分布式战术数据链网络规划中的数据库设计*

张 曦，王永斌，刘宏波

（1.海军工程大学电子工程学院，武汉 430033；2.解放军91336部队，河北 秦皇岛 066326）

分布式战术数据链网络规划中的数据库设计*

张 曦1，2，王永斌1，刘宏波1

（1.海军工程大学电子工程学院，武汉 430033；2.解放军91336部队，河北 秦皇岛 066326）

以分布式战术数据链网络规划为研究对象，在设计了分布式战术数据链网络规划系统结构图的基础上，重点对数据链网络规划中数据库的设计进行分析。通过分析数据库设计需求提出了设计方法，然后根据不同的部门职责对战术数据链网络规划的参数进行拆分、组合，设计了网络规划数据库的实现方案。最后，利用PowerDesigner软件建立了概念数据模型和物理数据模型，实现了既能存储数据链网络规划内容，同时满足分布式网络规划系统要求的数据库存储结构。

战术数据链，分布式，数据库设计，网络规划

0 引言

数据链能够实现多作战平台之间的战术信息交换，已经成为现代战争指挥控制信息系统的核心组成部分［1］。战术数据链的网络规划作为研究数据链组织使用的重要内容，正在受到越来越多的探索和研究［2］。同时，针对数据链网络规划的数据库设计也成为了必然的发展要求。目前在国内，李宏智研究了多数据链网络规划问题［3］，康文峥等研究了数据链组织运用的原则［4］，姚文琳等对基于Oracle的分布式数据库设计与技术进行了研究［5］。

本文基于外军数据链的功能和组网方式分析了战术数据链网络规划流程，研究了数据链网络规划中数据库设计的需求，提出了设计方法，最后运用PowerDesigner11软件，建立了分布式战术数据链网络规划中数据库的概念数据模型和物理数据模型，设计了满足不同部门的规划人员能够独立地根据分工进行数据链网络规划的数据库。为战术数据链网络规划及应用提供了参考。

1 分布式数据链网络规划设计

数据链网络规划是根据作战、训练等任务需求，根据战术数据链系统网络参数等条件，由通信部门协同情电部门，配合作战部门对参与任务的平台进行规划，满足指挥、态势等战术信息在数据链网络中实现共享的连接和互通关系，是战术数据链进行组织运用的基础和前提［6］。

传统的战术数据链网络规划，是由作战、雷达、通信等多个部门的专业人员，根据各自不同的领域对数据链的使用进行有序规划［7］。但是随着未来战争联合作战的趋势日益明显，信息化程度越来越高，分布式战术数据链网络规划成为必然发展方向。

分布式数据链规划主要结构如图1所示，通过软件的编写，实现多部门合作进行规划行为开展和人员、台位空间上的物理分布；通过数据库的合理设计，实现分布录入的数据集成储存，并依托约束条件映射为数据链网络规划方案。

2 数据库设计

通过研究分布式战术数据链网络规划的实现方式，在分析各方面需求之后，确定数据库设计需求，并提出数据库设计方法。

2.1 数据库设计需求

由于分布式战术数据链网络规划的特点，其数据库设计必须满足以下要求：

2.1.1 数据的相对独立性

数据的独立性有两层含义：一是数据存储的独立性。规划系统的分布式设计，本质上是将规划人员在空间上进行非连续分布。这种物理分布的特性决定了不同部门的数据在存储上应当具有独立性。在设计数据库时，将规划方案中的相关参数按照不同部门的分工进行分割和整合，形成相应的参数库。二是数据自身的独立性。在分布式系统中，用户无需关心数据如何存储和互相关联，只需将自身的本职工作完成即可。在用户看来，其输入的数据是独立存储的，可以随时对其进行增、删、查和更新等操作。

