基于改進型VIKOR的無人作戰(zhàn)情報支援優(yōu)選模型

邵鑫鴻,岳振軍,羅建翔

(解放軍理工大學 通信工程學院，南京 210007)

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基于改進型VIKOR的無人作戰(zhàn)情報支援優(yōu)選模型

邵鑫鴻,岳振軍,羅建翔

(解放軍理工大學 通信工程學院，南京 210007)

構建智能情報評價體系具有重要價值，從情報機構的綜合水準、情報內容、獲取情報代價等方面設計評價指標體系，運用改進型的VIKOR算法建立模型，并進行實例驗證，證明該模型有效可行，可為解決無人作戰(zhàn)情報支援優(yōu)選提供一定參考。

無人作戰(zhàn)；情報支援；評價；模型

無人作戰(zhàn)情報工作中，諸軍兵種的情報支援呈現(xiàn)兩種趨勢：一是戰(zhàn)場相關的情報來源更加多樣化[1]，陸海空天網(wǎng)輿等情報系統(tǒng)能夠提供多維度的情報信息；二是獲得作戰(zhàn)相關的情報數(shù)據(jù)海量增加，比如美軍在阿富汗僅圖像情報一天的數(shù)據(jù)量就達到53 TB。正面的影響是多源情報信息能夠互相印證和互為補充；負面的影響是面對巨量的情報分析工作，情報分析人員和決策部門在身心上都難以承受，無法很好完成繁重的理解、分析、研判和決策工作。面向未來無人作戰(zhàn)，面對海量的情報數(shù)據(jù)，只有尋求高效高質的情報支援才能牢牢占據(jù)打贏的主動權。針對無人作戰(zhàn)，相關文獻從多個方面進行了研究，文獻[2]以無人機偵察圖像信息處理架構為基礎，分析了圖像處理的關鍵技術及其未來發(fā)展方向；文獻[3]從無人作戰(zhàn)指揮方面出發(fā)，提出了基于戰(zhàn)場網(wǎng)絡的“推-拉”情報流程；文獻[4]針對聯(lián)合作戰(zhàn)無人偵察系統(tǒng)帶來海量情報數(shù)據(jù)，提出了自動篩選方案；文獻[5]針對無人偵察工作，通過設計算法實現(xiàn)偵察任務合理的排序；文獻[6]構建了無人機進行目標搜索的協(xié)同認知模型，并仿真優(yōu)化。

但相關研究都未涉及情報支援信息是否準確把握用戶需求，也沒有給出情報品質水準的準確評價。本文在分析無人作戰(zhàn)及其情報支援特點的基礎上，針對作戰(zhàn)情報固有屬性構建指標體系，借鑒改進型的VIKOR評價方法，提出了無人作戰(zhàn)條件下情報支援的評價優(yōu)選模型。

1 無人作戰(zhàn)情報支援評價指標體系構建

目前，學術界還在不斷探索研究軍事情報價值，提出的各種評價指標體系還在不斷豐富和完善[7]。本文充分結合無人作戰(zhàn)的特點和情報需求，探討構建無人作戰(zhàn)條件下的情報支援體系。軍事行動中的情報價值不便于完全使用量化數(shù)據(jù)描述，其評價方法一是通過情報專家根據(jù)專業(yè)水準和積累的經(jīng)驗進行評價，二是結合指揮機構、作戰(zhàn)單元實際使用效果進行評判。構建無人作戰(zhàn)條件下情報支援的評價模型需要全面考慮這些方面，同時在進行模型設計時要充分考慮指標之間的獨立性。在充分借鑒國內外關于軍事情報支援效能評價理論和實踐的基礎上，結合無人作戰(zhàn)的特殊屬性，可以從無人作戰(zhàn)情報機構、情報內容、情報成本3個方面設計指標，見表1。

表1 無人作戰(zhàn)情報支援評價指標構成設計

1) 無人作戰(zhàn)情報機構的評價指標。無人作戰(zhàn)本身就是高新技術突飛猛進的產(chǎn)物，戰(zhàn)場決勝因素逐步發(fā)展到依賴智能科技。情報工作須與作戰(zhàn)樣式協(xié)調，對于情報機構的思維層次和專業(yè)水準需要重點考量。具體量化為智能化業(yè)務成績和智能化技術水準，前者主要考量其思維層次是否完美對接指揮機構，以及作戰(zhàn)單元使用提供情報產(chǎn)生的實際效益；后者主要考量情報獲取采用高新技術的水平以及情報相關工作處理的智能化程度，評價其技術水準時不僅要查看高新技術的使用情況，還要論證技術的熟練程度以及穩(wěn)定程度。

2) 無人作戰(zhàn)情報內容的評價指標。無人作戰(zhàn)行動迅速、人機一體、跨域協(xié)同、決策自主化等特點對于情報內容提出了新的挑戰(zhàn)，情報內容的對象、態(tài)勢、效能等與無人作戰(zhàn)使用效果密切相關的要素是必須考量的。情報內容的評價指標分別是精準性、兼用性、安全性、共享性、指向性、時效性、可讀性。

