彭亞飛,楊凡德,張書瑞

(航天工程大學復雜電子系統(tǒng)仿真重點實驗室,北京 101416)

航天任務(wù)是指通過航天器在外太空進行的探索、開發(fā)和利用任務(wù)。按作戰(zhàn)目的可分為技術(shù)支持類任務(wù)和指揮作戰(zhàn)類任務(wù)兩種。本文只針對航天技術(shù)支持類任務(wù)領(lǐng)域進行研究[1-2]。由于航天任務(wù)是一個復雜性任務(wù),可以從戰(zhàn)場上獲取的態(tài)勢信息呈現(xiàn)海量趨勢,會對指揮員的戰(zhàn)場情況研判造成干擾,降低其決策時效性[3]。對航天任務(wù)進行態(tài)勢融合是模仿指揮員的態(tài)勢認知思維,對獲取的多層次態(tài)勢要素進行提取與融合處理,得到指揮員需要的戰(zhàn)場態(tài)勢知識,提高指揮員對戰(zhàn)場態(tài)勢的認知程度,加快指揮決策效率,促進航天任務(wù)“OODA”的循環(huán)[4-6]。因此，對航天任務(wù)態(tài)勢要素的提取進行研究是很有必要的。本文從態(tài)勢要素概念與提取原則、航天任務(wù)與態(tài)勢要素需求等方面進行研究,提出了一種基于概念格的態(tài)勢要素提取方法,可為指揮員定制生成態(tài)勢產(chǎn)品提供態(tài)勢要素信息集。

1 航天態(tài)勢要素相關(guān)概念

信息是維持航天指揮決策活動的必備條件,航天指揮決策信息是指與航天指揮決策活動相關(guān)的各種信息,也稱航天任務(wù)態(tài)勢信息。

1)航天態(tài)勢融合

航天態(tài)勢融合是指在航天戰(zhàn)場中,通過綜合敵方、我方及空間環(huán)境等因素,將觀測到的航天任務(wù)目標分布及其狀態(tài)和航天戰(zhàn)場環(huán)境在一定準則下加以分析、優(yōu)化綜合以完成所需的決策和估計任務(wù)而進行的信息處理過程[7]。

2)態(tài)勢要素

態(tài)勢要素是指在航天戰(zhàn)場中能夠感知、獲取到的最小態(tài)勢單元,可以分為環(huán)境、實體，以及事件三大態(tài)勢要素。在實際航天軍事任務(wù)中,可以通過態(tài)勢需求的邏輯關(guān)系構(gòu)建航天態(tài)勢模型,描述航天戰(zhàn)場中任務(wù)實體、事件與環(huán)境三大態(tài)勢要素之間的關(guān)系,以下對航天三大態(tài)勢要素進行分析。

① 實體要素

實體要素是指航天戰(zhàn)場中客觀存在的航天器以及地面上的支持設(shè)備,其對航天態(tài)勢具有重要影響[8]。航天實體要素的屬性主要包括功能屬性、狀態(tài)屬性和幾何屬性。其中功能屬性是指實體具備什么功能、有什么作用,例如，電子偵察衛(wèi)星具備對地面的地理外貌、兵力部署等要素進行偵察的功能;狀態(tài)屬性主要是描述該實體當前的所屬狀態(tài),例如，電子偵察衛(wèi)星的運行軌道高度、姿態(tài)俯仰角等;幾何屬性主要是描述該實體的靜態(tài)參數(shù),例如，電子偵察衛(wèi)星的形狀、雷達口徑等[9]。

在實際航天任務(wù)中,不同場合指揮員關(guān)注的態(tài)勢要素粒度不同,態(tài)勢要素根據(jù)需求可以分為單、群實體要素。單實體要素是指航天戰(zhàn)場中的單個實體；群實體要素是指由一些功能相近或者之間存在聯(lián)系的實體組成的實體群。

