胡軍軍,潘毅佳,王鵬鵬

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心,河南洛陽(yáng)　471000)

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基于概念建模的情報(bào)分析方法

胡軍軍,潘毅佳,王鵬鵬

(中國(guó)洛陽(yáng)電子裝備試驗(yàn)中心,河南洛陽(yáng)471000)

通過(guò)對(duì)作戰(zhàn)對(duì)手戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法類情報(bào)進(jìn)行概念建模,為此類情報(bào)分析工作提供新的思路。這種基于概念建模的情報(bào)分析方法,可為情報(bào)人員限定信息搜尋范圍,明確搜尋重點(diǎn),減少工作量,將碎片化的原始情報(bào)信息較為快捷地轉(zhuǎn)化為可高效應(yīng)用的情報(bào)資源,服務(wù)于作戰(zhàn)仿真、技術(shù)研究、試驗(yàn)訓(xùn)練等軍事領(lǐng)域。

概念建模;情報(bào)分析;建模方法

對(duì)作戰(zhàn)對(duì)手戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法的情報(bào)分析在作戰(zhàn)對(duì)手研究中向來(lái)是個(gè)難點(diǎn)問題,原因有:1)情報(bào)自身的復(fù)雜性,其涵蓋內(nèi)容廣泛,信息量極大,既包含力量編成、裝備能力等靜態(tài)信息,又包含任務(wù)流程、行動(dòng)交互等動(dòng)態(tài)過(guò)程,以及軍事規(guī)則、自然規(guī)律等約束條件;2)情報(bào)分析屬于二次翻譯,既要準(zhǔn)確理解原始情報(bào),又要恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行推論,對(duì)表述要求很高;3)對(duì)情報(bào)的管理應(yīng)用難度較大,由于情報(bào)來(lái)源的多樣性和數(shù)據(jù)的不完整性,在存儲(chǔ)、檢索、查詢等方面面臨諸多困難。

為解決這三個(gè)難題,在參考美軍使命空間功能描述建模思想的基礎(chǔ)上[1-2],本文針對(duì)作戰(zhàn)對(duì)手戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法情報(bào)的處理,提出了一種基于概念建模的情報(bào)分析方法,包含三個(gè)步驟:一是定義戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法概念模型,以結(jié)構(gòu)化的形式表現(xiàn)作戰(zhàn)對(duì)手戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法的要素,通過(guò)對(duì)要素的分解,使其內(nèi)涵能滿足情報(bào)應(yīng)用需求,這一過(guò)程是為了把復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化;二是制定技術(shù)框架,通過(guò)制定建模方法、詞典和模板,幫助建模人員能規(guī)范地進(jìn)行概念模型開發(fā),這一過(guò)程是把處理過(guò)程規(guī)范化;三是建立戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法庫(kù),運(yùn)用非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)模型產(chǎn)品進(jìn)行存儲(chǔ)和查詢,這一過(guò)程是把情報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)化,提高情報(bào)的應(yīng)用性和可操作性。本文主要介紹其中的模型定義方法和建模方法。

1　概念建模方法

1.1模型定義

概念模型在解決問題的全過(guò)程中是一個(gè)中間產(chǎn)品,它起到承上啟下的作用。對(duì)概念模型進(jìn)行定義主要是一個(gè)概念分解的過(guò)程,通過(guò)對(duì)概念的層層分解,構(gòu)建研究對(duì)象的概念樹[3]。其中,涉及兩個(gè)關(guān)鍵問題:一個(gè)是如何對(duì)概念進(jìn)行分解，即從哪些方面對(duì)概念進(jìn)行描述。另一個(gè)是要分解到什么程度，即概念是否需要繼續(xù)分解的判斷標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于第一個(gè)問題,主要由專業(yè)人員針對(duì)要研究的問題,運(yùn)用掌握的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)概念進(jìn)行分解。對(duì)于第二個(gè)問題,首先要考慮情報(bào)的主要應(yīng)用方是誰(shuí),由情報(bào)應(yīng)用方來(lái)判定合適的分解程度,以便后續(xù)應(yīng)用。概念建模后續(xù)處理方式可分為仿真應(yīng)用和實(shí)物應(yīng)用,通常情況下仿真應(yīng)用對(duì)模型的要求高于實(shí)物應(yīng)用,因此,本文在對(duì)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法概念模型進(jìn)行定義的時(shí)候主要考慮仿真需求。

