面向任務的信息分發技術研究*

錢曉堅　梁　艷

(中國電子科技集團公司第二十八研究所　南京　210007)

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面向任務的信息分發技術研究*

錢曉堅梁艷

(中國電子科技集團公司第二十八研究所南京210007)

摘要信息分發技術經常運用在軍事信息系統中，是戰場態勢信息分發的關鍵技術。論文主要討論利用信息需求分析、動態訂單等方法，研究實現準確信息分發的技術。

關鍵詞信息分發; 面向任務; 任務特征; 動態訂單

Class NumberTP393

1引言

現代戰爭是信息化的戰爭，戰場環境已擴展到地、海、空、天和賽博網絡多個空間維度，各個作戰單位、甚至是一件武器裝備都在通信網絡的支持下不斷進行著信息交換，每個單位既可能是信息的消費者，也可能是信息的提供者，戰場信息量呈幾何級數增長，能否迅速準確地獲取有效信息，并將其在合適的時間發送給合適的用戶[1]，成為打贏戰爭的關鍵。本文研究的面向任務的信息分發技術，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，從而實現準確有效的信息分發。

2傳統信息分發的問題

信息分發是根據作戰需要，以實用和最有效的方式為各個作戰單元和作戰要素提供信息訪問和傳送的能力[2],是指揮系統各節點間實現信息交換和共享的主要手段。訂閱分發是實現信息按需服務的常用手段[3]，信息分發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行統一分類和編目，并將目錄發布，信息用戶根據信息目錄進行按類型訂閱，或者多種類型組合成主題進行訂閱[4]。

這種信息分發方法能夠基本滿足用戶對信息的需求，但應用在快節奏的現代戰場上尚存在以下幾個問題：

1) 信息分發精準度不夠：正確性是信息分發的首要需求，即將正確的信息發送給正確的用戶[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據，但因為戰場環境的信息量巨大，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一步進行挑選過濾，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。戰場態勢瞬息萬變，用戶信息需求也會隨其不斷改變，傳統的分發方式需要人工從信息目錄中進行篩選訂閱，其時效性必然無法跟上戰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) 信息對用戶作戰任務的保障性不夠：采用分類或主題訂閱方式，僅能從信息本身的分類角度進行選用，無法反映用戶作戰過程中為完成任務而產生的信息需求[7]。隨著作戰進程的推進，戰場環境在不斷變化，用戶任務內容和狀態也處于調整變化中，相應的信息需求也是動態變化的，一般的分發方式已不能滿足用戶執行任務的要求。

3解決方法

針對一般信息分發方法的不足，本文設計一種面向任務的信息分發技術，用于滿足用戶規劃和執行作戰任務中不斷變化的信息需求，實現信息的準確分發。美軍GIG全球信息柵格系統中指出：信息分發管理是根據用戶對信息需求和指揮人員的作戰需要，在可用資源、基礎設施可用性、安全政策確定的信息流等基礎上，以所希望的模式向指揮人員、戰斗人員提供信息的認知、訪問、遞交等一系列相關過程[8]，信息分發的過程與指揮人員本身的情況特征和其作戰任務是密切關聯的。

面向任務的信息分發技術從用戶所承擔任務的角度出發，通過建立任務信息需求分析模型，實現對用戶任務狀態下的信息需求分析，形成動態化的用戶需求信息訂單；信息服務中心根據動態化訂單對用戶進行動態保障，最大限度地滿足用戶執行任務的信息需求。

面向任務的信息分發運行流程如圖 1所示，主要包括“確定任務”→“需求分析”→“形成訂單”→“信息分發”共四個基本步驟。“確定任務”是用戶確定其具體任務要求的過程，“需求分析”是用戶根據任務情況進行所需信息的分析過程，“形成訂單”是將需求分析的結果規范成信息訂單的過程，“信息分發”是信息服務中心根據訂單向用戶分發信息的過程。

用戶執行任務是一個動態推進的過程，任務的內容和狀態會隨著作戰形式的變化而改變，其信息需求也將隨之發生變化，單輪次的信息分發流程無法滿足其動態任務的信息需求，需要采用多輪次循環的方式，動態的進行信息分發保障流程，不斷根據任務執行情況向用戶提供實時的信息保障。

圖1　系統總體設計框圖

這種根據任務情況螺旋式推進進行信息分發保障的方式，能夠有效解決一般信息分發技術存在的任務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”中相關的關鍵技術則能有效提高信息分發的精準度。

3.1需求分析

信息需求分析是實現準確信息分發的前提，一般的信息分發主要是通過用戶腦力思維分析，并結合其相關的經驗知識，確定相關訂閱條件，實現對信息的訂閱。這種方式主要依靠用戶個人能力來實現對信息需求的有效分析。本技術所用的需求分析步驟，采用一種規則匹配的方式來實現任務需求的自動化分析，并通過一種多維度需求分析方法來提高需求分析的準確度。

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

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

3.2形成訂單

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

動態訂單在一般訂單的基礎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域等基本屬性。動態訂單能夠在不同的時間片段內描述不同的信息需求，從而滿足用戶執行任務過程中狀態、空間、時間等變化而產生的信息需求變化。動態訂單包括規劃訂單和實時修正訂單兩個部分。

