基于云模型的通信對抗力量構建逼真度評價*

王國民,邱 愷,路廣勛(中國洛陽電子裝備試驗中心,河南洛陽471003)

基于云模型的通信對抗力量構建逼真度評價*

王國民,邱 愷,路廣勛
(中國洛陽電子裝備試驗中心,河南洛陽471003)

為切實提升無線電通信力量的“抗擾保通”核心能力,通常需要構建通信對抗力量與之較量。鑒于信息對抗的專業性與特殊性,通信對抗力量構建要素具有多元性。為研究其構建的逼真度,解決通信對抗力量構建的關鍵問題,文中建立了通信對抗力量構建的指標體系,為了克服主觀指標模糊性與隨機性的不利影響,運用云理論來評價通信對抗力量構建的逼真度,進一步提升了通信對抗力量逼真度評價的可信性。

通信對抗 逼真度 云模型

0 引 言

研究確定并分析通信對抗力量的構成因素,建立指標體系,并對其構建的逼真度進行評價,有助于提升通信對抗力量的“扮真演像”能力與水平。

1 通信對抗力量指標體系

一般而言,通信對抗能力主要體現在:遠程機動能力、指揮控制能力、偵察干擾能力、多維防護能力以及綜合保障能力等方面。對于純粹意義上的通信對抗力量的逼真構建,應該在這幾方面均有體現。經過認真研究與分析,遴選指揮控制、對抗編成、對抗裝備與對抗運用等指標作為通信對抗力量構建的主要模擬指標[1]。

其中指揮控制可通過指控體系、指揮活動、指揮信息、指揮模式等二級指標衡量;對抗編成可通過編成性質、內容、結構、名稱、級別等指標衡量;對抗裝備可通過頻域性能、功域性能、干擾波形、干擾反應速度、干擾天線性能、機動能力等指標衡量;對抗運用可通過指導思想、基本原則、行動原則、偵察戰法、干擾戰法等指標衡量[2-3]。每個二級指標又通過若干三級指標衡量,通信對抗力量構建要素框架如圖1所示。

圖1 構建要素示意圖Fig.1 Constructing elements

2 基于云模型評價逼真度

在通信對抗力量構建要素逼真度評價指標中,既有定量評價指標,又有定性評價指標。其中定量指標受隨機性影響較大,而定性指標更受到評定人員的主觀影響,具有較大的模糊性。根據具有模糊性和隨機性的指標所產生的評判結果具有極大的不確定性。李德毅院士提出了云模型,提供對于定性定量不確定性轉換的有效方法,通過研究,引入云模型對通信對抗力量構建要素逼真度進行綜合評價[4]。

2.1 云模型

云模型最大的特點是把定性概念的模糊性和定量數據的隨機性完全集成在一起,使定性定量之間能相互映射,作為知識表示的基礎。

(1)基本概念

設U為一個普通集合,U憶={u}是其論域,?A是集合U對應的定性概念。對于論域中的任一元素u,都會存有一個穩定傾向的隨機數μ?A(u),稱之為u對概念?A的隸屬度,其在論域上的分布為隸屬云,通常簡稱為云。

μ?A(u)在0到1之間取值,云為集合U到區間[0,1]的映射,即

μ?A(u):U→[0,1],?u沂U,u→μ姿(u)而其中每個映射點都稱之為云滴,即云由其中無數的云滴組成。

(2)云模型的數字特征

通常情況下,用期望值Ex、熵En和超熵He3個特征值表征云。期望值Ex是一個云滴在論域空間分布的期望點,能夠代表定性概念。熵En用來度量定性概念的模糊程度,值越大,概念越模糊。超熵He是熵的熵,它反映了云滴的離散程度。超熵越大,云滴離散度越大[5]。

2.2 云模型的評價步驟

(1)建立分指標的云模型

首先要求建立構建要素的指標體系,然后從中選取n組數據構成決策矩陣,這n個精確數值型的構建要素指標就可用一個云模型進行表示。其中:

(2)建立系統狀態的云模型

具有多個性能指標的系統狀態通常用綜合云表示,其中,每個指標均有對應的權重。利用下述方法可產生系統的綜合云。

定義:分別描述給定論域上的兩個云C1和C2,為C2(Ex2,En2,He2),C1(Ex1,En1,He1),存有常數姿,進行如下計算:

進而可遞推得出多個指標的綜合云。

(3)實現評語集

給定11個評語組成的用于評測的評語集:

V=(v1,v2,…,vn)=(Vtt=1,2,…,11)=(極差、非常差、很差、差、較差、一般、較好、好、很好、非常好和極好),構成用于定性評測的云。

(4)云發生器

云的生成算法稱之為云發生器[6]。其中通過云的數字特征生成云滴,稱為正向云發生器,其具體的算法過程如下:

輸入:對于某定性概念的期望值Ex、En、He,并給定云滴數n。

輸出:n個云滴在數域空間的具體位置及各云滴表示該概念的確定程度。

①生成一個期望En,方差He的正態隨機數E憶n;

②生成一個期望Ex,方差En的正態隨機數Xi;

2.3 基于云理論的逼真度評價分析

不失一般性,運用建立的評價云模型法對通信對抗力量構建要素進行評價。以“對抗編成”要素中選取的3項“編成名稱”類指標為例來說明。采用專家評估的方法,對逼真度3項指標(屬性模擬E1、要素模擬E2、對象模擬E3)分別進行評價。結果如表1所示。

表1 編成名稱逼真度評價表Table 1 Fidelity evaluation

基于云理論,用相應的特征(Ex,En,He)對語言值進行表征[7]。然后Ex就可定量表示表1中的語言值,實現了定性到定量的轉化表。

表2 評價值定量表示表Table 2 Values of themeasured indicators

由表2利用式(3)、式(4)可求得通信對抗力量構建“對抗編成”要素中“編成名稱”的逼真度云模型的參數Ex、En,根據評語本身的模糊程度視情調整He,此處取0.02。計算得出的各指標云模型參數見表3。

表3 各指標云模型參數表Table 3 Parameters of cloud model

通過層次分析法、專家打分法給出底層各級指標對系統重要程度,然后轉換為云的數字特征,進一步得出指標的權重因子集和評價集,假定參與算例的3個指標權重為(0.4,0.3,0.3)。將權重帶入式(3)與式(4),將E1、E2、E33個指標合成,生成編成名稱逼真度評價云模型(0.47,0.058,0.017),其5000點云圖見圖2。從圖中可以得出,評價結果云模型涵蓋了“差”、“較差”、“一般”和“較好”四種情況,利用極大判定法,可確定評價結果為“一般”。

圖2 評價結果云圖Fig.2 Evaluation result

以上分析得到了編成名稱逼真度的評價結果,按上述步驟,可得到編成性質、編成內容、編成結構與編成級別等4個指標逼真度的評價結果。對這5個指標合成,得到對抗編成逼真度評價云模型。同理,可分別計算得到指揮控制、對抗裝備和對抗運用逼真度評價云模型。最終可以合成得到通信對抗力量構建要素逼真度云模型,從而對通信對抗力量構建逼真度進行整體評價。

3 結 語

利用云模型能夠定性與定量相互轉化的特點,將專家給出的定性概念轉變成云模型計算,以直觀的圖和數據展現出來,使綜合評判結果更貼近人們的思想。運用云理論、結合層次分析法較好解決了通信對抗力量構建要素逼真度評價問題。但該評價方法尚存在一些不足,其中權重的確定需要其它分析方法獲得,超熵的確定需要根據具體的戰場環境來確定,各指標的定性描述隨專家的實際經驗不同變化較大。因此,利用云模型理論綜合評價通信對抗力量構建的逼真程度,模型參數的科學、合理選取與否是關乎評價結果的關鍵問題,還需在后續工作中進一步研究。

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WANG Guo-min(1977-),male,M. Sci.,engineer,majoring in communication technology;

邱 愷(1983—),男,本科,助理工程師,主要研究方向為通信技術;

QIU Kai(1983-),male,B.Sci.,assistant engineer, majoring in communication technology;

路廣勛(1990—),男,碩士,助理工程師,主要研究方向為通信技術。

LU Guang-xun(1990-),male,M.Sci.,assistant engineer,majoring in communication technology.

Fidelity Evaluation of Communication Countermeasure-Force Construction based on Cloud M odel

WANG Guo-min,QIU Kai,LU Guang-xun
(Luoyang Electric Equipment Test Center,Luoyang Henan 471003,China)

In order to improve the core ability of anti-interference and ensured-communication in wireless communication,the communication countermeasure force should be constructed.In consideration of the professionalism and particularity of information confrontation,the constructing elements of communication confrontation force should be pluralistic.Index system of communication confrontation force should also be constructed so as to study the fidelity of construction and solve the core problem of countermeasure-force construction.In order to avoid the disadvantageous effects by fuzziness and randomness of subjective indicators,cloud theory is introduced to evaluate the fidelity of countermeasure-force construction,thus further improving the fidelity-evaluation creditability of countermeasure-force construction.

communication countermeasure;fidelity;cloud model

date：2014-09-07;Revised date：2014-12-28

E917

A

1002-0802(2015)02-0190-04

王國民(1977—),男,碩士,工程師,主要研究方向為通信技術;

10.3969/j.issn.1002-0802.2015.02.015

2014-09-07;

2014-12-28