面向服务的舰载作战指挥控制系统集成研究

韩 超

(海军驻大连426厂军事代表室，辽宁 大连 116005)

面向服务的舰载作战指挥控制系统集成研究

韩 超

(海军驻大连426厂军事代表室，辽宁 大连 116005)

提出一种以业务为核心面向服务的舰载作战指挥控制系统软件集成架构方法。该软件架构采用SOA思想，利用业务流程来组织系统应用，实现以数据为中心向、以业务流程为中心的转向，使系统能够快速响应不断变化的应用需求；系统功能和数据作为可被发现和重用的资源均可在网络上发布，实现以平台为中心向以网络为中心的转向，从而提升舰载作战指挥控制系统在网络化、信息化条件下的互操作和信息共享能力。

舰载作战指挥控制系统；集成；SOA；业务流程，服务组件架构

0 引 言

“网络中心化”是20世纪90年代末美军提出的概念。随着认识的不断深入，“网络中心化”已经成为全球军事电子信息系统的演进方向。海军综合电子信息系统是海军信息化建设的重要组成部分。在当前新军事变革中，海军综合电子信息系统的形态也正由以平台为中心向以网络为中心演进。

舰载作战指挥控制系统是海军信息化建设中一个重要的环节。研究如何搭建灵活的服务化舰载作战指挥控制系统，如何使该系统向信息化、网络化演进是非常有现实意义的。本文利用当前服务化技术，对适合舰载作战指挥控制系统特点的服务化构建方法和业务驱动技术进行了深入的研究工作。

1 面向服务集成架构关键技术

1.1 面向服务架构(SOA)

面向服务架构(Service Oriented Architecture， SOA)是一种追求敏捷性的企业级IT系统架构新概念，能使企业业务以一种相对简单的方式映射到IT资源上。SOA的目标是要让IT与业务对齐，支持业务的快速变化以及IT架构的灵活性和IT资产的重用[1]。

SOA的核心将是一个服务平台，其作用是提供一个基础设施，从而可以更灵活、更易组成、更可复用地提供核心业务服务。SOA将服务平台构想成由多个服务所构成。这些服务用来表示在业务流程中可以被组合以及再组合成多个不同的解决方案和场景的元素，并且由业务需求所决定。这种对服务进行整合和再组合的能力为业务和IT提供了更紧密的联系，同时也为处理新问题提供了灵活性。这样，首先使得业务变化可以在业务元素层面上沟通，更容易、更准确地从业务传递到IT系统；其次，这种变化被隔离在需要变化的局部，不会扩散到系统的其他部分。可以看出，SOA的设计理念是将企业的IT架构建立在一系列执行业务功能的服务基础上，IT资产通过服务的形式得到重用。业务模式和流程也可以通过服务的重新组合变得更加灵活。

1.2 Web服务体系结构

作为一种新的技术，Web服务提出了面向服务的分布式计算模式，能够方便地实现网络上跨平台、语言独立、松散耦合的异构应用的交互和集成。

Web服务应用的领域是基于网络的分布式计算，可以面向私有网络或者因特网这样的公共网络。基于网络的分布式计算环境是一个异构环境，从硬件到软件，从操作系统到实现语言都有可能不同。2000年，简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol ,SOAP)被提出，用来实现分布式计算中数据的统一。基本设想是将输入输出参数序列化为XML进行传输，再反序列化成本地数据类型进行操作。SOAP基于XML，而XML却是与语言无关的，这就为屏蔽异构环境打下了基础[2]。

Web服务接口描述语言(Web Service Definition Language，WSDL)同样是基于XML的。WSDL描述服务需要的全部信息包括消息描述、服务操作、输入输出参数、异常、位置、传输协议等，同时隐藏服务实现代的细节[3]。

Web服务提供者采用服务描述语言对所发布的服务进行描述，而服务使用者则根据服务描述对服务进行引用，但如何得到服务描述就成为一个问题。Web服务采用服务注册代理机制。服务注册代理是服务信息集中的地方。一般服务注册代理使用通用描述和接口(Universal Description and Discovery Interface，UDDI)规范。UDDI是一个跨平台的开放性架构，帮助Web服务提供者发布服务信息，同时也供Web服务使用者发现服务，通过服务提供者、服务请求者和注册中心等实体之间的交互实现服务调用，如图1所示。

