基于语义元模型的装备体系结构建模方法

李 亢，李新明，刘 东

（装备学院复杂电子系统仿真重点实验室，北京101416）

基于语义元模型的装备体系结构建模方法

李 亢，李新明，刘 东

（装备学院复杂电子系统仿真重点实验室，北京101416）

根据以数据为中心的体系结构建模思路，提出了一种装备体系结构语义模型——语义装备体系。首先在DoDAF元模型（DoDAF meta-model，DM2）基础上提出语义元模型，定义了装备体系结构的概念基础类及关联关系，给出了由类、关系、属性和实例构建四元组的本体描述框架；其次基于语义元模型构建了作战视图本体模型、系统视图本体模型、能力视图本体模型，明确了体系组成要素在各视图中的定义、关系和属性的形式化描述；最后以海战场预警探测系统为例进行了实例研究，验证了方法的可行性。

装备体系；体系结构建模；本体模型；DoDAF元模型；语义元模型

0 引 言

信息技术的快速发展对军事领域的变革产生了深远的影响，当今战争的主要对抗形式已经发展成为武器装备体系（下称“装备体系”）之间的对抗，世界各国竞相开展了基于信息系统的装备体系建设。装备体系是指在一定的战略指导、作战指挥和保障条件下，为满足一定的战略需求或作战需要，由功能上互相联系、互相作用的各类武器系统组成的有机整体［1］。装备体系结构描述了体系的组成要素、组成要素的层次结构和组成要素之间的相互关系等内容［2-3］，是开展装备体系研究的基础和前提。

近年来，以数据为中心的体系结构建模思路得到了广泛的认可，其思想是基于体系结构数据构建模型，并在此基础上开发各体系结构的视图模型，从而实现装备体系综合集成和互操作［4-5］。装备体系中涉及到装备实体数据、视图数据、模型数据等多种类型的数据，具有结构多样、类型复杂、语义不一致的特点。目前装备体系结构建模的相关研究成果［6-9］，主要是在概念层面研究模型的设计与描述，很少有从数据层面解决体系结构描述不规范问题的相关研究。

语义网［10］及其相关技术的发展为描述数据及数据之间的关联关系提供了较好的解决方案，可以将其用于解决装备实体描述和关联的问题。美国国防部最新颁布的《国防部体系结构框架》（DoDAF）2.0版本［11-12］和英国国防部推出的《国防部体系结构框架》（MoDAF）1.2版本［13-14］都运用了本体的思想对体系结构数据进行集成和管理。本文借鉴语义网的技术优势和本体的思想，提出装备体系结构的语义模型——语义装备体系，给出语义装备体系的相关概念和定义，提出装备体系结构语义元模型，并基于元模型构建装备体系的多视图本体模型，最后以海战场预警探测系统为例说明本文方法的可行性。

1 语义装备体系

语义装备体系是基于现实世界已有装备所构建的装备体系结构模型，装备实体在计算机世界中以数据记录的形式存在，每一条数据记录对应一个装备实体，将装备实体数据通过语义集成的处理，将其转化为相互关联的装备本体，使得所有装备在体系中成为有机整体，从而构成语义装备体系。现实世界中的装备、计算机世界中的装备实体数据、语义装备体系中的装备本体的对应关系如图1所示。

装备体系是一个复杂的巨系统，对其结构的描述是多方面的［15］。从作战的角度来看，装备体系通过执行一系列行为动作完成特定的作战任务；从体系的系统组成来讲，装备体系是支持作战行动的多种相互关联的装备集合；在体系能力表现方面，装备体系具有完成某种任务的若干能力。语义装备体系的组成要素和关系是基于真实数据的描述，需要在数据层面和语义层面将其集成为统一规范的有机整体［16］。因此，本文提出了装备体系结构的语义元模型，并在此基础上从作战、系统和能力视角构建语义装备体系各视图的本体模型，如图2所示。