② 事件要素

事件要素是指在一定的航天戰(zhàn)場環(huán)境中發(fā)生的事件。事件是通過戰(zhàn)場上實體要素體現(xiàn)的。這些事件是航天總?cè)蝿?wù)的子任務(wù)組成序列,共同構(gòu)成完成航天總?cè)蝿?wù)所需的功能[10]。因此,在執(zhí)行航天總?cè)蝿?wù)時可以通過功能需求關(guān)系對航天任務(wù)進行分解,得到航天任務(wù)事件要素。例如，航天應(yīng)急發(fā)射按照功能需求關(guān)系可以分為航天器設(shè)計、軌道規(guī)劃、彈道設(shè)計、機動路徑規(guī)劃四個子任務(wù)。事件要素按實際戰(zhàn)場態(tài)勢融合需求,可分為基本事件、重要事件和復合事件要素,其復雜程度依次遞增,前者是后者的基礎(chǔ)。

③ 環(huán)境要素

環(huán)境要素是指航天戰(zhàn)場所處的空間環(huán)境,主要包括地球的高層大氣、空間輻射環(huán)境、空間碎片、引力場和氣象環(huán)境等[8]。當戰(zhàn)場所處的空間環(huán)境要素發(fā)生變化時,航天任務(wù)實體要素之間、實體與事件之間、事件與環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)程度也會發(fā)生變化。

3)態(tài)勢要素作用及數(shù)據(jù)來源

航天態(tài)勢要素是態(tài)勢融合的加工對象,由于不同航天任務(wù)其關(guān)注的態(tài)勢要素組成序列不同,其提取的質(zhì)量決定了最終生成的態(tài)勢產(chǎn)品能否滿足指揮員軍事需求[7]。通過上述對航天態(tài)勢要素的分析可知，航天任務(wù)態(tài)勢要素是多要素的、多層次的,其態(tài)勢要素數(shù)據(jù)也是多源異構(gòu)的。在實際軍事任務(wù)中,在態(tài)勢融合前需對構(gòu)成戰(zhàn)場態(tài)勢的要素進行提取,約束態(tài)勢融合的輸入,從而依據(jù)各種軍事平臺搭載的傳感器獲取所需的態(tài)勢要素數(shù)據(jù)，以及經(jīng)過數(shù)據(jù)一級融合生成的初級態(tài)勢信息[11]。

2 航天態(tài)勢要素提取原則與思路

2.1 航天態(tài)勢要素提取原則

航天任務(wù)涉及的態(tài)勢要素通常來源于傳感器獲取的和以往儲存的數(shù)據(jù)庫中的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)信息。為了保證對航天任務(wù)態(tài)勢進行準確、快速地理解與預(yù)測要求，提取的態(tài)勢要素應(yīng)覆蓋航天任務(wù)的各個層次。在進行航天任務(wù)態(tài)勢要素的提取時,應(yīng)遵守以下原則:

1)全覆蓋性:提取的態(tài)勢要素必須能夠滿足航天任務(wù)的態(tài)勢理解和預(yù)測需求,全面反映任務(wù)的狀態(tài),保證任務(wù)態(tài)勢正常地研判和決策,否則通過理解獲取的任務(wù)態(tài)勢具有片面性,不能正確反映出戰(zhàn)場真實狀況。

2)特征性:提取得到的態(tài)勢要素特征必須具有顯著性,可以清晰反映出任務(wù)的主題,具有代表性,各要素之間具有較大的區(qū)分度,以保證下一步態(tài)勢要素之間關(guān)聯(lián)性分析的便捷性。

3)模塊化性:任務(wù)與態(tài)勢要素之間是一對多的映射關(guān)系,若干個態(tài)勢要素之間存在一定的相關(guān)性聯(lián)系,共同構(gòu)成反映某個功能主題的模塊態(tài)勢信息。航天任務(wù)由多個功能主題構(gòu)成,因此，其態(tài)勢信息是由諸多模塊化態(tài)勢要素相互組成。這構(gòu)成了態(tài)勢要素的強模塊化性[12]。

4)層次性:航天任務(wù)是一個復雜任務(wù),是由一系列的子任務(wù)集共同組成。實際軍事中,航天子任務(wù)之間在執(zhí)行過程中存在先后時序以及繼承關(guān)系,導致航天任務(wù)是一個層次性任務(wù),進而導致其提取的態(tài)勢要素在態(tài)勢融合中也存在類似的層次結(jié)構(gòu)[13-14]。

