面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)研究*

錢曉堅　梁　艷

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所　南京　210007)

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面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)研究*

錢曉堅梁艷

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所南京210007)

摘要信息分發(fā)技術(shù)經(jīng)常運用在軍事信息系統(tǒng)中，是戰(zhàn)場態(tài)勢信息分發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。論文主要討論利用信息需求分析、動態(tài)訂單等方法，研究實現(xiàn)準(zhǔn)確信息分發(fā)的技術(shù)。

關(guān)鍵詞信息分發(fā); 面向任務(wù); 任務(wù)特征; 動態(tài)訂單

Class NumberTP393

1引言

現(xiàn)代戰(zhàn)爭是信息化的戰(zhàn)爭，戰(zhàn)場環(huán)境已擴(kuò)展到地、海、空、天和賽博網(wǎng)絡(luò)多個空間維度，各個作戰(zhàn)單位、甚至是一件武器裝備都在通信網(wǎng)絡(luò)的支持下不斷進(jìn)行著信息交換，每個單位既可能是信息的消費者，也可能是信息的提供者，戰(zhàn)場信息量呈幾何級數(shù)增長，能否迅速準(zhǔn)確地獲取有效信息，并將其在合適的時間發(fā)送給合適的用戶[1]，成為打贏戰(zhàn)爭的關(guān)鍵。本文研究的面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)，通過利用信息用戶的身份特征和行為特征分析方法，來提高信息需求分析的命中率，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確有效的信息分發(fā)。

2傳統(tǒng)信息分發(fā)的問題

信息分發(fā)是根據(jù)作戰(zhàn)需要，以實用和最有效的方式為各個作戰(zhàn)單元和作戰(zhàn)要素提供信息訪問和傳送的能力[2],是指揮系統(tǒng)各節(jié)點間實現(xiàn)信息交換和共享的主要手段。訂閱分發(fā)是實現(xiàn)信息按需服務(wù)的常用手段[3]，信息分發(fā)一般采用分類訂閱或主題訂閱的模式，即由信息管理者對集中管控的信息進(jìn)行統(tǒng)一分類和編目，并將目錄發(fā)布，信息用戶根據(jù)信息目錄進(jìn)行按類型訂閱，或者多種類型組合成主題進(jìn)行訂閱[4]。

這種信息分發(fā)方法能夠基本滿足用戶對信息的需求，但應(yīng)用在快節(jié)奏的現(xiàn)代戰(zhàn)場上尚存在以下幾個問題：

1) 信息分發(fā)精準(zhǔn)度不夠：正確性是信息分發(fā)的首要需求，即將正確的信息發(fā)送給正確的用戶[5]。采用分類或主題訂閱，只能從粗粒度的范疇實現(xiàn)對信息的定向獲取，采用這種方式雖然能夠幫助用戶篩選出一定量的數(shù)據(jù)，但因為戰(zhàn)場環(huán)境的信息量巨大，用戶仍將面對大量的信息沖擊和干擾，需要通過人工的方式進(jìn)一步進(jìn)行挑選過濾，從而增加了用戶的工作量，降低了用戶信息處理效率，并影響用戶對局勢的快速判斷。

2) 信息主題時效性較差：信息分發(fā)需充分考慮時效性[6]。采用分類或主題訂閱方式，不能滿足用戶的時效性需求。戰(zhàn)場態(tài)勢瞬息萬變，用戶信息需求也會隨其不斷改變，傳統(tǒng)的分發(fā)方式需要人工從信息目錄中進(jìn)行篩選訂閱，其時效性必然無法跟上戰(zhàn)場局勢的變化以及引起的信息需求變化，從而使用戶無法及時獲取到需要的信息。