本文研究的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法情報(bào)主要分為裝備運(yùn)用類和作戰(zhàn)行動(dòng)類。以裝備運(yùn)用模型的定義為例,當(dāng)某種裝備被生產(chǎn)出來(lái)一直到退役,在其全生命周期里,一定會(huì)被賦予明確的職能任務(wù),研究其裝備運(yùn)用,就是要搞清楚它有哪些職能任務(wù),以及怎樣實(shí)現(xiàn)這些職能任務(wù)。本文首先對(duì)裝備運(yùn)用這個(gè)頂層概念進(jìn)行分解,然后逐層判斷,對(duì)不滿足仿真需求的子概念繼續(xù)分解,直到所有的子概念均能滿足仿真需求為止,分解過(guò)程如表1所示。

表1　裝備運(yùn)用模型定義過(guò)程

最終,通過(guò)該方法定義的裝備運(yùn)用模型概念樹如圖1所示。職能任務(wù)主要由任務(wù)目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景進(jìn)行描述,實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景是裝備在特定作戰(zhàn)場(chǎng)景中的運(yùn)用方式。以預(yù)警機(jī)為例,它的職能任務(wù)包括預(yù)警探測(cè)、指揮引導(dǎo)和中繼通信,預(yù)警探測(cè)在制壓作戰(zhàn)和防空作戰(zhàn)這兩種場(chǎng)景中均得到運(yùn)用。實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景主要由場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)圖、行動(dòng)和規(guī)則三方面進(jìn)行描述,場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)圖描述任務(wù)流程,行動(dòng)時(shí)描述各項(xiàng)動(dòng)作的具體細(xì)節(jié),規(guī)則描述該場(chǎng)景的約束條件。

圖1　裝備運(yùn)用模型定義

1.2建模方法

建模方法是幫助和規(guī)范我們進(jìn)行概念模型開發(fā)的方法步驟[3]。主要作用是:1)幫助建模人員從碎片化的情報(bào)中提取有效信息,并集成到模型中;2)指導(dǎo)分析人員對(duì)情報(bào)進(jìn)行推導(dǎo),并將推導(dǎo)的依據(jù)和結(jié)論集成到模型中。以裝備運(yùn)用模型建模過(guò)程為例,其基本建模方法是首先分析裝備的職能任務(wù),構(gòu)建職能任務(wù)模型,然后通過(guò)職能任務(wù)對(duì)裝備行為和狀態(tài)屬性的需求來(lái)構(gòu)建裝備實(shí)體模型?？偟膩?lái)看,要依次經(jīng)過(guò)職能任務(wù)捕獲、任務(wù)目標(biāo)分析、任務(wù)場(chǎng)景捕獲、任務(wù)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)流程分析、行動(dòng)要素分析、狀態(tài)屬性捕獲、行為狀態(tài)屬性匯總七個(gè)步驟,如圖2所示。

前五個(gè)步驟是用于構(gòu)建職能任務(wù)模型,后兩個(gè)步驟是用于構(gòu)建裝備實(shí)體模型。整個(gè)過(guò)程是采用先需求分析后功能分析的建模思想,職能任務(wù)模型相當(dāng)于裝備的需求描述,裝備實(shí)體模型相當(dāng)于裝備的功能描述。前三個(gè)步驟主要是對(duì)情報(bào)內(nèi)容進(jìn)行查找和捕獲的過(guò)程,后四個(gè)步驟需要利用軍事和建模知識(shí)進(jìn)行推論。

圖2　裝備運(yùn)用模型建模過(guò)程

2　實(shí)例演繹

本文以某預(yù)警機(jī)為例,演繹其裝備運(yùn)用模型建模過(guò)程的七個(gè)步驟。

第一步:獲取裝備的職能任務(wù)

該步驟的關(guān)鍵是信息獲取,基本方法是研究裝備相關(guān)資料。

預(yù)警機(jī)的主要職能任務(wù)是預(yù)警探測(cè)和指揮引導(dǎo),如圖3所示。

圖3　預(yù)警機(jī)任務(wù)用例圖

第二步:獲取任務(wù)目標(biāo)

該步驟是對(duì)任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行分析,獲取任務(wù)的前置狀態(tài)空間和后置狀態(tài)空間。

以預(yù)警探測(cè)任務(wù)為例,該任務(wù)的目標(biāo)是獲取探測(cè)范圍內(nèi)敵方實(shí)體目標(biāo)信息和電磁目標(biāo)信息,并將信息傳送給信息的使用者[4]。如圖4所示。

圖4　任務(wù)的前置與后置狀態(tài)空間

第三步:獲取任務(wù)場(chǎng)景

該步驟是對(duì)任務(wù)進(jìn)行典型運(yùn)用場(chǎng)景分析,通過(guò)研究與裝備相關(guān)的典型作戰(zhàn)樣式下的軍事行動(dòng),捕獲該任務(wù)的特例,最終得到任務(wù)的用例實(shí)現(xiàn)視圖[5]。