不同的航天任務(wù)關(guān)注的態(tài)勢要素中包括一些共同的要素集合,在實際空間戰(zhàn)場態(tài)勢融合過程中,部分態(tài)勢要素多次出現(xiàn)與不同航天任務(wù)存在關(guān)聯(lián)交互效果,表現(xiàn)為航天任務(wù)和態(tài)勢要素之間描述為多對多映射關(guān)系,意味著這些要素內(nèi)部之間存在密切聯(lián)系,可以通過分析態(tài)勢要素之間的聯(lián)系構(gòu)成，反映某個密切功能主題的模塊,航天任務(wù)與態(tài)勢要素之間的需求關(guān)系如圖1所示。

圖1 態(tài)勢要素與多任務(wù)之間關(guān)系及模塊構(gòu)成

基于上述態(tài)勢要素與任務(wù)之間的關(guān)系,在航天任務(wù)態(tài)勢要素提取過程中引入模塊概念[10],可以實現(xiàn)對航天任務(wù)態(tài)勢要素提取過程的模塊化,在處理不同任務(wù)時可以根據(jù)任務(wù)對態(tài)勢要素的需求關(guān)系對態(tài)勢模塊進行調(diào)用和處理,避免每個任務(wù)均需由底層數(shù)據(jù)進行融合才能得到任務(wù)態(tài)勢的繁瑣重復過程,保證整體態(tài)勢要素提取過程的效率,如圖2所示。

圖2 航天任務(wù)、模塊與態(tài)勢要素之間的層次結(jié)構(gòu)

定義1:態(tài)勢模塊是由若干相互聯(lián)系的態(tài)勢要素圍繞確切功能主題聯(lián)合構(gòu)成的要素集合；態(tài)勢模塊包含的信息是態(tài)勢要素之間進行基本態(tài)勢信息融合處理后得到的綜合信息,具有代表性。

2.2 航天任務(wù)態(tài)勢要素提取思路

航天任務(wù)是一個系統(tǒng)工程,其執(zhí)行過程由一系列的功能支撐完成。根據(jù)航天任務(wù)的功能需求可以確定航天子任務(wù)集(事件要素),由于航天子任務(wù)與態(tài)勢要素之間存在邏輯需求關(guān)系。因此，本文的研究思路是依據(jù)任務(wù)與態(tài)勢要素之間的需求關(guān)系,在航天任務(wù)態(tài)勢要素提取過程中通過構(gòu)建態(tài)勢模塊,將以往“航天任務(wù)—態(tài)勢要素”之間的復雜關(guān)系轉(zhuǎn)換為“航天任務(wù)—態(tài)勢模塊—態(tài)勢要素”之間的簡約明晰關(guān)系,可以反映出不同航天任務(wù)對功能主題的共性需求,確定任務(wù)的態(tài)勢要素組成,實現(xiàn)由任務(wù)態(tài)勢要素轉(zhuǎn)化為態(tài)勢信息模塊,然后通過對態(tài)勢信息模塊進行組合、分析、推理得到航天任務(wù)的綜合態(tài)勢信息[14-15]。

定義2:在航天任務(wù)S={s1,s2,…,sm}與態(tài)勢要素集合SE={se1,se2,…,sen}的需求關(guān)系中，圍繞功能主題提取的集合M={m1,m2,…,mi}稱為態(tài)勢模塊集合。態(tài)勢模塊的構(gòu)建須反映任務(wù)與態(tài)勢要素之間的需求關(guān)系,記m=(S′,SE′),S′?S,SE′?SE。

3 航天任務(wù)態(tài)勢要素提取策略

通過2.2節(jié)對航天任務(wù)態(tài)勢要素與任務(wù)之間關(guān)系的分析,可以由在對態(tài)勢要素進行提取時,可以由圍繞要素和模塊主題之間的聯(lián)系入手,從而完成以上環(huán)節(jié),這與數(shù)據(jù)挖掘中的概念格方法很相似,可以用概念格中的外延和內(nèi)涵對應(yīng)航天任務(wù)態(tài)勢模塊中的任務(wù)和要素,從而完成航天任務(wù)態(tài)勢要素提取環(huán)節(jié)[14,16-17]。

