基于概念建模的情报分析方法

胡军军,潘毅佳,王鹏鹏

(中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳　471000)



基于概念建模的情报分析方法

胡军军,潘毅佳,王鹏鹏

(中国洛阳电子装备试验中心,河南洛阳471000)

通过对作战对手战术战法类情报进行概念建模,为此类情报分析工作提供新的思路。这种基于概念建模的情报分析方法,可为情报人员限定信息搜寻范围,明确搜寻重点,减少工作量,将碎片化的原始情报信息较为快捷地转化为可高效应用的情报资源,服务于作战仿真、技术研究、试验训练等军事领域。

概念建模;情报分析;建模方法

对作战对手战术战法的情报分析在作战对手研究中向来是个难点问题,原因有:1)情报自身的复杂性,其涵盖内容广泛,信息量极大,既包含力量编成、装备能力等静态信息,又包含任务流程、行动交互等动态过程,以及军事规则、自然规律等约束条件;2)情报分析属于二次翻译,既要准确理解原始情报,又要恰当地进行推论,对表述要求很高;3)对情报的管理应用难度较大,由于情报来源的多样性和数据的不完整性,在存储、检索、查询等方面面临诸多困难。

为解决这三个难题,在参考美军使命空间功能描述建模思想的基础上[1-2],本文针对作战对手战术战法情报的处理,提出了一种基于概念建模的情报分析方法,包含三个步骤:一是定义战术战法概念模型,以结构化的形式表现作战对手战术战法的要素,通过对要素的分解,使其内涵能满足情报应用需求,这一过程是为了把复杂问题简单化;二是制定技术框架,通过制定建模方法、词典和模板,帮助建模人员能规范地进行概念模型开发,这一过程是把处理过程规范化;三是建立战术战法库,运用非关系型数据库技术对模型产品进行存储和查询,这一过程是把情报产品数据化,提高情报的应用性和可操作性。本文主要介绍其中的模型定义方法和建模方法。

1　概念建模方法

1.1模型定义

概念模型在解决问题的全过程中是一个中间产品,它起到承上启下的作用。对概念模型进行定义主要是一个概念分解的过程,通过对概念的层层分解,构建研究对象的概念树[3]。其中,涉及两个关键问题:一个是如何对概念进行分解，即从哪些方面对概念进行描述。另一个是要分解到什么程度，即概念是否需要继续分解的判断标准。对于第一个问题,主要由专业人员针对要研究的问题,运用掌握的专业知识和经验对概念进行分解。对于第二个问题,首先要考虑情报的主要应用方是谁,由情报应用方来判定合适的分解程度,以便后续应用。概念建模后续处理方式可分为仿真应用和实物应用,通常情况下仿真应用对模型的要求高于实物应用,因此,本文在对战术战法概念模型进行定义的时候主要考虑仿真需求。

本文研究的战术战法情报主要分为装备运用类和作战行动类。以装备运用模型的定义为例,当某种装备被生产出来一直到退役,在其全生命周期里,一定会被赋予明确的职能任务,研究其装备运用,就是要搞清楚它有哪些职能任务,以及怎样实现这些职能任务。本文首先对装备运用这个顶层概念进行分解,然后逐层判断,对不满足仿真需求的子概念继续分解,直到所有的子概念均能满足仿真需求为止,分解过程如表1所示。

表1　装备运用模型定义过程

最终,通过该方法定义的装备运用模型概念树如图1所示。职能任务主要由任务目标和实现场景进行描述,实现场景是装备在特定作战场景中的运用方式。以预警机为例,它的职能任务包括预警探测、指挥引导和中继通信,预警探测在制压作战和防空作战这两种场景中均得到运用。实现场景主要由场景实现图、行动和规则三方面进行描述,场景实现图描述任务流程,行动时描述各项动作的具体细节,规则描述该场景的约束条件。

图1　装备运用模型定义

1.2建模方法

建模方法是帮助和规范我们进行概念模型开发的方法步骤[3]。主要作用是:1)帮助建模人员从碎片化的情报中提取有效信息,并集成到模型中;2)指导分析人员对情报进行推导,并将推导的依据和结论集成到模型中。以装备运用模型建模过程为例,其基本建模方法是首先分析装备的职能任务,构建职能任务模型,然后通过职能任务对装备行为和状态属性的需求来构建装备实体模型。总的来看,要依次经过职能任务捕获、任务目标分析、任务场景捕获、任务场景实现流程分析、行动要素分析、状态属性捕获、行为状态属性汇总七个步骤,如图2所示。

