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摘 要：本文分析了地面电子对抗装备战场损伤研究的意义与现状，简要介绍了损伤树分析法。针对地面电子对抗装备战场损伤分析问题，采用损伤树分析方法，对装备进行了功能结构划分和规范化重构，把装备划分为机动功能、侦察功能、干扰功能三大功能子系统，构建了装备侦察和干扰等主要功能损伤树，最后通过典型地面电子对抗装备的模拟损伤树分析，为装备战场损伤分析提供应用参考。
关键词：损伤树分析 电子对抗装备 战场损伤评估及修复 故障树分析
中图分类号：TB114 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0145-04
Study on Damage Tree Construction of Land-Based Electronic Warfare Equipment
SU Zhou LIU Fei ZHAO Qiang SHI Jing
（Air Force Early Warning Academy， Wuhan， Hubei province， 430019 China）
Abstract： This paper analyzes the significance and current situation of battlefield damage research of ground electronic countermeasure equipment， and briefly introduces the damage tree analysis method. Aiming at the problem of battlefield damage analysis of ground electronic countermeasure equipment， the damage tree analysis method is used to divide and reconstruct the functional structure of the equipment. The equipment is divided into three functional subsystems： maneuver function， reconnaissance function and jamming function， and the main functional damage tree of equipment reconnaissance and jamming is constructed. Finally， through the simulation damage tree analysis of typical ground electronic countermeasure equipment， it provides application reference for battlefield damage analysis of equipment.
Key Words： DTA; Electronic warfare equipment; BDAR; FDA
1 引言
近幾场局部战争表明，信息化条件下，电子对抗是快速破坏敌方作战体系的尖刀利器，因而电子对抗装备将始终处于高精度、高杀伤、强对抗武器的威胁之下，已成为敌人打击的重点目标。为提高战时电子对抗装备的战场生存能力，确保装备作战效能的持续输出，需要快速高效地开展精准化装备战场抢修。战场抢修，即战场损伤评估与修复（BDAR，Battlefield Damage Assessment and Repair）是指战场上对武器装备进行快速损伤定位和损伤等级评估，并根据需要，运用应急措施快速修复损伤部位，使之恢复当前任务所需工作状态或自救的一系列活动。
成功的战场抢修可以使受损装备恢复所需作战能力，是装备战斗力的“倍增器”。根据第二次世界大战及之后的多次局部战争经验，在作战环境下损伤装备能否得到及时处理与修复成为制约作战任务能否完成的关键因素。从20世纪70年代后期开始，以美、英、德等为代表的发达国家开展了关于战场损伤评估及修复的研究工作，并取得一系列应用成果。
我军长期以劣势装备对敌优势装备作战，一贯重视研究与实施战场抢修，素有战场抢修的优良传统，从20世纪80年代后期开始开展战场损伤评估及修复的相关研究。在战场损伤评估与修复中，战场损伤分析是后续工作的前提，因此，本文开展电子对抗装备损伤树构建研究，为战场损伤分析奠定基础。
2 损伤树分析方法
战场损伤分析的主要内容包括：基本功能项目分析、损伤模式及影响分析、损伤树分析、战场损伤定位分析、修复方法分析、抢修资源分析等，其中损伤树分析是战场损伤分析的重要环节。损伤树分析法是基于故障树分析法（FTA，Fault Tree Analysis）发展而来的，是装备战场损伤研究的基本方法之一。