3) 信息對用戶作戰(zhàn)任務(wù)的保障性不夠：采用分類或主題訂閱方式，僅能從信息本身的分類角度進(jìn)行選用，無法反映用戶作戰(zhàn)過程中為完成任務(wù)而產(chǎn)生的信息需求[7]。隨著作戰(zhàn)進(jìn)程的推進(jìn)，戰(zhàn)場環(huán)境在不斷變化，用戶任務(wù)內(nèi)容和狀態(tài)也處于調(diào)整變化中，相應(yīng)的信息需求也是動態(tài)變化的，一般的分發(fā)方式已不能滿足用戶執(zhí)行任務(wù)的要求。

3解決方法

針對一般信息分發(fā)方法的不足，本文設(shè)計一種面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)，用于滿足用戶規(guī)劃和執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)中不斷變化的信息需求，實現(xiàn)信息的準(zhǔn)確分發(fā)。美軍GIG全球信息柵格系統(tǒng)中指出：信息分發(fā)管理是根據(jù)用戶對信息需求和指揮人員的作戰(zhàn)需要，在可用資源、基礎(chǔ)設(shè)施可用性、安全政策確定的信息流等基礎(chǔ)上，以所希望的模式向指揮人員、戰(zhàn)斗人員提供信息的認(rèn)知、訪問、遞交等一系列相關(guān)過程[8]，信息分發(fā)的過程與指揮人員本身的情況特征和其作戰(zhàn)任務(wù)是密切關(guān)聯(lián)的。

面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)從用戶所承擔(dān)任務(wù)的角度出發(fā)，通過建立任務(wù)信息需求分析模型，實現(xiàn)對用戶任務(wù)狀態(tài)下的信息需求分析，形成動態(tài)化的用戶需求信息訂單；信息服務(wù)中心根據(jù)動態(tài)化訂單對用戶進(jìn)行動態(tài)保障，最大限度地滿足用戶執(zhí)行任務(wù)的信息需求。

面向任務(wù)的信息分發(fā)運行流程如圖 1所示，主要包括“確定任務(wù)”→“需求分析”→“形成訂單”→“信息分發(fā)”共四個基本步驟。“確定任務(wù)”是用戶確定其具體任務(wù)要求的過程，“需求分析”是用戶根據(jù)任務(wù)情況進(jìn)行所需信息的分析過程，“形成訂單”是將需求分析的結(jié)果規(guī)范成信息訂單的過程，“信息分發(fā)”是信息服務(wù)中心根據(jù)訂單向用戶分發(fā)信息的過程。

用戶執(zhí)行任務(wù)是一個動態(tài)推進(jìn)的過程，任務(wù)的內(nèi)容和狀態(tài)會隨著作戰(zhàn)形式的變化而改變，其信息需求也將隨之發(fā)生變化，單輪次的信息分發(fā)流程無法滿足其動態(tài)任務(wù)的信息需求，需要采用多輪次循環(huán)的方式，動態(tài)的進(jìn)行信息分發(fā)保障流程，不斷根據(jù)任務(wù)執(zhí)行情況向用戶提供實時的信息保障。

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

這種根據(jù)任務(wù)情況螺旋式推進(jìn)進(jìn)行信息分發(fā)保障的方式，能夠有效解決一般信息分發(fā)技術(shù)存在的任務(wù)保障性差和時效性差的問題。整個流程中“需求分析”和“形成訂單”是最為重要的兩個步驟，“需求分析”中相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)則能有效提高信息分發(fā)的精準(zhǔn)度。

3.1需求分析

信息需求分析是實現(xiàn)準(zhǔn)確信息分發(fā)的前提，一般的信息分發(fā)主要是通過用戶腦力思維分析，并結(jié)合其相關(guān)的經(jīng)驗知識，確定相關(guān)訂閱條件，實現(xiàn)對信息的訂閱。這種方式主要依靠用戶個人能力來實現(xiàn)對信息需求的有效分析。本技術(shù)所用的需求分析步驟，采用一種規(guī)則匹配的方式來實現(xiàn)任務(wù)需求的自動化分析，并通過一種多維度需求分析方法來提高需求分析的準(zhǔn)確度。