如通過(guò)分析空襲作戰(zhàn)和防空作戰(zhàn)樣式,發(fā)現(xiàn)預(yù)警機(jī)執(zhí)行預(yù)警探測(cè)任務(wù)可能的運(yùn)用場(chǎng)景如圖5所示[6]。

圖5　預(yù)警探測(cè)用例實(shí)現(xiàn)視圖

第四步:分析得出任務(wù)場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)流程

該步驟是要描述任務(wù)在每一個(gè)特定場(chǎng)景中是如何實(shí)現(xiàn)的。

以空襲作戰(zhàn)前期的預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景為例。首先將場(chǎng)景特例帶入任務(wù)的前置與后置狀態(tài)空間,對(duì)狀態(tài)空間里的一些抽象概念進(jìn)行實(shí)例化,如表2所示,其中前置狀態(tài)空間中的3和4是由場(chǎng)景特例補(bǔ)充的狀態(tài)。

表2　預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景狀態(tài)空間

采用由后置狀態(tài)空間逆推到前置狀態(tài)空間的方式獲取任務(wù)的流程。如表3所示。

表3　預(yù)警探測(cè)任務(wù)流程

由狀態(tài)逆推過(guò)程得到的空襲作戰(zhàn)前期的預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)圖如圖6所示。

第五步:分析行動(dòng)執(zhí)行的條件、輸入輸出及交互關(guān)系等要素該步驟是對(duì)場(chǎng)景中捕獲的任務(wù)執(zhí)行者的行動(dòng)進(jìn)行描述。根據(jù)概念模型對(duì)行動(dòng)的定義,需要描述的內(nèi)容有名稱、類型、觸發(fā)條件、參數(shù)、反饋和交互對(duì)象等,最終得到行動(dòng)清單。

圖6　預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)圖

以空襲作戰(zhàn)前期的預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)圖中捕獲的預(yù)警機(jī)的行為為例,行動(dòng)清單如表4所示。

第六步:捕獲支持仿真的狀態(tài)屬性

步驟五大致給出了執(zhí)行行為所需的狀態(tài)屬性,步驟六主要是對(duì)這些狀態(tài)屬性進(jìn)行優(yōu)化整理,并進(jìn)一步詳細(xì)描述。

以空襲作戰(zhàn)前期的預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)圖中捕獲的預(yù)警機(jī)的行為為例,狀態(tài)屬性的詳細(xì)描述如表5所示。

第七步:組成裝備實(shí)體模型

該步驟是把該裝備所有任務(wù)場(chǎng)景中捕獲到的行為和狀態(tài)屬性進(jìn)行總結(jié)優(yōu)化,相同的和類似的行為或狀態(tài)屬性進(jìn)行合并,優(yōu)化行為和狀態(tài)屬性的命名,建立完整的裝備實(shí)體模型[7]。

表4　預(yù)警探測(cè)行動(dòng)清單

表5　預(yù)警探測(cè)場(chǎng)景狀態(tài)屬性

3　結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種利用概念建模思路來(lái)分析作戰(zhàn)對(duì)手戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法情報(bào)的方法,通過(guò)對(duì)情報(bào)的概念建模,可以把復(fù)雜的情報(bào)應(yīng)用需求簡(jiǎn)單化,情報(bào)處理過(guò)程規(guī)范化,情報(bào)產(chǎn)品數(shù)據(jù)化。該方法在作戰(zhàn)對(duì)手研究等課題中得到有效應(yīng)用,為作戰(zhàn)對(duì)手裝備實(shí)體建模和戰(zhàn)術(shù)行為建模提供了需求支持。未來(lái),可以以此項(xiàng)研究成果為基礎(chǔ),開發(fā)情報(bào)輔助分析系統(tǒng),提供數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)功能和可視化分析試圖,提供戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法情報(bào)概念模型的建模模板,使情報(bào)分析及應(yīng)用人員更加直觀、高效地利用情報(bào)資源。

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Information Analysis Method Based on Conceptual Modeling

HU Jun-jun,PAN Yi-jia,WANG Peng-peng

(Luoyang Electronic Equipment Test Center,Luoyang 471000,China)

By means of conceptual modeling aimed at tactics information from whom we fight,it will provide new ideas for information analysis.The thesis mainly introduces the model definition and modeling method of this kind of intelligence concept model.This method helps limit information search range,give focus,reduce workload,convert fragmentation of the original intelligence information to efficiently available information resources for the intelligence officers.It will service in the field of operational simulation,technical research,experimental training and other military areas.

conceptual modeling; information analysis; modeling method

1673-3819(2016)05-0032-04

2016-06-13

2016-07-04

胡軍軍(1985-),男,河南新安人,工程師,研究方向?yàn)殡娮訉?duì)抗。

潘毅佳(1982-),男,工程師。

王鵬鵬(1988-),男,工程師。

G351；TP391.1

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.006