3.1 基于概念格的航天任務(wù)態(tài)勢要素提取原理

概念格是對由對象集、屬性集及兩者之間的二元關(guān)系組成的形式概念進行分析的一種方法。其通過層次格結(jié)構(gòu)描述對象和屬性之間的二元關(guān)系[15-16]。下面對概念格相關(guān)理論進行研究。

定義3:U為對象集合,V為屬性集合,兩者之間的二元關(guān)系用I表示。記(U,V,I)為形式背景,假設(shè)A?U,B?V,有A*={v∈V|?u∈U,uIv},B*={g∈U|?v∈V,uIv},若A=B*且B=A*,則稱(A,B)為形式概念,其中，A稱為(A,B)的外延,B稱為(A,B)的內(nèi)涵。

在航天任務(wù)態(tài)勢要素提取中,形式背景的構(gòu)建是為了確定航天任務(wù)與態(tài)勢要素的需求關(guān)系,形式概念中的外延對應(yīng)航天任務(wù),內(nèi)涵對應(yīng)該態(tài)勢模塊所需的態(tài)勢要素,對于形式背景(U,V,I)來說,u∈U,v∈V,若u與v之間存在二元關(guān)系,表示為uIv,表示航天任務(wù)u對態(tài)勢要素v存在需求關(guān)系,構(gòu)建任務(wù)—態(tài)勢要素二維需求表,如表1。

表1 航天任務(wù)形式背景(U,V,I)

對于(U,V,I)，可以用L(U,V,I)表示形式背景中全部的形式概念集合。其中，LA(U,V,I)表示航天任務(wù)集合,LV(U,V,I)表示態(tài)勢要素集合。

定義4:假設(shè)兩個元素x,y之間存在二元關(guān)系x?y,用≤表示元素集合之間的關(guān)系為X≤Y,則稱其為偏序關(guān)系,由集合X,Y構(gòu)成的偏序集合S，稱為偏序集,用(S,≤)表示。

定義5[17]:在(S,≤)中,集合Q?S,元素p∈S,如果對于任意元素q∈Q，均有q≤p,則p為集合Q的上界。由p構(gòu)成的上界集合中，pmin稱為最小上界。同理可得最大上界。如果偏序集中任意集合元素x,y均存在最小上界和最大下界,則稱S為格,若S中任意Q均存在最小上界集合和最大下界集合,則稱S為完備格。

定義6:根據(jù)定義3、4,假設(shè)在形式背景中,(A1,B1),(A2,B2)∈L(U,V,I),用偏序關(guān)系≤定義形式概念、航天任務(wù)、態(tài)勢要素之間的關(guān)系:(A1,B1)≤(A2,B2)?A1?A2?B1?B2,則稱(A1,B1)偏序于(A2,B2),且(L(U,V,I),≤)為偏序集,其中(A1,B1)是(A2,B2)的子形式概念,(A2,B2)是(A1,B1)的父形式概念,在邏輯上表示為父形式概念中的航天任務(wù)集可以對子形式概念中的航天任務(wù)集進行覆蓋。

若L(U,V,I)中的每個(A,B)都是(U,V,I)形式概念,則可以稱L(U,V,I)為(U,V,I)的概念格。概念格中每個形式概念中的態(tài)勢要素集合(內(nèi)涵集)都可以看成態(tài)勢模塊,具有特定的功能,供該形式概念中的航天任務(wù)集(對象集)進行調(diào)用。

表1中形式概念偏序關(guān)系為:(U4,V1V2V3V4)<(U3U4,V1V3V4)<(U1U3U4,V1V3)<(U1U2U3U4,V3);(U4,V1V2V3V4)<(U3U4,V1V3V4)<(U3U4,V3V4)<(U1U2U3U4,V3);(U4,V1V2V3V4)<(U2U3U4,V2V3)<(U1U2U3U4,V3),這些形式概念集合的最小上界集合為(U1U2U3U4,V3),最大上界集合為(U4,V1V2V3V4),由這些形式概念集合以及偏序關(guān)系構(gòu)成的L(U,V,I)稱為該航天任務(wù)形式背景的概念格。