規(guī)則匹配的方式首先建立一個任務(wù)信息需求分析模型，通過該模型將任務(wù)特征和待訂閱的信息進(jìn)行規(guī)則化分解，細(xì)化為不同的任務(wù)特征屬性和信息分類。每條任務(wù)特征屬性存在一定類型的信息需求對照關(guān)系，形成系列的特征屬性與信息分類的對照規(guī)則。通過模型對任務(wù)的分析，能夠形成信息需求分析結(jié)果。例如：一個百人級別的通信保障團(tuán)隊，在山林地區(qū)執(zhí)行通信保障任務(wù)。該種情況可以分解為多個任務(wù)相關(guān)的特征屬性，包括用戶級別(百人)、用戶專業(yè)(通信)、任務(wù)類別(通信保障)、任務(wù)環(huán)境(山林地區(qū))等等，分別對應(yīng)得到多個信息訂閱需求條件。例如通過用戶級別、用戶專業(yè)和用戶任務(wù)地點對應(yīng)得到需求信息的地理區(qū)域范圍條件，通過任務(wù)類別對應(yīng)得到地形地貌和氣象需求條件，通過保障對象對應(yīng)得到重點保障地域條件等。

同時任務(wù)還存在完成要求，可能是完成時間最少優(yōu)先、達(dá)成目的效果最大優(yōu)先，或者是資源消耗最小優(yōu)先等，不同的要求同樣會對信息需求產(chǎn)生影響。需求分析過程中還需運用多維度需求分析方法，通過相關(guān)條件影響的加權(quán)計算與分析，形成更為準(zhǔn)確的需求分析結(jié)果。

3.2形成訂單

信息訂單是信息需求分析的成果，信息中心依據(jù)訂單完成對用戶的信息分發(fā)。訂單一般包含用戶所需信息的分類和區(qū)域范圍等相關(guān)屬性，本技術(shù)所用的是一種動態(tài)訂單。

動態(tài)訂單在一般訂單的基礎(chǔ)上增加了時間維度屬性，將信息需求按照時間劃分為多個片段，每個片段可包含獨立的信息類型和區(qū)域等基本屬性。動態(tài)訂單能夠在不同的時間片段內(nèi)描述不同的信息需求，從而滿足用戶執(zhí)行任務(wù)過程中狀態(tài)、空間、時間等變化而產(chǎn)生的信息需求變化。動態(tài)訂單包括規(guī)劃訂單和實時修正訂單兩個部分。

規(guī)劃訂單是指根據(jù)用戶計劃，對預(yù)先規(guī)劃而尚未執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行需求分析，生成的與任務(wù)規(guī)劃進(jìn)展過程所對應(yīng)的訂單，包含了任務(wù)計劃中在多個時間階段的信息需求情況。用戶按照計劃執(zhí)行任務(wù)，信息保障單位按照規(guī)劃訂單對用戶進(jìn)行信息保障。

實時修正訂單是根據(jù)用戶實際計劃執(zhí)行情況，對原有規(guī)劃訂單進(jìn)行調(diào)整和修正而產(chǎn)生的訂單。用戶實際執(zhí)行計劃過程與原計劃出現(xiàn)產(chǎn)生偏差，原定信息需求已不能滿足當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行情況時，需要對原有規(guī)劃訂單進(jìn)行修正，信息保障單位根據(jù)實時修正訂單調(diào)整信息分發(fā)內(nèi)容，實現(xiàn)對用戶任務(wù)實時的信息保障。

通過組合運用規(guī)劃訂單和實時修正訂單，能夠更為有效地對用戶進(jìn)行實時信息保障，幫助其更好地完成任務(wù)。

4關(guān)鍵技術(shù)