图1 语义装备体系的对应关系

图2 语义装备体系的描述框架

与现有的装备体系结构模型相比，语义装备体系主要有两大优势：一是基于真实装备数据，建立实际装备体系的数据映像，为开展装备体系研究提供高质量的数据支撑；二是采用基于本体的语义描述方法，能够用统一的语言描述装备体系中的各个要素，消除体系内语义异构和语法异构的问题，为实现装备体系的综合集成和互操作提供语义基础和语法规范。

2 装备体系语义元模型

语义装备体系基于规范的元模型构建装备体系各视图模型，从而保证了装备体系内数据和语义的一致性。DoDAF2.0版本重点提出了国防部体系结构框架元模型（DoDAF meta-model，DM2），它以国际国防企业体系结构规范（international defence enterprise architecture specification，IDEAS）为基础，采用本体的思想收集、组织、存储、共享体系内的数据［17-18］。本文在DM2的基础上提出语义元模型（semantic meta-model，SM2），给出了SM2在概念数据模型和逻辑数据模型两个方面的描述，通过定义体系内数据的描述规范，可以将装备体系内的组成要素集成为能够相互理解的有机整体，为构建语义装备体系的各视图模型提供了语义基础。

2.1 SM2概念数据模型

SM2概念数据模型从宏观的角度描述了语义装备体系的组成要素及其之间的关系。根据应用背景的实际需求，组成要素主要包括了装备实体、性能指标、作战活动、行动规则、装备系统、系统功能、能力元素和能力规划，

表1给出了各组成要素的概念定义。

表1 语义装备体系组成要素的概念定义

组成要素之间的关联关系如图3所示，其中箭头的指向表示前者对后者的生成关系，下面对各关系分别进行说明。

图3 语义装备体系组成要素之间的关联关系

关系1装备实体所具有的功能特性和性能指标。装备实体根据功能特性在作战活动中发挥作用，其性能指标的高低决定其完成任务的能力。

关系2装备实体是进行作战活动的基本单元。作战活动由一个或多个装备实体在作战想定条件下实施的一系列行动组成。

关系3多个功能上相互依赖的装备组成装备系统。

关系4装备实体在作战活动中需要遵循的行动规则。作战想定条件下装备实体执行作战行动的规则。

关系5性能参数到体系能力的映射。装备体系的能力由各装备所具有的性能指标按照能力模型聚合而成。

关系6装备系统所表现出的系统功能。

关系7装备系统作为一个单元参与作战活动。作战活动中的作战单元，既包括装备实体也包括装备系统。

关系8能力规划明确作战活动各阶段的体系能力需求。

关系9装备体系在执行作战活动时对不同时间段的体系能力进行规划。

关系10作战活动中装备实体作战行为的约束。

关系11装备系统对体系能力的贡献作用。

2.2 SM2逻辑数据模型

SM2逻辑数据模型是将高层的概念模型映射为数据库系统可实现的数据模型。本节基于本体描述体系内各要素及其之间的关系，参照Gomez Perez定义的本体模型，将SM2逻辑数据模型定义为类、关系、属性和实例组成的四元组，如图4所示，表示为SM2＝｛C，R，P，I｝，具体描述如表2所示。

图4 SM2逻辑数据模型

表2 SM2逻辑数据模型的本体模型

描述体系结构元模型的本体语言有多种，包括RDF、RDFS（RDF Schema）、DAML（DARPA agent markup language）＋OIL（ontology inference layer）、OWL（web ontology language）等。本文采用应用最为广泛的RDF语言构建SM2逻辑数据模型。设置“http：∥www.honhoo.com／”为基础统一资源标识符（uniform resource identifier，URI），URI可以唯一地标识系统中的所有资源，这种资源可以是具体的也可以是抽象的，可以存在或是不存在。

步骤1构建SM2类

SM2中默认最基本的类是Thing，模型中的所有个体都是Thing的子类。首先构建语义装备体系基础类，包括装备实体、性能指标、作战活动、行动规则、装备系统、系统功能、能力元素和能力规划。示例描述如下：