3.2 基于態(tài)勢模塊的航天任務(wù)態(tài)勢要素提取模型

基于態(tài)勢模塊的航天任務(wù)態(tài)勢要素提取框架如圖3所示。通過執(zhí)行航天任務(wù)所需的功能，獲取其任務(wù)層次結(jié)構(gòu);再以層次結(jié)構(gòu)中的子任務(wù)的態(tài)勢需求為依據(jù)約束提取的航天態(tài)勢要素,將各子任務(wù)關(guān)注的共同態(tài)勢要素集組合成態(tài)勢模塊,根據(jù)任務(wù)層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建航天任務(wù)態(tài)勢模塊結(jié)構(gòu)。

圖3 基于態(tài)勢模塊的航天任務(wù)態(tài)勢要素提取模型

3.3 概念格與航天態(tài)勢要素提取結(jié)合的方法與優(yōu)勢

在概念格中,形式概念中的內(nèi)涵是反映概念的組成屬性,外延是指對概念具有需求的對象集合。本文2.2節(jié)根據(jù)不同航天子任務(wù)對部分態(tài)勢要素存在相同的需求關(guān)系,確定了特定功能主題的態(tài)勢模塊。其中，態(tài)勢要素集合反映出態(tài)勢模塊的功能主題,子任務(wù)集合是指對模塊主題具有需求的對象集合。可以看出，形式概念與態(tài)勢模塊的構(gòu)建方式是相似的。在對航天任務(wù)態(tài)勢要素進行提取時,可以將態(tài)勢要素映射到形式概念中的內(nèi)涵,航天子任務(wù)映射到形式概念中的外延,態(tài)勢模塊映射為形式概念,最終形式概念構(gòu)成的概念格就是所需的態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu)。

通過將上述概念格與航天任務(wù)態(tài)勢要素提取相結(jié)合,可以解決航天任務(wù)對共同態(tài)勢要素的重復提取問題,簡化提取過程。同時，該方法可以對后期態(tài)勢融合產(chǎn)品進行模塊化生成,即在確定航天任務(wù)的功能主題下,根據(jù)概念格中的航天任務(wù)態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu),固定融合方式,由下向上逐層融合得到任務(wù)態(tài)勢產(chǎn)品。

3.4 航天任務(wù)態(tài)勢模塊概念格構(gòu)造流程

以上對航天任務(wù)態(tài)勢模塊概念格的相關(guān)理論進行了研究,分析了航天和態(tài)勢要素之間的關(guān)系。下面對航天態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu)的構(gòu)造流程進行研究。本文借鑒Bordat算法對航天任務(wù)態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu)進行自上向下的順序進行構(gòu)建[18]，具體如圖4所示。

圖4 航天任務(wù)態(tài)勢模塊概念格構(gòu)造流程

Step1:確定航天任務(wù)的作戰(zhàn)目標,根據(jù)航天任務(wù)功能需求分析航天子任務(wù)集和所需態(tài)勢要素集。

Step2:根據(jù)任務(wù)—態(tài)勢要素邏輯需求關(guān)系,構(gòu)建航天任務(wù)背景表。

Step3:判斷當前航天任務(wù)形式背景中上界最小的形式概念節(jié)點c=(A,B),盡可能多地關(guān)注子任務(wù)集和共同態(tài)勢要素組成的節(jié)點,對該節(jié)點進行建格。同時構(gòu)建隊Q,用來記錄未生成子節(jié)點的節(jié)點,將節(jié)點c錄入Q隊中。

Step4:構(gòu)建集合P?V-B。假設(shè)V是態(tài)勢要素集(屬性集),態(tài)勢要素α∈V-B,P是α構(gòu)成的集合,對于α′∈V-B且α′≠α,判斷B*(α)與B*(α′)關(guān)系,若B*(α)?B*(α′),則P不是最大子集;若B*(α)=B*(α′),則P有可能是最大子集,同時將α′錄入集合P中。