2.1 故障树分析
故障树分析最早是由美国贝尔实验室于1961年提出的一种定性定量相结合的可靠性分析方法[1]。故障树是表示装备部件或系统的故障与故障原因及其相互关系的一种逻辑因果关系图，其形态呈倒立的树状结构[2]。通过故障树的逻辑关系图，可以分析确定装备故障产生原因的各种组合及其发生概率。故障树分析利用图形化的演绎方法，针对某个不希望的故障事件进行推理分析，找出导致故障的全部原因。既可以反映出导致故障发生的硬件、软件、环境和人为因素的影响;也可以反映出单元故障或单元故障组合的影响;同时能将中间过程清楚表示出来。 2.2 损伤树分析
损伤树分析技术主要借鉴了故障树分析方法，二者的建模过程和分析方法比较类似，甚至可以直接建立从故障树到损伤树的映射关系。但二者也有显著区别，故障树主要针对由内部原因导致的装备故障，应用于装备故障和非战斗损伤分析，而损伤树主要针对由外部战场威胁导致的装备损伤，应用于装备战斗损伤事件分析。
损伤树分析方法以损伤树为工具，分析系统发生损伤的各种途径和过程。分析目的是寻找导致顶事件发生的原因事件或原因事件组合，即识别导致顶事件发生的所有损伤模式。进行损伤树分析前，首先要在损伤模式及影响分析的基础上建立装备损伤树。损伤树是用来描述装备系统的特定损伤模式（不希望发生事件）与它的各个子系统或各个部件的损伤模式之间的关联与因果逻辑关系的倒立树状逻辑图。目的是表明装备组成部分的损伤或它们的组合将导致装备整体发生一种给定损伤，或装备的某一种损伤可以由哪些部件损伤引起[3]。在某一损伤树的基础上，针对损伤事件，自上而下进行分析，可以进行损伤定位分析，进而可以针对性的查找损伤原因，确定修复方法和顺序。
2.3 损伤树结构
损伤树模型的结构由事件、逻辑门和转移符号组成。在损伤树中，各种损伤状态或完好状态统称为事件，事件可分为底事件、结果事件和特殊事件。逻辑门用来描述事件之间的与或非等逻辑关系，包括与门、或门非门等基本逻辑门和一些条件特殊门。转移符号是为了避免画图时重复并使图形简明而设置的符号。
3 损伤树构建
3.1 结构划分
装备型号繁多，根据不同的用途，功能结构划分方法也各不相同。以典型地面电子对抗装备为例，进行功能子系统划分。地面电子对抗装备在战场上基本功能是机动、侦察、干扰，当然，指挥、控制、通信等功能也十分重要。可以对电子对抗类装备进行结构规范化重构，对装备物理结构和功能结构分解，形成模块化模型，便于战场损伤分析和抢修保障。系统各子系统之间具备一定独立性，根据战场需求不同，装备受损后，只需具备侦察和干扰的核心功能，装备仍具备一定作战能力，以下对装备各分系统进行功能划分描述，重点对侦察分系统和干扰分系统损伤树分析。
3.2 机动功能分系统
机动功能是车载装备的基本功能之一，装备根据作战需求进入战场指定位置，或根据任务变化在不同阵地之间转移，都需要机动能力作为基础。普通车载装备一般为车辆底盘加作战功能单元的结构组成，装备机动能力损伤源于载车车辆受损，关于车辆损伤分析的文献较多[4-6]，这里不再赘述。
3.3 侦察功能分系统
典型地面电子对抗装备的侦察功能由侦察设备完成，如图1所示，包括天线、接收机、侦察信号处理和分析设备、情报分析设备、测向设备、显示存储设备、控制设备等[7]。其中天线用于电磁波的接收;接收机一般采取超外差体制，用于对信号进行滤波、放大、混频等处理;信号处理和分析设备用于完成信号技术参数检测;测向设备用于检测信号来波方位;情报分析设备综合技术参数和方位信息生成情报;显示存储设备用于侦察结果记录和显示;控制设备起到协调、开关、控制的作用。
装备发生战场损伤导致侦察功能受损后，直接现象是可见的部件外观损伤或侦察结果显示异常。侦察功能是通信对抗装备的核心功能，作为装备一级子系统，侦察系统损伤事件可由一系列子事件导致。本文以“无法正常侦察”为例，对侦察系统建立损伤树如图2所示，损伤树中定义了相应损伤事件名称与上下层损伤事件之间的逻辑关系。
3.4 干扰功能分系统
典型地面电子对抗装备的干扰功能由干扰设备完成，如图3所示，包括天线、侦察引导设备、干扰信号产生设备、功率放大器、控制设备等。其中侦察引导和干扰可用同一副天线，也可用不同天线;引导设备用于截获目标信号、分析参数，为干扰设备提供样式参数信息，并及时调整干扰策略和参数;干扰信号产生设备根据干扰样式和参数设置产生激励信号;功率放大器用于将小功率干扰激励信号放到足够大的功率电平;控制设备根据目标参数形成干扰决策，对干扰资源进行优化配置，最大限度发挥干扰机性能。
以无法发射干扰为例，建立干扰系统损伤树，如图4所示。
4 应用示例