∥定义装备实体类

基础类中可以包括多个级别的子类，子类隶属于其上一级的类，子类可以将概念进行进一步细化。例如，装备实体类中包括航天器、航空器、舰艇、导弹、装甲车辆、侦察探测装备、通信装备等子类，用示例描述如下：

∥定义航天器类

步骤2构造SM2关系

SM2的关系描述了语义装备体系中类之间的关系、类与实例之间的关系、实例之间的关系等，如表3所示。SM2的关系提供了逻辑表示和推理的基础，基于这些关系能够构建出语义装备体系中的关联关系。

步骤3构造SM2属性

SM2属性用于描述语义装备体系中类的特征，分为外在属性和内在属性。外在属性表达了不同类之间的关系，用ObjectProperty（对象属性）进行描述；内在属性用具体数值表示类的特征，描述为DatatypeProperty（数据类型属性）。示例描述如下：

表3 SM2的关系列表

步骤4 构造SM2实例

SM2实例可以表示语义装备体系中任何事物，是SM2类的具体实现。语义装备体系是基于真实装备数据构建的。以雷达数据为例，SM2实例的RDF描述如下：

3 基于SM2的多视图本体模型

本节基于SM2构建装备体系的作战视图本体模型、系统视图本体模型和能力视图本体模型［19］。首先，结合SM2概念数据模型中的基础类，定义了各视图本体模型的类、属性和关系，基础类与视图模型的依赖关系如表4所示，其中√表示“必须”，×表示“没有关系”，空格表示“可选”。然后，根据SM2逻辑数据模型中定义的类、关系、属性和实例四元组，描述作战视图、系统视图、能力视图的本体模型。下面分别给出各视图的本体模型。

表4 基础类与视图模型的依赖关系

3.1 作战视图本体模型

本节基于SM2构建语义装备体系的作战视图本体模型，如图5所示，主要细化了作战活动基础类和作战规则基础类，下面给出作战活动本体和作战规则本体的定义、关系、属性的形式化描述。

图5 作战视图本体模型

定义1作战活动本体：用于描述装备体系按照作战想定所进行的一系列作战行动。表示为Activity，构建面向对象属性target On、equip With、locationIn、conditionIn、Ontime，分别表示关联目标、关联我方装备、关联目标所在位置、关联战场环境信息、记录活动进行时间，定义域（domains）定义为Activity，值域（ranges）分别定义为weapons、weapons、perform、perform、perform，示例描述如表5所示。

表5 作战活动本体

定义2作战规则本体：用于描述装备体系进行作战活动时需要遵循的规则。表示为Rules，构建数据类型属性area、battlefield、time，分别表示位置信息、战场环境、活动时间。rules规定了属性area、battlefield的ranges的取值只能在列出的范围中选取，time的ranges定义为datetime，保证了体系内规则描述的一致性，示例描述如表6所示。

表6 作战规则本体

3.2 系统视图本体模型

本节基于SM2构建语义装备体系的系统视图本体模型，如图6所示，主要细化了装备实体基础类、性能指标基础类、装备系统基础类和系统功能基础类，下面分别给出装备实体本体、性能指标本体、装备系统本体和系统功能本体的定义、关系、属性的形式化描述。

图6 系统视图本体模型

定义3装备实体本体：用于描述语义装备体系中的装备实体，表示为Weapon，构建数据类型属性WeaID、WeaName、WeaType、Load Time，分别表示装备实体的编号、名称、类型和服役时间，将这些属性的domains定义为Weapon，ranges分别定义为any URI、string、string、datetime；构建面向对象属性hasPerform，描述装备实体的性能参数，示例描述如表7所示。

表7 装备实体本体

定义4性能参数本体：用于描述装备实体的基本属性及计量单位，表示为Perform，构建数据类型属性Firerange、accuracy、weight、velocity，分别表示装备实体的作用范围、作用精度、载重和运行速度，将这些属性的domains定义为Perform，ranges分别定义为int、float、int、int，计量单位分别定义为m、%、kg、km／h，示例描述如表8所示。

