时对抗效能评估技术又可分为理论研究、仿真实验、部队训练等类别，其共同点是对手的作战能力数据通过假想确定，在评估双方作战数据已知的情况下进行评估。

理论研究是根据双方电子对抗装备、人员编制和战法运用等情况，设计作战效能评估指标，选择合适的评估方法，评估电子对抗作战能力。如文献[13]在研究机载电子对抗作战效能问题时，采用层次分析法构建作战效能评估的指标体系，提出了一种基于三角模的电子对抗系统灰色模糊综合评价模型，并以进攻作战效能为例，验证了模型的可行性。

仿真实验评估采用仿真法得出评估结论，可分为计算机仿真评估、半实物仿真评估和全实物仿真评估3类。文献[14]～[18]采用计算机仿真评估方法验证了雷达干扰的效能评估模型，对装备性能评估和作战筹划有一定的参考价值。文献[19]在评估电子战装备告警侦察能力时，采用半实物仿真评估方法，将装备物理实体接入仿真系统，通过分析装备的响应数据开展作战效能评估，具有较高的置信度。全实物仿真评估一般在外场模拟的作战环境中进行，逼真度最高，一般用于装备实验和测试评估。

部队训练评估针对日常训练、演习演练等军事活动积累的大量实际对抗数据，运用统计法对人员、装备及人装结合的电子对抗效能进行评估。该类评估一般用于部队军事训练考评和战法研究创新，如文献[20]对通信对抗部队训练水平进行的评估。

(2) 战时对抗效能评估

战时对抗效能评估技术又可分为战前预评估、基于双方作战系统的对比评估、在线评估、基于战场感知数据的精确评估、事后评估。由于战时敌方装备数量及性能参数可能是未知的，需根据侦察感知、情报获取等作战行动数据分析评估电子对抗作战效能。战前预评估对已获取的敌方电子对抗力量数据进行评估分析以选择最合适的对抗方案，如文献[22]基于侦察得到的敌超短波通信信号建立仿真计算模型，通过仿真模拟选择合适的干扰样式，为舰载超短波通信对抗作战运用提供数据参考。基于双方作战系统的对比评估是针对有、无电子对抗2种情况间接评估电子对抗作战效能。基于战场感知数据的精确评估是依据电子侦察获取的敌方电磁信号数据进行的电子对抗效果评估。在线评估和事后评估不再赘述。

2.3 根据效能评估针对的电子对抗行动分类

根据效能评估针对的电子对抗行动分类，可将电子对抗作战效能评估技术分为电子进攻评估、电子防御评估、电子支援评估3类。电子进攻评估主要是对电子对抗力量的电子干扰能力、电子压制能力、电子欺骗能力、反辐射攻击能力等方面进行的评估，如文献[23]利用ADC分析法对分布式无人机电子干扰系统干扰效能进行的评估。电子防御评估主要是对电子对抗力量的隐蔽能力、抗干扰能力、受损恢复能力、信息保密能力等方面进行的评估，如文献[24]利用外场实验和仿真实验相结合的方法对舰载近程防御雷达抗干扰效能进行的评估。电子支援评估主要是对电子对抗力量的电子侦察能力、通信保障能力、情报分析处理能力、威胁识别预警能力等方面进行的评估，如文献[25]中基于欠定盲信号分解的电子侦察仿真、文献[26]中基于过程中心法和信息能力的电子侦察系统作战效能评估、文献[27]中基于WSEIAC模型的电子侦察指标体系研究，都属于该类评估。

2.4 根据效能评估所处的细分专业领域分类

根据效能评估所处的细分专业领域，可将电子对抗作战效能评估技术分为雷达对抗效能评估、通信对抗效能评估和光电对抗效能评估。雷达对抗和通信对抗效能评估都可通过分析敌方系统的反馈信息来评估对抗效能，可实现直接在线评估，如文献[28]中美军提出的从筹划建设到作战实施的全过程通信对抗效能评估方法体系，就涵盖了战前预评估、在线评估和事后评估。而光电对抗效能评估针对的光电对抗装备多以被动工作模式为主，不辐射电磁信号，因此无法获得敌方光电系统工作的反馈信息；
但可根据其关联的武器系统的作战情况进行间接在线评估，如文献[29]通过计算机仿真实验，以脱靶量为参考指标建立的战斗机末端光电对抗仿真模型。