準(zhǔn)確掌握用戶信息需求是信息分發(fā)最為重要的工作[9]，快速有效的信息需求分析則是實現(xiàn)準(zhǔn)確信息分發(fā)的關(guān)鍵。面向任務(wù)的信息需求分析是本技術(shù)的核心步驟，其主要包括任務(wù)信息需求分析模型和多維度信息需求分析方法兩項關(guān)鍵的子技術(shù)。

4.1任務(wù)信息需求分析模型

任務(wù)信息需求分析模型是信息需求分析的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括任務(wù)特征與要求分解和要求分解、信息分類和需求規(guī)則匹配與分析三個部分，模型結(jié)構(gòu)如圖 2所示。

任務(wù)特征與要求分解模塊負(fù)責(zé)完成任務(wù)的特征分解和相關(guān)要求分解。任務(wù)特征用于描述任務(wù)相關(guān)的屬性特點，一般包括任務(wù)單位屬性、任務(wù)類型屬性、任務(wù)對象屬性等，每條屬性或多條屬性的組合能夠?qū)?yīng)一定的信息需求類別或條件。相關(guān)要求用于描述任務(wù)的相關(guān)要求或限定，一般包括時間要求、資源消耗要求、任務(wù)效果要求等，任務(wù)相關(guān)要求能夠在綜合需求分析時通過權(quán)值的方式影響最終分析結(jié)果。

圖2　任務(wù)信息需求分析模型結(jié)構(gòu)示意圖

需求匹配則是通過設(shè)定的規(guī)則，將任務(wù)屬性條目和分類信息條目進(jìn)行匹配，并根據(jù)任務(wù)相關(guān)要求確定計算參數(shù)的權(quán)值，最終利用多維度信息需求分析方法計算得到相關(guān)信息需求，形成用戶信息訂單。

4.2多維度信息需求分析方法

任務(wù)信息需求分析是一個動態(tài)化的過程，需要隨任務(wù)的狀態(tài)變化而調(diào)整其對信息的需求。任務(wù)對信息的需求一般包含多個方面的多種類型，在任務(wù)環(huán)境數(shù)據(jù)化的背景情況下，檢索產(chǎn)生信息的數(shù)據(jù)量將會非常龐大，需要一個有效的方法能夠分析得到任務(wù)最需要的信息，多維度信息需求分析方法主要用于解決此問題。

多維度信息需求分析方法是一種基于多角度需求方案情況下的評估方法。用戶執(zhí)行任務(wù)對信息的需求會隨任務(wù)情況的變化而調(diào)整，存在多種不同的決策傾向維度，如完成時間優(yōu)先、資源消耗最少優(yōu)先、達(dá)成目的效果最大優(yōu)先等，每個維度可能對應(yīng)多條任務(wù)特征與信息分類匹配規(guī)則。針對這種情況，本文采用逼近理想解排序法(TOPSIS法)[10]對任務(wù)整體信息需求進(jìn)行求解。

將多個維度的信息需求規(guī)則關(guān)系建立如式(1)所示的矩陣U。其中n為任務(wù)需求分析維度數(shù)量，m為任務(wù)需求對照規(guī)則數(shù)量。

(1)

每個分析維度的每條對照規(guī)則存在需求強(qiáng)度的權(quán)重，生成如式(2)所示經(jīng)過加權(quán)的需求矩陣。

(2)

其中xij=wjzij(i=1,2，…,n;j=1,2,…,m)，wj為第j條規(guī)則的權(quán)重，zij為歸一化后對應(yīng)的uij規(guī)則值。

運用TOPSIS方法對需求進(jìn)行多維排序。將加入權(quán)重后的評估值依據(jù)理想解求解方法求出參數(shù)指標(biāo)的理想解和負(fù)理想解。對于成本型參數(shù)指標(biāo)，取最小值為理想解，最大值為負(fù)理想解，對于效益型參數(shù)指標(biāo)，取最大值為理想解，最小值為負(fù)理想解。得到：