表8 性能参数本体

定义5装备系统本体：用于描述功能上相互依赖、具有交互作用的多个装备的集合，表示为System，构建数据类型属性SysID、SysName，分别表示装备系统的编号和名称，以保证其在全局的唯一性，domains定义为System，ranges分别定义为any URI和string，构建面向对象属性hasEntity表示装备系统包括的装备实体，domains定义为System，ranges定义为weapons，示例描述如表9所示。

表9 装备系统本体

定义6系统功能本体：用于描述功能上相互依赖、具有交互作用的多个装备的集合，表示为Function，构建数据类型属性Fun Type描述装备系统的功能，domains定义为Function，ranges定义为warning、survey、tracing、strike；构建面向对象属性hasFunPer、hasFunIn，表示系统功能包括的装备性能和关联装备系统功能作用的所在区域，domains定义为Function，ranges定义为Perform，示例描述如表10所示。

表10 系统功能本体

3.3 能力视图本体模型

本节基于SM2构建语义装备体系的能力视图本体模型，如图7所示，主要细化了体系能力基础类和能力规划基础类，下面给出体系能力本体和能力规划本体的定义、关系、属性的形式化描述。

图7 能力视图本体模型

定义7体系能力本体：用于描述在特定任务背景下装备体系完成作战任务的本领。表示为Capacity，构建数据类型属性CapID、Cap Name、Cap Type，分别表示体系能力的标识符、名称和类型，domains定义为Capacity，CapID和Cap Name，ranges定义为string，Cap Type的ranges定义为Cap Warning、CapSurvey、Cap Tracing、CapStrike，示例描述如表11所示。

表11 体系能力本体

定义8能力规划本体：用于描述在特定任务背景下装备体系完成作战任务的本领，表示为CapPlan，构建面向对象属性plan Acton、hasCap、plan Timeon，分别表示作战活动中生成的能力规划、能力规划中包括的体系能力以及体系能力的作用时间，domains定义为Cap Plan，ranges分别定义为Capacity和Rules；构建数据类型属性planID，表示能力规划的标识符，domains定义为Cap Plan，ranges定义为any URI，示例描述如表12所示。

表12 能力规划本体

4 海战场预警探测系统体系结构研究

为了更好地说明语义装备体系构建的思路，本文以对海作战为背景构建一个具体的装备体系——海战场预警探测系统。海战场预警探测系统是指在对海作战中综合运用各类预警探测装备对目标进行探知和测量的系统，能够通过侦察战场态势获取重要的战略战术信息，对于取得体系作战条件下的信息优势具有至关重要的作用。海战场预警探测系统涉及了天基、空基、海基、地基的预警探测装备，具有独立性、复杂性、分布性等典型的体系特征［2021］。本节基于SM2和多视图本体模型，研究海战场预警探测系统作战视图、系统视图、能力视图的开发及本体描述。

4.1 作战视图开发及本体描述

作战视图描述了装备体系的使命任务、作战过程、作战要素及完成任务所需要的信息流，主要开发了高层作战概念视图（OV-1）和作战活动视图（OV-5），用于描述海战场预警探测系统的作战活动，从作战视角描述装备体系组成要素的功能以及要素之间的关联关系，然后给出了作战视图的本体描述。

4.2 高层作战概念图

高层作战概念图从宏观层面描述装备体系的使命任务、作战想定和作战过程，一般通过图片或文档的形式进行描述。根据海战场预警探测的实际任务需求，给出以对海防空反导为目标的作战想定：假设敌方于800 km外的太平洋某海域发射弹道导弹BGM-109F（战斧），对我方东海沿岸重要设施进行攻击，导弹平均飞行速度为800 km／h，我方通过海战场预警探测系统，利用各种装备对敌方导弹进行侦察、监视、预警、探测、跟踪和拦截。作战过程可以主要分为以下3个阶段。