图1 Web服务体系架构模型

2 舰载作战指挥控制系统集成分析与架构

2.1 传统应用集成的定义与方式

传统的组织应用集成实现方式包括CORBA、COM/DCOM和J2EE等。

(1) 基于CORBA的应用集成

公共对象请求代理结构(CORBA)是一种分布式对象处理技术，其基本方法是以产品为对象、以产品开发过程为核心，采用面向对象和分布式对象计算技术，以组织模型、信息共享模型为基础，利用软件总线和软件构建技术，开发不同应用软件的接口适配器，实现应用软件的即插即用以及各种应用软件之间的信息交换共享,如图2所示。

图2 基于CORBA的应用集成模式

(2) 基于COM/DCOM的应用集成

Microsoft提出的COM/DCOM技术以组件对象模型技术的核心，建立了一套组件形态标准和接口标准，确保不同厂商、不同时间、不同语言、不同操作系统的组件具有二进制级的互操作性，通过RPC(也叫对象RPC、ORPC)实现远程调用。通常使用界面描述语言(IDL)来定义界面和描述接口。如图3所示。

图3 基于COM/DCOM的应用集成模式

图4 基于J2EE的应用集成模式

(3) 基于J2EE的应用集成

SUN公司和它的合作伙伴提出了J2EE连接器体系结构标准(Java Connector Architecture，JCA)。JCA是J2EE1.3规范的一部分，提供包装和部署设施。各种资源适配器能够以一种标准组件的形式“插入”到J2EE应用服务器中。集成了JCA架构的基于J2EE应用服务器的应用集成如图4所示。

2.2 面向服务集成的特点与优势

面向服务的综合集成是以服务为基础，构建新的体系结构。与传统开发方法相比，面向服务的综合集成的特点在于具有松散耦合、抽象、可重用、组件化、独立于平台和协议等重要特性。简单概括，它具有以下的优势：

(1) 单个应用成为开发其他应用的基础构件，减少集成成本，增加重用性。

由于在面向服务的综合集成中服务之间是松耦合的合作关系，因而可以通过将新的代码和遗留代码一起使用的共同交互方式来减少系统的复杂性发布发现元数据信息和服务，从而简化了异构的、复杂的信息环境间的集成，既降低了开发成本，又缩短了开发周期。

(2) 满足动态需求，不再是简单的静态集成，具有较强的适应性。

当部队出现编制体制调整、突发任务、信息资源等新变化需求时，只要根据需要向服务管理机构提交新的注册管理信息，就可以满足新的需求，从而实现不同系统、不同平台间的无缝连接。从技术上来讲，面向服务的集成提供了一个抽象的接口。通过这些接口，系统可以进行交互，而不是使用低层的协议和自定义的专有编程接口，来规定系统如何与其他系统进行通讯。通过服务的发现和绑定方式可以适应不同系统的服务加入和退出，适应环境和结构的动态变化，满足信息系统根据作战需求实施动态集成的要求。

(3) 具有标准化的架构和开放性。

面向服务的综合集成采用开放式结构，可以充分利用现有资源。它屏蔽了框架中每个应用的平台细节和环境，规范了统一的接口服务，使得系统的扩展和升级变得十分方便。通过从已有系统中提取符合标准的服务，可以方便地实现已有系统之间的综合集成，实现已有系统与新建系统以及它们与未来系统的综合集成。只要符合相关标准，无论何时开发的组件都可以合并在一个结构良好的面向服务的综合集成系统中。并且不同开发者开发出的组件将被方便地添加部署在现有基础构架中。

3 服务化舰载作战指挥控制系统集成架构

舰载作战指挥控制系统是舰载系统的大脑和中枢，它将接收和处理来自舰载系统所有组成部分的信息，得到综合态势并进行指挥控制。这种任务使命决定了该系统必须具有良好的系统架构，以面对复杂而多变的业务需求并迅速做出响应。