2.1.2 不同部门数据之间的有限依赖性

一次完善的网络规划方案，应该是逻辑上的一个整体。不同部门录入的数据，是规划方案经过分割、整合之后的结果，在形成规划方案的时候，必然要经历再次的拆分与整合，重新组成一个整体。这种再次的整合，就需要通过数据之间的传递来进行。对于战术数据链网络规划，其数据库的依赖与整合关系如图2所示：

2.1.3 网络规划方案数据完整性约束

在各部门进行数据录入之后，要依靠数据库软件本身提供的完整性约束方案对数据进行约束。本文所设计数据库的完整性约束分为数据约束和表约束两类。数据约束主要有主键约束（pk）、非空约束（notnull）、唯一性约束（uk）和check约束（ck）；表的约束主要通过外键约束（fk）来实现。

2.2 数据库建模方法

本文选择数据库建模功能强大、操作简易的PowerDesigner作为建模工具。数据库建模是分布式战术数据链网络规划中数据库设计的重要阶段。使用PowerDesigner进行数据库设计辅助，首先要建立概念数据模型（CDM，Conceptual Data Model）。概念数据模型是对现实中实体以及实体之间对应关系的抽象模型，是整个数据库建模过程的关键阶段。其次，利用已经建立好的概念数据模型生成物理数据模型（Physical Data Model，PDM）。物理数据模型是以常用的数据库系统为基础，将概念数据模型中所建立的模型生成相应的数据库系统中的SQL脚本，利用该脚本在数据库中建立相应的存储结构，并通过数据库系统自身提供的方案保证数据在数据库中的完整性和一致性。

3 数据库模型实现

根据图1，数据库设计主要分为作战参数数据库、通信参数数据库以及情电参数数据库3个部分进行设计。在对网络规划进行数据库之前，要先进行资源数据库设计。为下一步的作战和通信部门配置参数提供相应的平台和设备。

3.1 数据库总体设计

任何战术数据链网络规划的基础是平台和设备等资源，所以对网络规划系统进行数据库设计时，首先应当进行资源数据库设计：一是平台数据库。平台数据库设计主要分为两类：机动武器平台和岸基指挥所。在数据库设计的时候，应该提取二者的共有参数；二是设备数据库。设备数据库设计内容包括参与网络规划的通信设备，即数据链设备和电台设备的参数。资源数据库构成了分布式战术数据连网络规划的基础和前提。

同时，由于分布式网络规划的要求，在数据库设计之初首先考虑不同部门在网络规划中的概念集设计：

作战概念集设计：作战部门主要负责任务的基本信息、兵力组成以及指挥、协同关系，是战术数据链网络规划的框架。任务信息表与指挥协同关系之间的对应关系是一对多，即一个任务对应多个指挥协同关系；同时，指挥协同关系与平台之间的对应关系是多对多，即一个平台可以被多个指挥协同关系调用，一个指挥协同关系也会调用多个平台。

雷情概念集设计：雷达部门主要负责战术数据连网络规划中的雷达保障、雷达编识号指派以及情报信息的标识分配，是网络规划方案的重要组成部分。雷情保障参数与作战概念集中的指挥协同关系和通信概念集中的数据链组织文件均为一对一的关系。

通信概念集设计：通信部门主要负责数据链组织文件的形成，也是网络规划的核心内容。数据链组织文件与作战概念集中的指挥协同关系是一对一的关系，即一个指挥协同关系对应一份数据链组织文件；数据链设备和电台设备与数据链组织文件的对应关系均为多对一，即多个数据链设备和电台设备对应一份数据链组织文件，同时一份数据链组织文件对应多个不同的数据链和电台设备。

3.2 数据库概念模型建立

数据库建模是数据库设计的重要阶段，其中的概念数据模型（Conceptual Data Model，CDM）是系统建模过程的关键阶段。CDM可由E-R模型细化而建立，是对现实应用实体及实体间联系的抽象表示，通常包含了与具体物理数据库无关的数据对象［8］。分布式战术数据链网络规划系统的主体是网络规划，涉及的主要实体集有参加任务平台以及数据链、电台等设备，概念集按照部门分为3类：作战概念集、通信概念集以及情电概念集。作战概念集包括任务信息、参与任务的平台集、指控、协同关系集；通信概念集包括数据链组网参数集；情电概念集包括指控信息。在PowerDesigner中建立的CDM如图3所示。