某型地面电子对抗装备，战前进行了全面的维护保养和性能检测，战场修理机构配有阵地修理小组，负责本阵地装备的战场抢修，配置战场抢修工具箱和易损备件;后方设有野战修理机构，负责修理阵地不能完成抢修的电子对抗装备。该型装备作战任务包括阵地转移、信号侦察、实施干扰，以干扰为例进行分析。
装备出现无法正常实施干扰现象后，按照图4所示的装备干扰系统损伤树进行损伤定位分析。事件“无法正常干扰”有4个下层原因事件“天线系统损坏”“侦察引导设备损坏”“功放损坏”“干扰信号产生设备损坏”，4个事件相互独立，分别确定其是否损坏。发现损坏部位后再确定下层原因，直至确定最终损伤部位为止。完成损伤定位后，再根据损伤程度进行损伤评估，进行抢修决策，并实施战场抢修。
5 结语
针对地面电子对抗装备战场损伤分析问题，介绍了损伤树分析法和损伤树构建方法，为装备战场损伤评估的实施奠定了良好的基础。从作战需求出发， 把装备划分为机动功能、侦察功能、干扰功能三大功能子系统，全面反映了地面电子对抗裝备的功能特性。根据功能损伤树构建方法，以典型地面电子对抗装备为例，在深入分析子系统的结构及功能特征的基础上，构建了侦察和干扰功能子系统损伤树，为地面电子对抗装备的损伤树分析提供了应用场景。
参考文献
[1] 罗承昆，陈云翔，何桢，等.基于故障树分析的航空装备体系结构贡献率评估方法[J].国防科技大学学报，2021，43（1）：155-162.
[2] 王朕，秦亮，张文广，等.电子设备故障诊断与维修技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2018.
[3] 石全，王广彦，胡起伟，等.装备战场损伤建模与仿真技术[M].北京：国防工业出版社，2019.
[4] 董国疆，颜峰，韩杰，等.车辆悬架零部件载荷谱提取方法研究[J].振动与冲击，2021，40（2）：103-110.
[5] 张鲁江.车辆碰撞事件与碰撞损伤的检测方法[J].计算机系统应用，2020，29（11）：157-162.
[6] 薛隆海. 浅谈故障树在汽车故障诊断中的应用[J]. 山西电子技术，2020（5）：40-42.
[7] 邓兵，张韫，李炳荣. 通信对抗原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2017.
关键词：损伤树分析 电子对抗装备 战场损伤评估及修复 故障树分析
中图分类号：TB114 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）04（c）-0145-04
Study on Damage Tree Construction of Land-Based Electronic Warfare Equipment
SU Zhou LIU Fei ZHAO Qiang SHI Jing
（Air Force Early Warning Academy， Wuhan， Hubei province， 430019 China）
Abstract： This paper analyzes the significance and current situation of battlefield damage research of ground electronic countermeasure equipment， and briefly introduces the damage tree analysis method. Aiming at the problem of battlefield damage analysis of ground electronic countermeasure equipment， the damage tree analysis method is used to divide and reconstruct the functional structure of the equipment. The equipment is divided into three functional subsystems： maneuver function， reconnaissance function and jamming function， and the main functional damage tree of equipment reconnaissance and jamming is constructed. Finally， through the simulation damage tree analysis of typical ground electronic countermeasure equipment， it provides application reference for battlefield damage analysis of equipment.
