多机种综合保障基地油料保障调度与决策系统

文/王世宏 张建央 何剑如

虚拟现实地理信息系统（VRGIS）是近年来在军民领域得到广泛应用的新技术，它将虚拟现实技术（VR）与地理信息系统（GIS）集成于一体，以VR作为前端与用户进行交互，GIS作为底层支持空间数据处理，可以模拟地形、地貌的真实表现，用户可与系统进行实时交互。本文着眼多机种综合保障基地油料保障调度与决策可视化、智能化、实时化的实际需求，在VRGIS技术的启发下，结合北斗定位系统、计算机技术、网络技术、通信技术等多种技术与方法，对多机种综合保障基地油料保障调度与决策系统进行了深入研究。

1.系统设计目标

多机种综合保障基地油料保障调度与决策系统设计应实现以下目标：①信息查询功能，系统首先应是一个能够高效管理油料保障相关信息的系统，它集信息采集、传输、处理、存储及输出于一体，可为决策者们提供可视化、实时化、精确化的油料保障信息；②辅助决策功能，基地油料保障是一个组织指挥十分复杂的过程，其中每一个活动都离不开决策，系统应能快速、准确地生成决策方案；③实时调度功能，基地油料保障涉及多种人员、设施设备和装备器材，系统应能对决策指令做出实时反馈，使这些保障力量达到人机协调、人机和谐，从而更好地发挥整体保障效能；④人机交互功能，决策者所接收的每一种信息，所做的每一项决策，发出每一条指令都通过系统的人机交互接口完成，系统应具备实时、智能、逼真的人机交互接口，以便决策者的组织指挥意图能得到有效实现。

2.系统技术架构

2.1 系统总体架构

系统的技、战术性能是融合油料保障各要素的关键所在，从这个角度出发，本文确立了多机种综合保障基地油料保障调度与决策系统总体架构，如图1所示。

图1 油料保障调度与决策系统总体架构

系统主要由调度与决策中心、信息终端、北斗卫星导航系统、军事移动通信系统及外接的飞行指挥系统和油库测控系统等六部分组成。调度与决策中心是一个人机系统，决策者发出的应用请求、调度指令都通过机器系统来完成；信息终端是配备于车辆、人员及其它设施装备的定位、状态信息采集以及发送数据和接收指令的设备；北斗卫星导航系统负责跟踪和定位移动实体；移动通信系统负责移动实体和调度与决策中心的通信；测控终端用于监测、控制油库设施装备运行状态；飞行保障指挥系统用来向本系统提供飞行状态信息。

2.2 硬件技术体系

基于上文建立的系统总体架构，通过跟踪相关信息技术、通信技术及自动控制技术的最新进展，确定了系统的硬件技术体系，其抽象化的体系结构如图2所示。具体构成上，系统由“信息终端主机”、“通用接口盒”、“导航通信外设”、“测控终端主机”等四部分组成。通用接口装置应遵循相关标准并经过精心的机械和电气定义，可集成多种导航、通信、测控设备，实现了硬件层面上的真正“通用”。

2.3 软件技术体系

图2 系统硬件技术体系

多机种综合保障基地一体化指控平台是用于统一指挥和控制油料等所有地面保障的信息化管理平台，油料保障调度与决策系统是其重要的组成部分之一，其软件技术体系如图3所示。油料保障调度与决策系统的功能需求体现在“对内”的“监视诊断”和“对外”的“通信控制”两个层面。“对外”，是指通过集成导航定位、战术通信等模块，使系统能适应信息采集、传输、处理与使用需要，以便实时掌握保障现场状态、部队需求等信息，便于在不定空间、时间的情况下，快速有效地控制油料保障活动，实现油料保障的精确化。“对内”，是指通过实时监测与调控成套装备作业过程中的过程量和过程参数，来提高人与装备系统的可靠性、协调性，从而有效提高保障效能。