Step5:重復Step4,直到P為A上最大擴展子集,將形式概念(A∩B*(P),B∪P)錄入子節(jié)點集合S。

Step6:重復Step4、5,直到所有態(tài)勢要素均求解。

Step7:將子節(jié)點在格中與父節(jié)點c進行連接,并判斷子節(jié)點是否在Q隊中,若不在,則錄入Q隊中。

Step8:重復Step3～7,直到Q=φ,航天任務(wù)態(tài)勢模塊概念格構(gòu)造結(jié)束。

3.5 航天任務(wù)態(tài)勢模塊結(jié)果可視化表示

上面對航天任務(wù)態(tài)勢模塊概念格構(gòu)造方法進行研究,本節(jié)對航天任務(wù)態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu)進行可視化表示。Hasse圖可以構(gòu)建同一航天任務(wù)形式背景下的各形式概念的層次關(guān)系結(jié)構(gòu),其構(gòu)建策略采用自頂向下方法,以形式背景中態(tài)勢要素集最少,任務(wù)集最多的航天任務(wù)形式概念作為頂部父節(jié)點,對概念內(nèi)涵中的態(tài)勢要素集進行分解,獲得不同的形式概念作為子節(jié)點,并將父子節(jié)點用直線連接起來,構(gòu)成概念格[17,19]。在Hasse圖中,不同的節(jié)點代表不同的航天任務(wù)形式概念,節(jié)點中外延代表子任務(wù)集,內(nèi)涵代表任務(wù)關(guān)注的態(tài)勢要素集,這些態(tài)勢要素集組成相應(yīng)態(tài)勢模塊,具有特定功能主題。表1構(gòu)建的Hasse圖如圖5所示。

圖5 Hasse圖

圖5是基于態(tài)勢要素集構(gòu)造出的Hasse結(jié)構(gòu),對于各形式概念包含的任務(wù)集逐層減少,這與本文航天任務(wù)層次結(jié)構(gòu)由簡到繁,由抽象到具體的形式是相反的,因此，需將基于態(tài)勢要素集構(gòu)造出的Hasse結(jié)構(gòu)倒置,與航天任務(wù)層次結(jié)構(gòu)相一致,具體如圖6所示。

圖6 態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu)

4 案例分析

1)任務(wù)想定

因政治沖突,甲、乙兩國發(fā)生戰(zhàn)爭。在某一次戰(zhàn)爭中,乙國通過彈道導彈摧毀甲國的一顆低軌電子偵察衛(wèi)星,導致甲國家在局部區(qū)域電磁情況偵察中受到制約，于是甲國向本國航天發(fā)射中心下達一項電子偵察衛(wèi)星應(yīng)急發(fā)射任務(wù)。

2)任務(wù)分析

該任務(wù)是為了支持本國空間力量的建設(shè),屬于空間支持任務(wù)域。在航天指揮決策中,航天發(fā)射中心根據(jù)上級下發(fā)的應(yīng)急發(fā)射電子偵察衛(wèi)星任務(wù)的需求,增強空間電磁偵察力量以支持本國對該局部區(qū)域的電磁設(shè)備分布掌控能力。

根據(jù)應(yīng)急發(fā)射主要是面向應(yīng)急進行的作戰(zhàn)特點,應(yīng)急發(fā)射航天任務(wù)包含航天器設(shè)計、軌道規(guī)劃、彈道設(shè)計、機動路徑規(guī)劃四個子任務(wù)。為簡化應(yīng)急發(fā)射的態(tài)勢要素需求,本文只考慮主要影響因素,忽略相關(guān)次要因素。航天器設(shè)計是對火箭結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,保證滿足搭載偵察衛(wèi)星到達指定軌道,所需要考慮的態(tài)勢要素包括火箭型號、火箭有效載荷、加注燃料劑量、衛(wèi)星平臺參數(shù);軌道規(guī)劃任務(wù)是根據(jù)任務(wù)使命要求,根據(jù)偵察衛(wèi)星的對目標區(qū)域的覆蓋范圍、衛(wèi)星的偵察周期等約束,規(guī)劃衛(wèi)星的型號、星座構(gòu)型以及所需要的偵察衛(wèi)星數(shù)量,并對衛(wèi)星的軌道進行設(shè)計;彈道設(shè)計是根據(jù)火箭型號、發(fā)射點位置等約束對運載火箭的發(fā)射窗口和飛行彈道進行設(shè)計;機動路徑規(guī)劃是根據(jù)地面鐵路網(wǎng)分布、火箭發(fā)射位置和發(fā)射窗口對火箭機動路徑、機動窗口進行計算，如表2所示。