（1）远程侦察预警阶段。结合掌握的敌方情报信息，通过天基、空基的电视探测装备对可能出现战事的重要敏感地区进行全时域、全天候的侦察监视，初步识别来袭导弹的类型特点，判断其攻击目标。

（2）中近程探测跟踪阶段。在确定来袭导弹目标后，综合调用空基、海基、地基的雷达、光电等探测装备对来袭导弹进行高精度的探测跟踪，分析和预测来袭导弹的运动轨迹。

（3）反导拦截阶段。指挥控制中心通过分析各装备获取的探测数据，对来袭导弹进行高精度探测跟踪，计算出拦截弹的飞行参数和发射时机，然后发射并引导拦截弹直至命中目标。

4.2.1 作战活动视图

作战活动视图将描述为完成使命任务通常进行的作战活动，给出了在想定条件下作战活动之间的关系。根据海战场防空反导任务的作战想定，建立包括指挥控制、侦察预警、探测跟踪、反导拦截的作战活动视图。其中指挥控制包括多源情报数据获取、情报分析和数据融合、态势分析和威胁判断、战场态势监控；侦察预警包括重要敏感地区侦察监视、来袭导弹尾焰探测、获取来袭导弹运动特性、获取来袭导弹辐射频率；探测跟踪包括获取雷达探测数据、获取光电探测数据、目标参数计算、锁定跟踪目标；反导拦截包括来袭导弹目标捕获、装载飞行参数、确定发射时机、发射拦截弹。每个作战活动都与相关的作战活动节点进行了关联，如图8所示。

4.2.2 作战视图本体描述

作战视图的本体描述可以分为作战任务、指挥控制活动、侦察预警活动、探测跟踪活动、反导拦截活动5个部分。

（1）作战任务描述

根据作战想定中描述的任务需求，将导弹来袭看作是一个作战活动，定义为一个Activity的实例act_Missle，结合Rules类和Weapon类的实例和属性，描述任务的开始时间“2014-11-24-0900”、战场环境“air on sea”、作战区域“Area_1”、作战目标“target_BGM-109F”等信息，下面给出关键部分的编码：

（2）指挥控制活动描述

指挥控制活动贯穿整个作战活动，将其定义为一个Activity的实例act_Command，其输入输出在Rules类的实例rule_command给出，对于不同阶段的子活动用Activity子类Task的实例task_strike、task_survey、task_warning来描述，下面给出关键部分的编码：

图8 作战活动节点树

（3）侦察预警活动描述

侦察预警活动描述了天基和空基多种预警探测装备的综合运用，将其定义为一个Activity的实例act_Waring，定义Weapon类的实例wea_E-2C、wea_HK-12描述所运用的装备信息，结合Rules类描述战场环境信息，下面给出关键部分的编码：

（4）探测跟踪活动描述

探测跟踪活动描述了空基、海基和地基多种预警探测装备的综合运用，将其定义为一个Activity的实例act_Survey，定义Weapon类的实例wea_AN／SPS-48、wea_HK-12、wea_ARGOS-73描述所运用的装备信息，结合Rules类描述战场环境信息，下面给出关键部分的编码：

（5）反导拦截活动描述

反导拦截活动描述了海基、地基预警探测装备以及反导武器系统的综合运用，将其定义为一个Activity的实例act_Strike，定义Weapon类的实例wea_E-2C和wea_DF-21描述所运用的装备信息，结合Rules类描述拦截导弹的发射时机和位置，下面给出关键部分的编码。

4.3 系统视图开发及本体描述

系统视图描述了支撑作战活动的装备体系的组成要素［22］，包括装备、装备系统及其之间的关系，主要开发了系统功能描述视图（SV-4），用于描述海战场预警探测系统的装备组成和功能，从系统视角描述装备体系组成要素的功能以及要素之间的关联关系，然后给出了系统视图的本体描述。