图3中，平台、数据链设备、电台设备3个模型属于资源集，参与行动兵力表、任务信息表、指挥协同关系3个模型属于作战概念集，数据链组织文件属于通信概念集，指控参数模型属于情电概念集［9］。

3.3 数据库物理模型建立

数据库的物理数据模型（Physical Data Model， PDM）是根据概念数据模型生成的。PDM是以数据库管理系统DBMS理论为基础，将CDM中所建立的资源集合概念集生成相应DBMS的SQL脚本，并依靠DBMS提供的完整性约束方案保证数据在数据库中的完整性和一致性。分布式战术数据链网络规划在PowerDesigner中建立的PDM如图4所示：

以上为分布式战术数据链网络规划的物理数据模型，通过与需求结合可以看出：数据库设计能够满足网络规划系统的分布式需求，同时由PowerDesigner软件保障了数据库中存储的网络规划方案的完整性。

4 结束语

设计数据库储存网络规划方案，既是实现分布式数据链规划系统的基础，也是规划方案重复利用的前提。本文以分布式战术数据链的网络规划方案为研究对象，研究了存储方案的数据库设计需求，通过PowerDesigner11软件按照分布式要求设计了网络规划方案的概念数据模型，并由概念数据模型生成了Oracle数据库系统的物理数据模型，理论上能够满足分布式战术数据链网络规划的要求，为提高数据链网络规划效率和实现网络规划方案重复利用提供了方法和思路。

［1］骆光明.数据链——信息系统连接武器系统的捷径［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［2］吕娜.数据链理论与系统［M］.北京：电子工业出版社，2011.

［3］李宏智.多数据链联合网络规划［J］.指挥信息系统与技术，2013，4（2）：50-53.

［4］康文峥，盛亮.数据链组织运用原则探析［J］.数字技术与应用，2013，31（5）：15-19.

［5］姚文琳，王存刚，刘世栋，等.基于Oracle的分布式数据库设计与技术进行了研究［J］.计算机工程，2006，32（20）：89-91.

［6］金善来.基于柔性架构的数据链网络规划研究［D］.武汉：海军工程大学，2011.

［7］卫泽.数据链网络规划及评估研究［D］.武汉：海军工程大学，2012.

［8］肖海蓉.基于PowerDesigner的员工医疗保险系统的数据库设计［J］.现代计算机，2010，42（6）：189-191.

［9］周进，张曦，刘宏波.基于OMNeT++的数据链分布式仿真设计与实现［J］.计算机与数字工程，2013，41（5）:757-759.

Database Design in Distributed Net Programming of Tactical Data Link

ZHANG Xi1，2，WANG Yong-bin1，LIU Hong-bo1
（1.School of Electronic Engineering，Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China；2.Unit 91336 of PLA，Qinhuangdao 066326，China）

The Paper studies the distributed net programming process of tactical data link，on the basis of designing the system structure of the distributed net programming of tactical data link，it focus on the study of database designing of net programming of tactical data link.Through the analysis of database design requirements，the design method is put forward，and then according to their different responsibilities of departments，by analyzing the parameters of separation，combination of tactical data link，the net programming database implementation plan is designed.Finally the net programming database Physical Data Model（PDM）and Conceptual Data Model（CDM）is established by using PowerDesigner software.It can store the net programming of tactical data link content，at the same time，it meets the requirements of database storage scheme of distributed net programming.

tactical data link（TDL），distributed，database design，net program

TJ630

A

1002-0640（2015）10-0133-04

2014-09-15

2014-10-07

全军军事学研究生课题资助项目（2012 YJ-002-474）

张 曦（1987- ），男，山西介休人，硕士研究生。研究方向：军事信息学。