3.系统功能设计

3.1 决策支持子系统

决策支持子系统分为决策支撑层、决策服务层和决策应用层等三个基本层次，采用分层、分模块的设计理念。

图3 系统软件技术体系

（1）决策支撑层是决策支持子系统的核心所在，包括油料保障数据库管理系统、知识库管理系统、方法库管理系统及模型库管理系统。数据库管理系统用于建立、使用和维护数据库，数据库中封装了油料保障相关基础数据，并可实现这些数据的联机和分时处理。知识库管理系统以本体论、知识管理理论为指导，将相关油料保障理论知识、事实数据、定义、常识性知识及其它可用于油料保障活动的信息，采用某种知识表示方式组织起来，并实现存储、管理和使用。模型库管理系统封装了与油料保障相关的解析模型。方法库管理系统中，方法库由方法程序库和方法字典组成，方法程序集成了求解模型的算法，方法字典中存放了这些算法的类别、功能、使用方法、调用形式、方法参数等基本信息。

（2）决策服务层是面向应用的基于服务器端的各种服务应用的集合，利用W ebService等技术，封装各种信息访问，实现油料保障数据、信息、知识的透明访问，其核心能力是能够分析、理解应用端的请求，实现各类数据的访问。

（3）决策应用层是整个系统体系结构的顶层，是面向用户的油料保障决策过程的具体实现，是用户和智能决策支持系统的人机接口。决策应用层采用分层化、模块化理念进行各个子功能的设计，并提供系统维护平台，实现油料保障数据库、知识库、模型库、方法库及系统安全等管理功能。

3.2 实时调度子系统

实时调度子系统主要由油料保障决策者、人机交互接口和VRGIS平台，以及用来辅助系统功能实现的决策支持子系统、通信模块构成。VRGIS平台利用虚拟方式真实再现多机种综合保障基地油料保障各种静、动态地物，既能跟踪、定位空间物体，又能以可视化方式展示空间物体的属性数据，它至少应具备以下八个功能：①通视和缩放，即根据应用请求实现场景的三维全景展示和实物聚焦；②定位，即系统根据回传的定位信息实时地将视点定位到目标；③漫游，虚拟场景可在多机种综合保障基地地域及其一定的空间范围内实现视景转移、扩展及移动目标的跟踪；④显示模式，即加油车辆、油料保障人员、飞机等移动实体，在定位信息的驱动下实现前进、后退、转向、接触等过程状态；⑤地形量算，可测量任意两点的实际距离和任意区域的面积；⑥属性数据编辑，即可以编辑相关静、动地物的信息；⑦加油过程状态表现，可实时显示加油车辆油罐剩余油量、作业状态等；⑧轨迹回放，可利用历史数据实现加油车辆、油料保障人员在油料保障过程中所经历的线路及作业节点的状态信息的显示。油料保障决策者在实施调度子系统中主要起着数据请求者、决策指令生成者和调度指令发布者的作用，而人机交互接口是用来实现油料保障决策者和实时调度子系统进行实时交互的媒介。

3.3 信息终端

信息终端包括加油车辆和手持式移动信息终端。加油车辆车载信息终端主要由北斗定位单元、嵌入式计算机系统、车载供电单元、传感器、无线通信单元等五部分组成。其功能为：一是自动采集加油车的位置、加油状态、装载油品、剩余油量、容量等信息；二是通过移动通信系统将采集的数据回传服务器端；三是接收调度与决策中心发出的指令；四是发出指令警报，油料保障人员接收后控制加油作业过程。北斗定位单元主要包括定位请求端和定位信息接收端，加油车辆在移动过程中不断地发出定位请求，地面中心站收到请求后解算出用户位置，再通过卫星传送给定位信息接收端，北斗定位单元的定位信息通过无线通信模块加密后传回调度与决策中心。

3.4 与飞行指挥系统融合的接口模块

飞行指挥系统具有对飞机实施指挥、控制的功能，直接或间接地封装了系统所需的驻场、转进的多机种飞机相关信息，因此，系统设计时应留有与飞行指挥系统融合的接口，以实现数据共享。

4.结语

本文研究了基于VRGIS的多机种综合保障基地油料保障调度与决策系统框架模型，针对油料保障调度与决策人机可视化、实时化、智能化的实际需求，提出将VRGIS技术与决策支持系统相融合，设计了系统技术架构及其功能，力求实现真实场景虚拟再现、决策指令动态生成、保障力量实时调度的系统功能。提出的方法对系统实际开发具有一定的参考价值。