4.3.1 系统功能描述视图

系统功能描述视图定义了在任务背景条件下体系中各要素的主要功能，从逻辑上描述了作战活动中作战单元之间数据的流向。

海战场预警探测系统主要包括指挥控制功能、侦察预警功能、探测跟踪功能、反导拦截功能，其中指挥控制功能包括信息接收与分发功能、数据整合与情报处理功能、辅助决策功能、作战指挥功能；侦察预警功能包括红外侦察功能、远程侦察功能、情报数据传输功能、目标识别功能；探测跟踪功能包括雷达探测功能、光电探测功能、目标跟踪功能、情报数据处理功能；反导拦截功能包括高精度探测跟踪功能、发射控制功能、飞行参数计算功能、弹载制导功能。

海战场预警探测系统主要涉及的功能节点包括指挥控制系统节点、通信保障系统节点、卫星侦察预警系统节点、预警机探测系统节点、水面舰艇武器系统节点、地基探测跟踪系统节点、防空反导武器系统节点。系统功能和节点的关联关系如图9所示。

图9 系统功能节点树

4.3.2 系统视图本体描述

系统视图的本体描述主要包括装备实体本体描述和装备系统本体描述两个部分。

（1）装备实体本体描述

每个装备实体由一个Weapon类的实例wea_X表示，结合Weapon类和Perform类中定义的FireRange、Accuracy、Wea Type等属性描述装备实体的性能参数，下面给出部分装备实体的编码：

（2）装备系统本体描述

每个装备系统由一个System类的实例sys_X表示，结合Function类和System类中定义的SysName、hasFunIn、hasEntity等属性描述装备系统的性能参数，下面给出部分装备系统的编码：

4.4 能力视图开发及本体描述

能力视图描述了装备体系在特定标准和条件下完成作战任务的能力规划安排，明确能力的分类和实施阶段，主要开发了能力分类视图（CV-2）和能力规划视图（CV-3），用于描述为完成海战场防空反导任务所需要的体系能力和能力规划。

4.4.1 能力分类视图

能力分类视图定义了为满足想定条件下的任务需求体系所需的能力，以及能力之间的支撑关系。

通过分析任务需求，海战场防空反导能力可以分为跨军种联合作战指挥控制能力、远程全天候侦察预警能力、高速空中目标探测跟踪能力、对海作战防空反导拦截能力。其中，跨军种联合作战指挥控制能力由跨军种信息收发能力、多源异构情报数据处理能力、战场态势感知能力、辅助决策能力支撑；远程全天候侦察预警能力由红外侦察能力、情报数据传输能力、空基侦察预警能力、卫星侦察预警能力支撑，高速空中目标探测跟踪能力由雷达探测跟踪能力、光电探测跟踪能力、误差修正能力支撑；对海作战防空反导拦截能力由机动发射能力、打击毁伤能力、拦截弹制导能力支撑。

4.4.2 能力规划视图

能力规划视图定义在作战活动过程中的能力规划安排［23］。对海防空反导能力由多种能力构成，作战过程各阶段对能力有不同的需求，如图10所示。其中跨军种联合作战指挥控制能力贯穿整个作战过程（09：00－10：00）的始终，保障战场信息的实时收发和处理，提供战场态势感知和辅助决策支持；远程全天候侦察预警能力保障侦察预警阶段（09：00－09：15），通过综合运用红外侦察能力、卫星侦察能力、空基侦察预警能力对来袭导弹进行远程预警，情报数据传输能力保障目标信息能够准确及时地传输；高速空中目标探测跟踪能力保障探测跟踪阶段（09：15 -09：35），通过运用雷达探测跟踪能力和光电探测跟踪能力，高精度地捕获目标的运动特性信息，并不断地进行误差修正；对海作战防空反导拦截能力保障反导拦截阶段（09：35－10：00），机动发射能力保证拦截弹发射的时机，拦截弹发射后其制导能力保证命中概率，打击毁伤能力保证对来袭导弹的毁伤程度。