計算每個解對正理想解的相對接近度：

利用備選需求與理想點和負(fù)理想點的距離信息對多個需求方案Ci進(jìn)行排序，選出盡可能接近理想點又遠(yuǎn)離負(fù)理想點的最優(yōu)方案[11]。通過該方法的計算，可得到一定條件下相對最為準(zhǔn)確信息需求集合。

多維度需求分析技術(shù)的核心思想是認(rèn)可任務(wù)變化導(dǎo)致的信息需求差異，采用多個角度分析同一任務(wù)不同情況下的具體的信息需求，支持通過權(quán)重參數(shù)的調(diào)整反映當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)情況，從而得到更準(zhǔn)確、更能真正反映任務(wù)需求的信息內(nèi)容。

5系統(tǒng)應(yīng)用分析

面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)采用相對標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)則和方法保障信息的快速訂閱，幫助用戶實現(xiàn)有效準(zhǔn)確的信息分發(fā)與獲取。但其實現(xiàn)的是普適規(guī)則下的信息需求分析，戰(zhàn)場情況瞬息萬變，作戰(zhàn)指揮仍然以體現(xiàn)指揮員意志為根本，這種技術(shù)并不能替代指揮員實現(xiàn)所有的信息需求分析工作，只能作為一種有效的手段輔助其更好地進(jìn)行指揮作業(yè)。

面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)可應(yīng)用在信息服務(wù)中心，作為其面向各種用戶進(jìn)行有效信息保障的技術(shù)手段。技術(shù)的核心部分在于信息需求分析，通過對用戶及其任務(wù)的相關(guān)特征分析實現(xiàn)更為準(zhǔn)確的信息需求定位。信息需求分析模塊存在兩種部署方式，分別是用戶端分散部署和服務(wù)中心集中部署。

用戶端分散部署模式把信息需求分析模塊部署在用戶端系統(tǒng)內(nèi)，只能在用戶本身數(shù)據(jù)和中心信息目錄的支持下進(jìn)行分析，結(jié)果準(zhǔn)確度較低，但只向中心提交分析結(jié)果(即訂單)，因此不易暴露用戶隱私信息，安全性較高。

服務(wù)中心集中部署方式把信息需求分析模塊部署在服務(wù)中心系統(tǒng)內(nèi)，可利用中心大量數(shù)據(jù)進(jìn)行需求分析，其結(jié)果更為準(zhǔn)確、智能化水平較高、用戶使用體驗較好，但需要大量的用戶數(shù)據(jù)，可能包括用戶的位置、業(yè)務(wù)類型、任務(wù)內(nèi)容等多種敏感信息，在安全保密和隱私保護(hù)方面存在一定的不足。

6結(jié)語

信息系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)服務(wù)化和集中化的趨勢，用戶終端趨于小型化，通過服務(wù)中心強(qiáng)大的能力支持，能夠?qū)崿F(xiàn)各類的服務(wù)保障。運用面向任務(wù)的信息分發(fā)技術(shù)，能夠大大增強(qiáng)信息服務(wù)中心的保障能力，實現(xiàn)信息保障的精準(zhǔn)化、快速化和智能化，進(jìn)一步提高信息系統(tǒng)的作戰(zhàn)指揮效能。

參 考 文 獻(xiàn)

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收稿日期：2016年1月7日,修回日期：2016年2月25日

作者簡介：錢曉堅，男，工程師，研究方向：指揮信息系統(tǒng)總體。梁艷，女，工程師，研究方向：指揮信息系統(tǒng)總體。

中圖分類號TP393

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.07.004

Information Distribution Technology for Mission Planning

QIAN XiaojianLIANG Yan

(The 28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Nanjing210007)

AbstractInformation distribution technology is often used in C4ISR System. It is a key technology in situation distributioning.The paper discusses the use of requirementanalysis and dynamic order for researching information distribution technology.

Key Wordsinformation distribution, mission planning, mission character, dynamic order