Key Words： DTA; Electronic warfare equipment; BDAR; FDA
1 引言
近幾场局部战争表明，信息化条件下，电子对抗是快速破坏敌方作战体系的尖刀利器，因而电子对抗装备将始终处于高精度、高杀伤、强对抗武器的威胁之下，已成为敌人打击的重点目标。为提高战时电子对抗装备的战场生存能力，确保装备作战效能的持续输出，需要快速高效地开展精准化装备战场抢修。战场抢修，即战场损伤评估与修复（BDAR，Battlefield Damage Assessment and Repair）是指战场上对武器装备进行快速损伤定位和损伤等级评估，并根据需要，运用应急措施快速修复损伤部位，使之恢复当前任务所需工作状态或自救的一系列活动。
成功的战场抢修可以使受损装备恢复所需作战能力，是装备战斗力的“倍增器”。根据第二次世界大战及之后的多次局部战争经验，在作战环境下损伤装备能否得到及时处理与修复成为制约作战任务能否完成的关键因素。从20世纪70年代后期开始，以美、英、德等为代表的发达国家开展了关于战场损伤评估及修复的研究工作，并取得一系列应用成果。
我军长期以劣势装备对敌优势装备作战，一贯重视研究与实施战场抢修，素有战场抢修的优良传统，从20世纪80年代后期开始开展战场损伤评估及修复的相关研究。在战场损伤评估与修复中，战场损伤分析是后续工作的前提，因此，本文开展电子对抗装备损伤树构建研究，为战场损伤分析奠定基础。
2 损伤树分析方法
战场损伤分析的主要内容包括：基本功能项目分析、损伤模式及影响分析、损伤树分析、战场损伤定位分析、修复方法分析、抢修资源分析等，其中损伤树分析是战场损伤分析的重要环节。损伤树分析法是基于故障树分析法（FTA，Fault Tree Analysis）发展而来的，是装备战场损伤研究的基本方法之一。
2.1 故障树分析
故障树分析最早是由美国贝尔实验室于1961年提出的一种定性定量相结合的可靠性分析方法[1]。故障树是表示装备部件或系统的故障与故障原因及其相互关系的一种逻辑因果关系图，其形态呈倒立的树状结构[2]。通过故障树的逻辑关系图，可以分析确定装备故障产生原因的各种组合及其发生概率。故障树分析利用图形化的演绎方法，针对某个不希望的故障事件进行推理分析，找出导致故障的全部原因。既可以反映出导致故障发生的硬件、软件、环境和人为因素的影响;也可以反映出单元故障或单元故障组合的影响;同时能将中间过程清楚表示出来。 2.2 损伤树分析
损伤树分析技术主要借鉴了故障树分析方法，二者的建模过程和分析方法比较类似，甚至可以直接建立从故障树到损伤树的映射关系。但二者也有显著区别，故障树主要针对由内部原因导致的装备故障，应用于装备故障和非战斗损伤分析，而损伤树主要针对由外部战场威胁导致的装备损伤，应用于装备战斗损伤事件分析。
损伤树分析方法以损伤树为工具，分析系统发生损伤的各种途径和过程。分析目的是寻找导致顶事件发生的原因事件或原因事件组合，即识别导致顶事件发生的所有损伤模式。进行损伤树分析前，首先要在损伤模式及影响分析的基础上建立装备损伤树。损伤树是用来描述装备系统的特定损伤模式（不希望发生事件）与它的各个子系统或各个部件的损伤模式之间的关联与因果逻辑关系的倒立树状逻辑图。目的是表明装备组成部分的损伤或它们的组合将导致装备整体发生一种给定损伤，或装备的某一种损伤可以由哪些部件损伤引起[3]。在某一损伤树的基础上，针对损伤事件，自上而下进行分析，可以进行损伤定位分析，进而可以针对性的查找损伤原因，确定修复方法和顺序。
2.3 损伤树结构
损伤树模型的结构由事件、逻辑门和转移符号组成。在损伤树中，各种损伤状态或完好状态统称为事件，事件可分为底事件、结果事件和特殊事件。逻辑门用来描述事件之间的与或非等逻辑关系，包括与门、或门非门等基本逻辑门和一些条件特殊门。转移符号是为了避免画图时重复并使图形简明而设置的符号。
3 损伤树构建
3.1 结构划分
装备型号繁多，根据不同的用途，功能结构划分方法也各不相同。以典型地面电子对抗装备为例，进行功能子系统划分。地面电子对抗装备在战场上基本功能是机动、侦察、干扰，当然，指挥、控制、通信等功能也十分重要。可以对电子对抗类装备进行结构规范化重构，对装备物理结构和功能结构分解，形成模块化模型，便于战场损伤分析和抢修保障。系统各子系统之间具备一定独立性，根据战场需求不同，装备受损后，只需具备侦察和干扰的核心功能，装备仍具备一定作战能力，以下对装备各分系统进行功能划分描述，重点对侦察分系统和干扰分系统损伤树分析。