表2 航天應(yīng)急發(fā)射形式背景外延表

根據(jù)以上對應(yīng)急發(fā)射任務(wù)的分析,建立以下應(yīng)急發(fā)射形式背景外延表和形式背景內(nèi)涵表如表3所示。

表3 航天應(yīng)急發(fā)射形式背景內(nèi)涵表

根據(jù)“任務(wù)-態(tài)勢要素”之間的需求關(guān)系,建立如表4所示任務(wù)形式背景。

表4 航天應(yīng)急發(fā)射任務(wù)形式背景

使用傳統(tǒng)基于“航天任務(wù)—態(tài)勢要素”需求方法對應(yīng)急發(fā)射任務(wù)態(tài)勢要素進行提取的結(jié)果如圖7所示。

圖7 傳統(tǒng)方法提取的態(tài)勢要素結(jié)果

通過傳統(tǒng)方法提取的航天應(yīng)急發(fā)射態(tài)勢要素結(jié)果只能反映每個航天子任務(wù)進行態(tài)勢融合所需的態(tài)勢要素集合,存在對共同需求的部分態(tài)勢要素進行重復提取問題,且不能固定任務(wù)態(tài)勢產(chǎn)品融合方式,會降低航天態(tài)勢融合整個環(huán)節(jié)的時效性。

使用概念格方法提取得到應(yīng)急發(fā)射任務(wù)的態(tài)勢模塊圖如圖8所示。

圖8 通過概念格構(gòu)造的態(tài)勢模塊層次結(jié)構(gòu)

通過概念格方法構(gòu)建的航天任務(wù)態(tài)勢要素模塊層次結(jié)構(gòu)可明晰各任務(wù)態(tài)勢模塊組成和態(tài)勢融合過程,例如任務(wù)2關(guān)注的態(tài)勢要素有abcdfi,其中任務(wù)2為航天應(yīng)急發(fā)射的事件要素,反映航天器設(shè)計任務(wù);abcdf為實體要素,反映出航天器的型號以及性能;i為環(huán)境要素,反映出航天器在空間戰(zhàn)場中的分布位置。同時，從態(tài)勢要素層次結(jié)構(gòu)中可以看出要素ai構(gòu)成火箭運載能力態(tài)勢模塊,fi構(gòu)成衛(wèi)星偵察覆蓋率情況態(tài)勢模塊,同時ai態(tài)勢模塊可以直接被任務(wù)4調(diào)用,避免重復對態(tài)勢要素ai進行提取融合,節(jié)約航天態(tài)勢要素提取時間。

5 結(jié)束語

本文針對航天技術(shù)支持類任務(wù)領(lǐng)域的態(tài)勢融合中的態(tài)勢要素提取問題進行了研究。首先，通過在航天任務(wù)態(tài)勢要素提取過程中將不同任務(wù)關(guān)注的共同態(tài)勢要素定義為具有特定功能的態(tài)勢模塊,將傳統(tǒng)的“任務(wù)—態(tài)勢要素”需求關(guān)系轉(zhuǎn)化為“任務(wù)—態(tài)勢模塊—態(tài)勢要素”需求關(guān)系。在處理航天任務(wù)時，可以根據(jù)任務(wù)對態(tài)勢要素的需求關(guān)系對態(tài)勢模塊進行調(diào)用和處理,避免每個任務(wù)重復提取相同態(tài)勢要素集,保證提取效率,進而確保了航天指揮員決策時效性;其次，利用概念格方法實現(xiàn)航天任務(wù)態(tài)勢要素提取過程,構(gòu)建航天任務(wù)態(tài)勢要素模塊層次結(jié)構(gòu),明晰了各任務(wù)態(tài)勢模塊組成和態(tài)勢融合過程。本文提出的航天態(tài)勢要素提取方法可保證航天態(tài)勢融合方向的準確性,為航天指揮員態(tài)勢產(chǎn)品定制化生成提供技術(shù)參考。