精準性：無人作戰(zhàn)效率非常高，戰(zhàn)場殺傷鏈可以做到發(fā)現(xiàn)即鎖定，鎖定即瞄準打擊，打擊即摧毀。因此無人作戰(zhàn)有效發(fā)揮高度依賴于情報信息的精確程度。

兼用性：無人作戰(zhàn)屬于人機一體的系統(tǒng)工作模式，且無人作戰(zhàn)系統(tǒng)具備一定的智能化水準，情報內容需要具備一定的兼容性，可以在有人系統(tǒng)和無人系統(tǒng)之間通用，且需要達到很好的人機交互水準。

安全性：無人作戰(zhàn)依賴于衛(wèi)星導航系統(tǒng)進行定位和行動，其上下數(shù)據(jù)鏈路基本處于開放狀態(tài)，各種指揮信息和情報數(shù)據(jù)極容易被對方電子干擾和竊取甚至控制，需要通過一定的技術方法確保情報信息的安全性。

共享性：無人作戰(zhàn)行動往往是多無人作戰(zhàn)單元跨域協(xié)同完成的，各作戰(zhàn)單元協(xié)同需要情報信息的互聯(lián)互通，才能較好地形成一體共享、互補聯(lián)動，最終形成作戰(zhàn)合力。

指向性：無人作戰(zhàn)指揮機構和作戰(zhàn)單元高度依賴于情報信息，若其對制定、修正、完善作戰(zhàn)計劃或者確定打擊方向和目標有重要影響，則指向程度就越高。

時效性：無人作戰(zhàn)戰(zhàn)場情況瞬息萬變，而無人作戰(zhàn)進行的節(jié)奏是快速高效的，情報的時效程度必然對作戰(zhàn)部署及行動帶來深刻影響。

可讀性：體現(xiàn)情報的易理解程度，無人作戰(zhàn)系統(tǒng)具備一定的決策自主化能力，這就要求作戰(zhàn)情報對于重點部位或目標的關鍵圖像文字信息描述越簡潔越容易理解越好。

3) 情報代價指標。不管采取何種方式，情報獲取總是需要花費一定的人力、物力、損耗等代價以及時間成本，此外還要綜合考慮情報獲取所承擔的一定的風險，這些內容均可通過一定的方式綜合換算成成本投入，構成獲取情報的代價。

2 指標評價值運算規(guī)則

若情報部門收到k條情報支援信息Xi，設Xi提供的內容對應評價構成設計指標Cj(j=1，…，10)評價值為xij，則其評價矩陣為[xij]k×10。由于衡量方法存在差異，對其中的定性和定量的評價均要進行無量綱處理。其中指標Cj為定量描述時根據(jù)其歸屬效益型或耗費型。采用合適的極差變換法，如評價值xij為對應的無量綱化值為yij，并在下一步運算中視為三點相同的三角模糊數(shù)：

(1)

(2)

指標Cj為定性描述時需要轉換為定量指標。在實踐過程中，分析人員會根據(jù)自身的認知、經(jīng)驗等因素給出具有一定模糊性的評價，借鑒文獻[8]，可將定性評價值xij對應為定量評價值，參見表2。

表2 定性評價值對應的三角模糊數(shù)

(3)

(4)

(5)

3 基于模糊VIKOR的無人作戰(zhàn)情報支援評價模型

3.1 形成評價矩陣

根據(jù)表1無人作戰(zhàn)情報支援評價指標構成設計，由情報分析部門對各體系情報支援信息給出針對性的評價值，其中定量指標評價來源于統(tǒng)計數(shù)據(jù)，定性指標評價來源于專家打分和綜合分析，生成評價矩陣[xij]k×10。在此基礎上，根據(jù)各項評價指標性質不同結合指標評價值運算規(guī)則分別進行無量綱化轉換和對應三角模糊數(shù)轉換，最后生成新的評價矩陣[yij]k×10。

3.2 確定各指標權重

通過算法分別計算指標Cj的投影集Pij，熵值Ej(m表示參與評價的情報支援信息總數(shù))，最后計算指標Cj的權重wj。

(6)

(7)

(8)