2.5 根据效能评估方法的客观程度分类

根据效能评估方法的客观程度，可将电子对抗作战效能评估技术分为定性评估、定量评估和综合评估。定性评估通过对电子对抗作战行动的特性描述和材料分析，制定定性的评估标准并进行评价。常用的方法如德尔菲法，通过多轮次的专家咨询与反馈迭代形成符合大多数专家意见的电子对抗作战效能评估结果。定量评估是基于获取的实际数据，根据某一特征将数据量化并通过计算量化指标对电子对抗效能进行评估。综合评估是定量评估与定性评估相结合的方法，如文献[30]在研究空降兵电子对抗作战效能问题时，采用定量评估方法对行动部署、装备性能等方面的数据进行分析和量化计算，而后通过咨询专家和部队指挥员的定性评估方式确定各指标权重，最后综合得出评估结论。

近年来，随着电子对抗效能评估在电子战中发挥着越来越重要的作用，其相关理论和方法取得了长足的进步。但在电子对抗领域，美国等发达国家军队相继提出了认知电子战、算法战、马赛克战等作战理论，促使电子战作战样式不断改变。同时高速发展的前沿技术与紧跟变化的战争形态相互融合，现代电子战已呈现高度联合、网络化、智能化等特点，使得电子对抗效能评估过程涉及因素的复杂程度更高，评估难度更大，评估的可信度、适用性、可操作性都有待提高。主要面临以下难点问题：

(1) 电子对抗系统的高度联合使得评估复杂化。随着电子战技术、装备和作战理念的不断发展，电子对抗更趋体系化作战，是多系统相互协同的作战，如美国提出的分布式作战概念、俄罗斯提出的混合战理念，使得影响电子对抗作战效能的因素更多，各因素之间耦合更紧密、关系更复杂，传统效能评估方法的单一运用已无法适应现代电子战的评估。

(2) 战场的未知性和复杂性导致评估数据获取困难。现代战场，隐身作战体系的攻防更趋于电磁隐身，低至零功率电子对抗手段成为各国未来电子对抗能力建设重点，战场信息的获取将更加困难。同时受战场复杂电磁环境的影响，针对目标特征数据的筛选和评估更加困难。

(3) 现代战争的快节奏对评估实时性、有效性提出更高要求。现代战场瞬息万变，尤其是各种智能化武器装备的大量运用，借助机器速度已大大加快了战争节奏。作战效能评估作为辅助决策的重要手段，其实时性和有效性必须满足作战需要。而传统评估技术多以事后评估为主，如何实现在线评估还存在诸多问题。

(4) 电子战理论和技术的发展变化急需创新的评估技术与之相适应。美军军事文化带有浓重的技术制胜色彩，其通过理论创新、制定战略、颁布法规等措施强力推进电子战技术的发展。同时，各类系统化、网络化、认知化、分布式、抵近式电子战系统的相继投入使用也导致战争形态发生较大变化。而传统的评估技术已经不能满足现代电子战效能评估的需要，急需评估技术的同步创新。

随着电子对抗本身复杂性的不断增强，当前有限的研究成果越来越难以客观全面地评估电子对抗效果。而随着各种电子战新技术的不断更新迭代以及电子对抗作战效能评估实践的深入发展，该领域逐渐涌现出了一些新的有价值的研究方向，值得我们重点关注。

4.1 基于体系对抗背景的效能评估

现代战争的演变，使得陆、海、空、天、电、网不再是单独的作战域，而是耦合紧密、既有联合又有冲突的统一体系。美军更是提出了“联合全域作战”的概念。因此，现代战场上的电子对抗作战效能评估已不仅仅是对单一装备、单一系统的效能评估，而是涉及多作战领域、庞杂数据评估的完整作战体系，是一个“复杂巨系统”。同时，体系对抗背景下的电子对抗作战效能评估，更应关注电子对抗的辅助决策以及对整个联合作战的贡献度。如文献[35]介绍的基于“研讨厅”机制的方法，可以完成电子对抗作战效能的预测，其结果可辅助战役或战斗层面的指挥决策问题。