图10 能力规划视图

4.4.3 能力视图本体描述

通过分析任务需求的特点，将任务按照能力规划分解为不同阶段需要的体系能力，通过一个CapPlan的实例capplan来表示。体系能力由Capability类的实例cap_ command、cap_warning、cap_survey、cap_strike来表示，并结合Rules类中定义的time等属性，表示体系能力发挥作用的起始时间，下面给出关键部分的编码：

5 结 论

装备体系结构建模是开展装备体系研究的基础和前提。本文按照以数据为中心的建模思路，提出了装备体系结构语义模型——语义装备体系，首先基于DM2提出了SM2概念数据模型和逻辑数据模型，定义了装备体系的基础类及关联关系，给出了以类、关系、属性、实例四元组的本体描述框架；然后基于SM2构建了作战视图本体模型、系统视图本体模型、能力视图本体模型，明确了各视图中体系组成要素的定义、关系、属性的形式化描述；最后以海战场预警探测系统为例，基于本体模型开发并描述了作战视图、系统视图、能力视图，说明了本文方法的可行性。

［1］Niu X G.National defense system analysis for construction of weapons and equipment［M］.Beijing：National Defense Industry Press，2007.（牛新光.武器装备建设的国防系统分析［M］.北京：国防工业出版社，2007.）

［2］Zhao Q S，Yang K W，Chen Y W，et al.The modeling method and technology for system engineering and architecture［M］.Beijing：National Defense Industry Press，2013.（赵青松，杨克巍，陈英武，等.体系工程与体系结构建模方法与技术［M］.北京：国防工业出版社，2013.）

［3］Zou P，Jian P，Xiong W，et al.Research on the requirement acquiring and managing method of equipment［J］.System Command Control and Simulation，2011，33（4）：54- 57.（邹鹏，简平，熊伟，等.武器装备体系需求获取和管理方法研究［J］.指挥控制与仿真，2011，33（4）：54- 57.）

［4］Ye G Q，Shu Y，Ge B F，et al.Structure modeling of weapon equipment system of systems based on missions and means framework［J］.Fire Control and Command Control，2012，37（7）：1- 5.（叶国青，舒宇，葛冰峰，等.基于使命和方法框架的武器装备体系结构建模［J］.火力与指挥控制，2012，37（7）：1- 5.）

［5］Pan X，Huang Y X，Yin B S.Equipment system of systems architecture based on function and connection［J］.Systems Engineering and Electronics，2012，34（10）：2052- 2057.（潘星，黄元星，尹宝石.基于功能和联接的装备体系结构［J］.系统工程与电子技术，2012，34（10）：2052- 2057.）

［6］Li Z H，Tan X S，Wang H，et al.The evaluation method of weapon equipment system-of systems based on capability viewpoint of DoDAF［J］.Journal of Academy of Equipment，2012，23（4）：121- 125.（李志淮，谭贤四，王红，等.基于DoDAF能力视角的武器装备体系评估方法［J］.装备学院学报，2012，23（4）：121- 125.）

［7］Tan Y J，Zhang X K，Yang K W.Research on networked description and modeling methods of armament system-of-systems［J］.Journal of Systems and Management，2012，21（6）：781- 786.（谭跃进，张小可，杨克巍.武器装备体系网络化描述与建模方法［J］.系统管理学报，2012，21（6）：781- 786.）

［8］Ring S J.Attaining value from actionable DoD enterprise architectures［C］∥Proc.of the 14th International Command and Control Research and Technology Symposium，C2 and Agility，2009：1- 29.

［9］Huynh T V.Orthogonal array experiment in systems engineering and architecting［J］.Systems Engineering，2011，14（2）：208- 222.

［10］Berners-Lee T，Hendler J，Lassila O.The mantic web［J］.Scientific American，2001，284（5）：28- 37.

［11］DoD Architecture Framework Working Group.Department of defense architecture framework 2.0［R］.Washington D C：Department of Defense，2009.

［12］DoD Architecture Framework Working Group.S＆T missions using DoDAF 2.0［C］∥Proc.of the Aerospace Conference，2010：1- 17.