規劃訂單是指根據用戶計劃，對預先規劃而尚未執行的任務進行需求分析，生成的與任務規劃進展過程所對應的訂單，包含了任務計劃中在多個時間階段的信息需求情況。用戶按照計劃執行任務，信息保障單位按照規劃訂單對用戶進行信息保障。

實時修正訂單是根據用戶實際計劃執行情況，對原有規劃訂單進行調整和修正而產生的訂單。用戶實際執行計劃過程與原計劃出現產生偏差，原定信息需求已不能滿足當前任務執行情況時，需要對原有規劃訂單進行修正，信息保障單位根據實時修正訂單調整信息分發內容，實現對用戶任務實時的信息保障。

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

4關鍵技術

準確掌握用戶信息需求是信息分發最為重要的工作[9]，快速有效的信息需求分析則是實現準確信息分發的關鍵。面向任務的信息需求分析是本技術的核心步驟，其主要包括任務信息需求分析模型和多維度信息需求分析方法兩項關鍵的子技術。

4.1任務信息需求分析模型

任務信息需求分析模型是信息需求分析的關鍵技術，主要包括任務特征與要求分解和要求分解、信息分類和需求規則匹配與分析三個部分，模型結構如圖 2所示。

任務特征與要求分解模塊負責完成任務的特征分解和相關要求分解。任務特征用于描述任務相關的屬性特點，一般包括任務單位屬性、任務類型屬性、任務對象屬性等，每條屬性或多條屬性的組合能夠對應一定的信息需求類別或條件。相關要求用于描述任務的相關要求或限定，一般包括時間要求、資源消耗要求、任務效果要求等，任務相關要求能夠在綜合需求分析時通過權值的方式影響最終分析結果。

圖2　任務信息需求分析模型結構示意圖

需求匹配則是通過設定的規則，將任務屬性條目和分類信息條目進行匹配，并根據任務相關要求確定計算參數的權值，最終利用多維度信息需求分析方法計算得到相關信息需求，形成用戶信息訂單。

4.2多維度信息需求分析方法

任務信息需求分析是一個動態化的過程，需要隨任務的狀態變化而調整其對信息的需求。任務對信息的需求一般包含多個方面的多種類型，在任務環境數據化的背景情況下，檢索產生信息的數據量將會非常龐大，需要一個有效的方法能夠分析得到任務最需要的信息，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。用戶執行任務對信息的需求會隨任務情況的變化而調整，存在多種不同的決策傾向維度，如完成時間優先、資源消耗最少優先、達成目的效果最大優先等，每個維度可能對應多條任務特征與信息分類匹配規則。針對這種情況，本文采用逼近理想解排序法(TOPSIS法)[10]對任務整體信息需求進行求解。

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

(1)

每個分析維度的每條對照規則存在需求強度的權重，生成如式(2)所示經過加權的需求矩陣。

(2)

其中xij=wjzij(i=1,2，…,n;j=1,2,…,m)，wj為第j條規則的權重，zij為歸一化后對應的uij規則值。

運用TOPSIS方法對需求進行多維排序。將加入權重后的評估值依據理想解求解方法求出參數指標的理想解和負理想解。對于成本型參數指標，取最小值為理想解，最大值為負理想解，對于效益型參數指標，取最大值為理想解，最小值為負理想解。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理想點的距離信息對多個需求方案Ci進行排序，選出盡可能接近理想點又遠離負理想點的最優方案[11]。通過該方法的計算，可得到一定條件下相對最為準確信息需求集合。

多維度需求分析技術的核心思想是認可任務變化導致的信息需求差異，采用多個角度分析同一任務不同情況下的具體的信息需求，支持通過權重參數的調整反映當前任務的狀態情況，從而得到更準確、更能真正反映任務需求的信息內容。

5系統應用分析

面向任務的信息分發技術采用相對標準化的規則和方法保障信息的快速訂閱，幫助用戶實現有效準確的信息分發與獲取。但其實現的是普適規則下的信息需求分析，戰場情況瞬息萬變，作戰指揮仍然以體現指揮員意志為根本，這種技術并不能替代指揮員實現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行指揮作業。

面向任務的信息分發技術可應用在信息服務中心，作為其面向各種用戶進行有效信息保障的技術手段。技術的核心部分在于信息需求分析，通過對用戶及其任務的相關特征分析實現更為準確的信息需求定位。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內，只能在用戶本身數據和中心信息目錄的支持下進行分析，結果準確度較低，但只向中心提交分析結果(即訂單)，因此不易暴露用戶隱私信息，安全性較高。

服務中心集中部署方式把信息需求分析模塊部署在服務中心系統內，可利用中心大量數據進行需求分析，其結果更為準確、智能化水平較高、用戶使用體驗較好，但需要大量的用戶數據，可能包括用戶的位置、業務類型、任務內容等多種敏感信息，在安全保密和隱私保護方面存在一定的不足。

6結語

信息系統的發展呈現服務化和集中化的趨勢，用戶終端趨于小型化，通過服務中心強大的能力支持，能夠實現各類的服務保障。運用面向任務的信息分發技術，能夠大大增強信息服務中心的保障能力，實現信息保障的精準化、快速化和智能化，進一步提高信息系統的作戰指揮效能。

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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：指揮信息系統總體。梁艷，女，工程師，研究方向：指揮信息系統總體。

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