3.3 形成最終評價依據(jù)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

其中，S+=max(Si)，S-=min(Si)，R+=max(Ri)，R-=min(Ri)，v是決策選擇系數(shù)，一般情況下取值為0.5。

3.4 對情報支援信息Xi進行排序

4 案例分析

為驗證前文論述的無人作戰(zhàn)情報支援評價模型的實用性,結合某無人作戰(zhàn)情報部門對獲得的情報支援信息評測實例進行分析。假設指揮機構擬對某目標區(qū)域進行斬首行動，通過前期情報工作，初步鎖定敵方指揮所所在區(qū)域，但是無法準確判斷其具體位置。現(xiàn)情報支援分隊提供了5組具有代表性的情報支援信息Xi(i=1,2,…,5)。其中X1是某太空情報偵察機構利用衛(wèi)星對該目標區(qū)域進行掃描偵察的態(tài)勢情況報告，X2是某型具有目標識別系統(tǒng)無人機情報機構提供的該目標區(qū)域進行偵察的情況報告，X3是網(wǎng)絡情報機構利用網(wǎng)絡技術對敵指揮控制系統(tǒng)入侵得到的敵部署態(tài)勢情況報告,X4是某型地面無人系統(tǒng)情報機構提供的敵前沿陣地態(tài)勢情況報告，X5是某輿論情報機構利用大數(shù)據(jù)相關技術自動獲取和分析的當?shù)剌浨楹屯鈬h(huán)境評估報告。情報分析部門通過研究比對，分別給各情報支援信息各項指標進行評價，并結合模糊VIKOR方法對各情報支援信息評價進行分析：

第1步：根據(jù)作戰(zhàn)單元使用其提供情報產(chǎn)生的實際效益以及其智能化情報業(yè)務水平，核算情報機構的業(yè)務水準；綜合考慮獲取情報所需的人力、物力等損耗估算獲取情報成本；情報分析部門通過綜合分析和專家打分針對情報內容評價指標進行評估，綜合形成表3。在此基礎上對原始矩陣中各評價值按照屬性分別參照式(1)、式(2)和表2分別轉化為三角模糊數(shù)，綜合形成表4。

第2步：參照式(4)對指標Cj評價進行精確化處理，再通過計算最終得到指標的權重wj，形成表5。

表3 情報支援信息評估原始矩陣

表4 情報支援信息評估模糊三角矩陣

表5 權重值

表6 Si、Ri、Qi

第4步：根據(jù)Qi值優(yōu)選X2、X3為排序最高的兩個情報支援信息，再根據(jù)Q3-Q2≈0.152，明顯小于1/(5-1)，即不滿足接受優(yōu)勢，此時計算滿足條件的折中解K=3,因此，在此案例中X2、X3是最優(yōu)折中方案。

第5步：結合案例中無人化戰(zhàn)指揮機構準備對敵進行斬首行動的作戰(zhàn)背景，用戶最需要的是敵方指揮所準確位置信息，情報分析部門綜合考量評測各情報支援信息，X2、X3確實最符合本次作戰(zhàn)情報需求。

5 結束語

未來無人作戰(zhàn)指揮面臨更多途徑的海量情報支援信息，而無人作戰(zhàn)的特點需要更加高效高質的情報支援，根據(jù)用戶需求采取合適的方法對情報支援信息進行合理的優(yōu)選意義不言而喻。在作戰(zhàn)情報分析運用實際過程中，主觀方面，存在相當數(shù)量的情報不可以直接定量化的描述或者表示，在進行評價篩選時會有一定的模糊性和復雜性；客觀方面，情報內容數(shù)據(jù)海量增加，而且愈發(fā)的紛繁復雜，如果不能夠很好的區(qū)分出高品質、高價值的情報，往往容易陷入繁雜的數(shù)據(jù)處理工作中，甚至貽誤戰(zhàn)機。本文充分分析無人作戰(zhàn)軍事情報能夠有效發(fā)揮效能的關鍵要素，構建評價體系，并結合模糊VIKOR方法進行情報支援信息的優(yōu)選。通過案例分析，驗證了論文提出體系和改進方法的可行性、準確性,可為無人作戰(zhàn)中情報支援優(yōu)選提供一定參考。

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(責任編輯 周江川)

Optimization Model of Unmanned Combat Intelligence Support Based on Improved VIKOR

SHAO Xinhong, YUE Zhenjun, LUO Jianxiang

(College of Communications Engineering, PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, China)

It is of great value to construct the intelligent intelligence evaluation system, this paper designed evaluation index system from the comprehensive level of intelligence agencies, contents of intelligence, the costs and other aspects. Furthermore, using improved VIKOR algorithm to build a model, and we verified the model is effective and feasible. Finally it can provide some reference for solving the optimization of unmanned combat intelligence support.

unmanned combat; intelligence support; evaluation; model

10.11809/scbgxb2017.07.012

2017-03-02；

2017-04-15

邵鑫鴻(1987—)，男，碩士研究生，主要從事軍事情報分析與技術研究。

format:SHAO Xinhong, YUE Zhenjun, LUO Jianxiang.Optimization Model of Unmanned Combat Intelligence Support Based on Improved VIKOR[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(7):57-61.

G35

A

2096-2304(2017)07-0057-05

本文引用格式：邵鑫鴻,岳振軍,羅建翔.基于改進型VIKOR的無人作戰(zhàn)情報支援優(yōu)選模型[J].兵器裝備工程學報，2017(7):57-61.