［13］The MoDAF Development Team.The MOD architecture framework version 1.2［R］.London：Ministry of Defense，2008.

［14］UK Ministry of Defense.UK ministry of defense architectural framework（MODAF）v1.2.0［R］.London：Ministry of Defense，2010.

［15］Wang K R，Chen C X，Leng B，et al.DoDAF and ABM modeling method［C］∥Proc.of the 15th Symposium on Informational Theory of Chinese Institute of Electronics，Electronic Systems Engineering Branch，2008：170- 175.（王科锐，陈昌祥，冷冰，等.DoDAF体系结构框架及ABM建模方法［C］∥中国电子学会电子系统工程分会第十五届信息化理论学术研讨会，2008：170- 175.）

［16］Biswas A，Hayden J，Phillips M S，et al.Applying DoDAF to NASA orion mission communication and navigation architecture［C］∥Proc. of the IEEE Aerospace Conference，2008：1- 9.

［17］DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework version 1.5 volume［S］.Washington D C：Department of Defense，2007.

［18］DoD Architecture Framework Working Group.DoD architecture framework version 1.0 volume I：definitions and guidelines［R］.Washington D C：Department of Defense，2003.

［19］Liu D W，Jiang Z P，Wang Z X，et al.Architecture design based on DoDAF meta-model［J］.Command Information System and Technology，2014，5（3）：33- 37.（刘大伟，姜志平，王智学，等.基于DoDAF元模型的体系结构设计［J］.指挥信息系统与技术，2014，5（3）：33- 37.）

［20］Pan X，Yin B S.Modeling and simulation for SoS based on DoDAF framework［C］∥Proc.of the 9th International Conference on Reliability，Maintainability and Safety，2011：1283- 1287.

［21］Handley A H.Incorporating the NATO human view in the DoDAF 2.0 meta-model［J］.Systems Engineering，2012，15（1）：108- 117.

［22］Browning T R.The many views of a process：toward a process architecture framework for product development processes［J］.Systems Engineering，2009，12（1）：69- 90.

［23］Griendling K，Maoris D N.Development of a DoDAF-based executable architecting approach to analyze system of systems alternatives［C］∥Proc.of the IEEE Aerospace Conference，2011：1- 15.

李 亢（198-7- ），男，博士研究生，主要研究方向为系统工程、数据集成、语义网、云计算、大数据。

E-mail：xtlikang1987＠126.com

李新明（1965- ），男，研究员，博士研究生导师，博士，主要研究方向为复杂系统、装备体系、大数据。

E-mail：liyi1221＠263.net

刘 东（198-1- ），男，助理研究员，博士，主要研究方向为系统工程、大数据处理、数据分析。

E-mail：ld5m＠163.com

Modeling method for weapon system of systems structure based on semantic meta-model

LI Kang，LI Xin-ming，LIU Dong
（Science and Technology on Complex Electronic System Simulation Laboratory，Equipment Academy，Beijing 101416，China）

According to the ideas of data-centric in architecture modeling，the semantic model of weapon system of systems architecture is proposed，which is named semantic weapon system of systems.Firstly，the semantic meta-model is proposed based on DoDAF meta-model（DM2），and the concept and relationship of base classes are defined in system of systems architecture.Then an ontology describe frame is given by classes，relationships，attributes and instances which are generated as quadruples.Secondly，ontology models of combat view，system view and capability view based on the semantic meta-model are constructed.In addition，the definitions，relationships and properties of constituent elements in each view are formally clarified.Finally，the early warning detection system in naval battlefield is studied as a case to verify the feasibility of the method.

weapon system of systems；architectural modeling；ontology model；DoDAF meta-model（DM2）；semantic meta-model

TP 391

A

10.3969／j.issn.1001-506X.2015.11.13

1001-506X（2015）11-2503-10

2014- 12- 09；

2015- 03- 11；网络优先出版日期：2015- 07- 09。

网络优先出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2422.TN.20150709.1655.006.html

部委级基金资助课题