前五个步骤是用于构建职能任务模型,后两个步骤是用于构建装备实体模型。整个过程是采用先需求分析后功能分析的建模思想,职能任务模型相当于装备的需求描述,装备实体模型相当于装备的功能描述。前三个步骤主要是对情报内容进行查找和捕获的过程,后四个步骤需要利用军事和建模知识进行推论。

图2　装备运用模型建模过程

2　实例演绎

本文以某预警机为例,演绎其装备运用模型建模过程的七个步骤。

第一步:获取装备的职能任务

该步骤的关键是信息获取,基本方法是研究装备相关资料。

预警机的主要职能任务是预警探测和指挥引导,如图3所示。

图3　预警机任务用例图

第二步:获取任务目标

该步骤是对任务目标进行分析,获取任务的前置状态空间和后置状态空间。

以预警探测任务为例,该任务的目标是获取探测范围内敌方实体目标信息和电磁目标信息,并将信息传送给信息的使用者[4]。如图4所示。

图4　任务的前置与后置状态空间

第三步:获取任务场景

该步骤是对任务进行典型运用场景分析,通过研究与装备相关的典型作战样式下的军事行动,捕获该任务的特例,最终得到任务的用例实现视图[5]。

如通过分析空袭作战和防空作战样式,发现预警机执行预警探测任务可能的运用场景如图5所示[6]。

图5　预警探测用例实现视图

第四步:分析得出任务场景的实现流程

该步骤是要描述任务在每一个特定场景中是如何实现的。

以空袭作战前期的预警探测场景为例。首先将场景特例带入任务的前置与后置状态空间,对状态空间里的一些抽象概念进行实例化,如表2所示,其中前置状态空间中的3和4是由场景特例补充的状态。

表2　预警探测场景状态空间

采用由后置状态空间逆推到前置状态空间的方式获取任务的流程。如表3所示。

表3　预警探测任务流程

由状态逆推过程得到的空袭作战前期的预警探测场景实现图如图6所示。

第五步:分析行动执行的条件、输入输出及交互关系等要素该步骤是对场景中捕获的任务执行者的行动进行描述。根据概念模型对行动的定义,需要描述的内容有名称、类型、触发条件、参数、反馈和交互对象等,最终得到行动清单。

图6　预警探测场景实现图

以空袭作战前期的预警探测场景实现图中捕获的预警机的行为为例,行动清单如表4所示。

第六步:捕获支持仿真的状态属性

步骤五大致给出了执行行为所需的状态属性,步骤六主要是对这些状态属性进行优化整理,并进一步详细描述。

以空袭作战前期的预警探测场景实现图中捕获的预警机的行为为例,状态属性的详细描述如表5所示。

第七步:组成装备实体模型

该步骤是把该装备所有任务场景中捕获到的行为和状态属性进行总结优化,相同的和类似的行为或状态属性进行合并,优化行为和状态属性的命名,建立完整的装备实体模型[7]。

表4　预警探测行动清单

表5　预警探测场景状态属性

3　结束语

本文介绍了一种利用概念建模思路来分析作战对手战术战法情报的方法,通过对情报的概念建模,可以把复杂的情报应用需求简单化,情报处理过程规范化,情报产品数据化。该方法在作战对手研究等课题中得到有效应用,为作战对手装备实体建模和战术行为建模提供了需求支持。未来,可以以此项研究成果为基础,开发情报辅助分析系统,提供数据分类统计功能和可视化分析试图,提供战术战法情报概念模型的建模模板,使情报分析及应用人员更加直观、高效地利用情报资源。

[1]秦龙.FDMS开发过程模型及技术框架研究[D].长沙：国防科学技术大学,2009.

[2]张琦,王达,黄柯棣.使命空间模型研究初步[J].系统仿真学报,2004,22(4):2378-2380.

[3]薛青.装备作战仿真基础[M].北京:国防工业出版社,2010:38-42.

[4]车皓阳,杨眉.UML面向对象建模与设计[M].北京:人民邮电出版社,2006:57-59.

[5]胡剑文,胡晓峰,朱莉莉.武器装备体系概念建模与分析验证[J].系统仿真学报,2006,18(12):3630-3633.

[6]邹志刚,刘付显,夏璐.基于对抗的防空体系结构演化性概念建模[J].现代防御技术,2013,41(4):5-10.

[7]曹晓东,王杏林.概念建模[M].北京:国防工业出版社,2007:152-156.

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

胡军军(1985-),男,河南新安人,工程师,研究方向为电子对抗。

潘毅佳(1982-),男,工程师。

王鹏鹏(1988-),男,工程师。

G351；TP391.1

ADOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.05.006