该服务化信息系统一般架构具有通用性质，而且主要是针对互联网环境下企业级应用。但是，由于舰载指挥控制系统属于军用软件系统，应用领域明确、系统部署环境相对固定，可靠性和实时性要求高，需要在通用结构的基础上，结合舰载作战指挥控制系统的应用特点进行系统架构定制。

3.1 舰载作战指挥控制系统服务划分

通过分析舰载作战指挥控制系统软件，按照面向服务的思想，将舰载作战指挥控制系统软件各功能模块划分成服务，使舰载作战指挥控制系统软件具有动态配置等功能，大大提高舰载作战指挥控制系统软件的可扩展性，使舰载作战指挥控制系统软件达到可重用、可扩展的目的。

面向服务架构中，服务是基本单元，是组成系统的基本单位。服务是具有独立功能的业务单元，它可以独立完成某些功能，也能和其他服务进行组合实现某些复杂的功能。对外发布的服务是自描述的，利用标准的描述格式定义服务所提供的操作和消息格式，将提供的操作通过标准方式封装和发布，无论是调用者还是被调用者都无需关心其他的信息，如地址、实现技术等。服务的使用者和提供者可以是分布部署的，可以位于不同的系统平台上，可以使用不同的技术实现。综合这些特点可以得到服务以下8个属性：

•服务可重用

•服务有服务合同

•服务之间松耦合

•服务抽象

•服务是可组合的

•服务是自治的

•服务是无状态的

•服务是可发现的

上述8个属性为软件系统中服务的通用属性。但是，由于软件系统应用领域不同，系统服务的实现上对属性应该有侧重。在特殊情况下，针对具体应用还需要添加特定的服务属性。在军用软件系统中，对系统运行的稳定性、实时性、可靠性和安全性等有极高要求，需要优先满足。因此，在军用信息系统服务除了以上8个特征外，还需要有实时性、稳定性、安全性等。

3.2 实例服务划分

在舰载作战指挥控制系统分析设计阶段，系统服务是根据业务需求来进行划分，包括指挥控制服务和系统通用服务。经过对典型作战流程进行对比和分析，得到其主要包括3个方面：武器和传感器控制、航迹数据处理和打击结果评估。因此，可以将武器设备控制、航迹数据处理和打击结果评估划归指挥控制服务，而其他服务划归系统通用服务。