4.2 基于人工智能技术的效能评估

随着现代电子对抗过程日趋复杂，电子对抗作战效能评估需处理的数据也越来越繁杂。同时，电子对抗装备更新换代较快，战场上随时可能面临未知的装备，致使现有的以敌方装备参数已知为前提的评估技术越来越无法适应。对此，部分学者开始将人工智能相关技术应用到电子对抗作战效能评估领域。例如，机器学习方法可以处理复杂数据且能发现其中隐藏的规律，是一种智能的数据分析工具，对于效能评估技术的发展有较强的促进作用。文献[36]～[37]运用径向基函数神经网络算法和支持向量机算法，取得了较好的评估效果。而针对未知装备的问题，人工智能领域出现的迁移学习、零样本学习等识别算法，将成为解决问题的有力工具。

4.3 基于实时在线交互的效能评估

现有的电子对抗作战效能评估技术大多属于第三方评估，即需要敌方电子对抗装备的性能参数、工作状态等信息作为评估的指标数据。然而在实际交战过程中，这些数据很难获取，使得现有的评估方法在战时使用时受到很大限制。如果基于实时在线交互进行效能评估，就能在很大程度上有效解决该问题。但国内对在线评估的研究很少，能查阅到的文献[5]、[38]～[40]也只是进行了理论上的阐述，缺少实践应用的探索。而美军自提出认知电子战概念以来，已有多个投资项目应用了在线评估方法，部分成熟的认知电子战系统已投入使用。图3展示了包含干扰效果在线评估的认知电子战系统的组成框图。由此可见，基于实时在线交互的效能评估技术将成为电子对抗作战效能评估的重要发展方向。

图3 包含干扰效果在线评估的认知电子战系统组成框图

4.4 基于电磁频谱优势的效能评估

美国国防部在2020年10月29日发布了《Electromagnetic spectrum superiority strategy》(《电磁频谱优势战略》)报告，制定了美军电磁频谱(EMS)能力的发展路径和长远规划。美军作为全球电磁作战领域的先驱者，其理论和技术方面的创新对电子对抗效能评估技术的发展有一定的指导意义。文献[43]～[44]从美军电磁频谱战发展的角度对该报告进行了解读，美军为实现电磁频谱作战5大战略而明确了18个具体目标，部分目标的实现需要相关评估技术作为支撑，对评估技术的发展也有一定启示作用(见表1)。

表1 《电磁频谱优势战略》的战略目标及启示

例如：美军要求电子战系统能够在复杂的作战环境中感知、评估、共享、机动和生存，这就需要评估过程中的先进数据获取技术做支撑；
大国竞争的EMS能力、加强与盟国和伙伴的接触、互操作性和能力等目标，要求评估系统的模块化、互操作性和可编程性；
强大的电磁作战管理(EMBM)能力、现代化EMS实时、虚拟、建设性测试等目标，要求评估系统的高保真性、实时性。综合而言，随着美军《电磁频谱优势战略》的持续推进，电子对抗效能评估技术将在以下方面重点发展：更高效的数据挖掘、融合处理技术；
评估系统的标准化、模块化设计，确保互操作性和接入能力；
战场评估的实时性、可视性、预测性，满足战场态势展示和辅助决策的需要；
高保真、高保密性的建模仿真技术及设施的发展，确保日常训练评估更趋实战。

电子对抗作战效能评估技术的研究不仅对电子对抗技术发展和装备研发有促进作用，同时也在现代电子战中发挥重要作用。本文系统全面地综述了电子对抗作战效能评估技术的发展情况，介绍了主流评估方法及其优缺点，同时根据不同分类准则，对评估技术进行了分类，梳理了各类技术在文献中的应用情况，最后在分析现阶段评估难点问题的基础上，对评估技术的发展趋势进行了详细的探讨。本文的研究和思考，对于了解和把握电子对抗作战效能评估技术发展的当前状况和未来方向有较强的参考和借鉴作用。

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