3.2 机动功能分系统
机动功能是车载装备的基本功能之一，装备根据作战需求进入战场指定位置，或根据任务变化在不同阵地之间转移，都需要机动能力作为基础。普通车载装备一般为车辆底盘加作战功能单元的结构组成，装备机动能力损伤源于载车车辆受损，关于车辆损伤分析的文献较多[4-6]，这里不再赘述。
3.3 侦察功能分系统
典型地面电子对抗装备的侦察功能由侦察设备完成，如图1所示，包括天线、接收机、侦察信号处理和分析设备、情报分析设备、测向设备、显示存储设备、控制设备等[7]。其中天线用于电磁波的接收;接收机一般采取超外差体制，用于对信号进行滤波、放大、混频等处理;信号处理和分析设备用于完成信号技术参数检测;测向设备用于检测信号来波方位;情报分析设备综合技术参数和方位信息生成情报;显示存储设备用于侦察结果记录和显示;控制设备起到协调、开关、控制的作用。
装备发生战场损伤导致侦察功能受损后，直接现象是可见的部件外观损伤或侦察结果显示异常。侦察功能是通信对抗装备的核心功能，作为装备一级子系统，侦察系统损伤事件可由一系列子事件导致。本文以“无法正常侦察”为例，对侦察系统建立损伤树如图2所示，损伤树中定义了相应损伤事件名称与上下层损伤事件之间的逻辑关系。
3.4 干扰功能分系统
典型地面电子对抗装备的干扰功能由干扰设备完成，如图3所示，包括天线、侦察引导设备、干扰信号产生设备、功率放大器、控制设备等。其中侦察引导和干扰可用同一副天线，也可用不同天线;引导设备用于截获目标信号、分析参数，为干扰设备提供样式参数信息，并及时调整干扰策略和参数;干扰信号产生设备根据干扰样式和参数设置产生激励信号;功率放大器用于将小功率干扰激励信号放到足够大的功率电平;控制设备根据目标参数形成干扰决策，对干扰资源进行优化配置，最大限度发挥干扰机性能。
以无法发射干扰为例，建立干扰系统损伤树，如图4所示。
4 应用示例
某型地面电子对抗装备，战前进行了全面的维护保养和性能检测，战场修理机构配有阵地修理小组，负责本阵地装备的战场抢修，配置战场抢修工具箱和易损备件;后方设有野战修理机构，负责修理阵地不能完成抢修的电子对抗装备。该型装备作战任务包括阵地转移、信号侦察、实施干扰，以干扰为例进行分析。
装备出现无法正常实施干扰现象后，按照图4所示的装备干扰系统损伤树进行损伤定位分析。事件“无法正常干扰”有4个下层原因事件“天线系统损坏”“侦察引导设备损坏”“功放损坏”“干扰信号产生设备损坏”，4个事件相互独立，分别确定其是否损坏。发现损坏部位后再确定下层原因，直至确定最终损伤部位为止。完成损伤定位后，再根据损伤程度进行损伤评估，进行抢修决策，并实施战场抢修。
5 结语
针对地面电子对抗装备战场损伤分析问题，介绍了损伤树分析法和损伤树构建方法，为装备战场损伤评估的实施奠定了良好的基础。从作战需求出发， 把装备划分为机动功能、侦察功能、干扰功能三大功能子系统，全面反映了地面电子对抗裝备的功能特性。根据功能损伤树构建方法，以典型地面电子对抗装备为例，在深入分析子系统的结构及功能特征的基础上，构建了侦察和干扰功能子系统损伤树，为地面电子对抗装备的损伤树分析提供了应用场景。
参考文献
[1] 罗承昆，陈云翔，何桢，等.基于故障树分析的航空装备体系结构贡献率评估方法[J].国防科技大学学报，2021，43（1）：155-162.
[2] 王朕，秦亮，张文广，等.电子设备故障诊断与维修技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2018.
[3] 石全，王广彦，胡起伟，等.装备战场损伤建模与仿真技术[M].北京：国防工业出版社，2019.
[4] 董国疆，颜峰，韩杰，等.车辆悬架零部件载荷谱提取方法研究[J].振动与冲击，2021，40（2）：103-110.
[5] 张鲁江.车辆碰撞事件与碰撞损伤的检测方法[J].计算机系统应用，2020，29（11）：157-162.
[6] 薛隆海. 浅谈故障树在汽车故障诊断中的应用[J]. 山西电子技术，2020（5）：40-42.
[7] 邓兵，张韫，李炳荣. 通信对抗原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2017.