依据以上划分，可以根据作战流程中涉及到的服务对应得到3个服务组件类别：设备操控服务组件、航迹服务组件和评估服务组件。

(1) 设备操控服务组件

在舰载作战指挥控制系统中代表硬件设备，包括武器、雷达等。该服务提供设备的通讯和控制等功能。

(2) 航迹处理服务组件

舰载作战指挥控制系统中数据模型的建立，坐标转换、数据融合、数据加密等功能。

(3) 结果评估服务组件

舰载作战指挥控制系统运行的态势分析、毁伤估计等。

基于以上的服务划分，在流程步骤的基础上对设备服务、业务逻辑服务和系统控制服务进行进一步分析，确定服务组件。

服务器接口定义如下：

(1) 融合服务

输入参数：来自多信息源的目标原始信息；

输出参数：实际目标信息；

所属服务组件：业务逻辑服务组件。

(2) 分类识别服务

输入参数：目标、环境、本舰等各种信息；

输出参数：综合态势；

所属服务组件：威判服务组件。

(3) 敌我识别服务

输入参数：目标、环境、本舰等各种信息；

输出参数：综合态势；

所属服务组件：威判服务组件。

(4) 威胁估计服务

输入参数：目标、环境、本舰等各种信息；

输出参数：综合态势；

所属服务组件：威判服务组件。

(5) 火力分配服务

输入参数：威胁目标、武器等各种信息；

输出参数：决策打击；

所属服务组件：威判服务组件。

(6) 目标指示服务

输入参数：目标、武器等各种信息；

输出参数：目标指示命令；

所属服务组件：设备服务组件。

(7) 毁伤程度判断服务

输入参数：目标、武器、本舰等各种信息；

输出参数：毁伤程度；

所属服务组件：评估服务组件。

(8) 目标搜索服务

输入参数：目标、环境、本舰等各种信息；

输出参数：综合态势；

所属服务组件：预警服务组件。

(9) 雷达设备服务

输入参数：开机、关机等各种命令；

输出参数：无；

所属服务组件：设备服务组件。

(10) 武器设备服务

输入参数：开机、关机、控制等各种命令；

输出参数：无；

所属服务组件：设备服务组件。

(11) 发布作战信息服务

输入参数：制作作战计划等各种命令；

输出参数：作战计划；

所属服务组件：计划方案服务组件。

这些服务组件都将作为基础的业务单元独立存在，分布在系统的各个节点上，独立运行而不依赖于其他服务组件。对于上面的服务组件，可以根据它们所属的服务类型和服务功能进行组合得到力度更大的应用服务。

3.3 舰载作战指挥控制系统集成实例

面向应用的服务集成架构具有很好的扩展性、重用性，集成的系统具有良好的互操作性，并且可以处理复杂的业务流程。针对舰载作战指挥控制系统中具体的军事应用，即对舰攻击，展示利用SOA思想和服务化技术，构建Web服务实施办法。

这里涉及到对舰攻击流程，下面给出各自简化后的作战流程：

对舰攻击作战流程想定步骤如下：

步骤1：雷达进行搜索；

步骤2：探测目标后形成航迹；

步骤3：对航迹进行融合处理，得到融合目标；

步骤4：对航迹信息战术解算，得出威胁估计；

步骤5：根据目标威胁估计等级进行武器分配；

步骤6：下达目指命令；

步骤7：综合判断，进行毁伤估计；

步骤8：攻击流程结束。

经过业务流程分析后，可以比较容易地画出业务图，如图5。业务流程定义对业务规则制定，实现对服务单元的控制和编排。

经过业务分析和服务定义后，对业务流程有了一个全面的认识，对划分出来的服务进行实现后，得到服务化系统中所需要的基本组成单元。然后要对业务流程进行定义，对各种服务组件进行组合和编排，使得服务能够按照一定逻辑关系合作完成一个独立的业务流程。

图5 对舰攻击组合服务

4 结束语

对现有舰载作战指挥控制系统的需求和特点进行了深入分析，以面向服务思想为指导，构建服务化舰载作战指挥控制系统。结合该系统的需求和特点，详细描述了服务的划分和设计准则，可以将服务划分为业务逻辑服务和业务数据服务两大类，使系统的数据和逻辑接口分离，服务之间松散耦合，提高系统灵活性，然后根据现有的服务化技术对系统进行集成。

[1] Norbert Bieberstein, Sanjay Bose, Marc Fiammante, Keith Jones, Rawn Shah. 面向服务架构(SOA)指南——业务价值、规划及企业路线图[M]. 张宁译. 北京: 人民邮电出版社, 2008.2.

[2] Nicolai M.Josuttis. SOA实践指南——分布式系统设计的艺术[M]. 程桦译. 北京: 电子工业出版社, 2008.9.

[3] 中国电子技术标准化研究所. SOA用户指南[M]. 北京: 电子工业出版社,2008.11.

Research on SOA-based shipborne CCS integration

HAN Chao

(Military Representatives Office of the Chinese PLA Navy in Dalian Factory 426, Dalian 116005, China)

A method of software integration and architecture of the shipborne CCS based on the Service Oriented Architecture (SOA) is proposed. With the adoption of the SOA ideas, the software architecture realizes the transformation from data-centric to business flow-centric by means of the business flow to organize the system applications, which satisfies the rapidly changing requirements of the applications. The system functions and data that can be founded and reused could be published on the internet to transform the system from platform-centric to network-centric so as to enhance the interoperability and information sharing capability of the shipborne CCS in the environment of network and information.

shipborne CCS; integration; SOA; business flow; service component architecture

2013-12-15；

2014-02-20

韩超(1979-)，男，工程师，研究方向：舰船建造。

TN954.2

A

1009-0401(2014)01-0037-05