面向一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架

柏晓莉,吕　翔，罗雪山

(1.解放军91746部队，北京　102206；2.国防科学技术大学，湖南长沙　410073)



面向一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架

柏晓莉1，2,吕翔2，罗雪山2

(1.解放军91746部队，北京102206；2.国防科学技术大学，湖南长沙410073)

摘要:一体化侦察情报系统开发是一项的复杂系统工程,开发费用和周期不断加大。仿真技术能有效提高侦察情报系统开发水平,缩短系统开发周期,减少系统开发的风险。提出了一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架,分析了仿真支持集成框架的含义和特征,确定了仿真支持集成框架的结构和组成,建立了框架的运作体系结构、系统体系结构和技术体系结构。一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架可以支持各开发阶段仿真资源和成果的共享和重用,促进各阶段仿真信息、过程和应用的全面有效集成,提高我军侦察情报系统开发的仿真应用水平和开发效益。

关键词:侦察情报;系统开发;仿真支持;集成框架

修回日期： 2015-09-23

吕翔(1974-),男,博士,副教授。

罗雪山(1965-),男,教授,博士生导师。

信息化战争需要建立陆、海、空、天、电多维一体的侦察情报系统,从而获取信息优势、提供具有体系对抗能力的情报保障服务,满足体系作战对侦察情报工作的需求。一体化侦察情报系统开发是一项集理论、方法、技术、设备和管理于一体的复杂系统工程,涉及作战概念、指挥体制、组织方式、作战条令等多方面的因素,与指挥控制、预警探测、通信和电子对抗等诸多业务领域交叉,具有规模庞大、技术复杂、费用巨大、对抗性和实时性强、应用要求不确定等特点[1]。仿真技术为系统开发提供了一种无破坏的、可多次重复运行、可控制的手段,可以有效地解决侦察情报系统开发过程中面临的诸多困难。美国国防部一直以来将建模与仿真技术作为“国防关键技术计划”的重点项目,并且将综合仿真环境列为现代高技术局部战争的七大需求之一[2]。

1一体化侦察情报系统与仿真

1.1一体化侦察情报系统

一体化侦察情报系统是陆、海、空、天、电多维一体,战略、战役、战术多层一体,敌情、我情、战场环境相融一体的情报体系,这种情报体系能够将来自不同视角、不同层次、不同类型的情报信息融合,并构成真实度更高、分辨率更高、时效性更好的战场通用态势图,战场决策者和各级指挥人员对战场态势实现全方位、立体化、复合型透视,各作战单元和作战平台直至单兵,具有对战场信息近乎同时的接受和报告能力,极大地改善各个指挥层次和各个军兵种力量之间的信息地位,使各作战部队无缝地、畅通地获取战场情报,为遂行一体化的作战行动创造了条件,极大地增强了一体化联合作战能力。

1.2仿真技术

信息化战争的需求加大了侦察情报系统开发全过程的复杂度,软硬件并行开展,庞大的系统集成使得开发的高费用和高风险,很可能导致开发频繁延期,费用暴涨,造成项目陷入泥沼,甚至项目失败。

应用仿真技术可在模型上的重复运行,灵活更新,其费用远比对实际系统进行试验低;对系统的某些试验存在危险性,不允许进行,通过仿真试验则可以避免危险性;借助仿真可以进行假设检验,预测系统的特性和预测在外部因素作用下系统受到的影响;在系统发生故障后,可以通过仿真使之再现,以便分析判断故障产生的原因;通过仿真可以明确系统需求,确定系统概念、范畴、结构、功能和性能,演示系统整体效能,优化系统结构和降低建设风险;经过仿真逐步修正,可以深化对系统内在规律、外部联系及相互作用的了解,从而采用相应的控制和决策,使系统处于科学优化的控制与管理之下[3]。

仿真技术已经在我军侦察情报系统研制的许多部门和环节得到了不同程度的应用,在项目立项论证阶段进行风险分析与辅助决策分析;在总体设计阶段进行方案分析与优化;在系统研制过程中进行效能测试、仿真与评估等[4]。

2一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架

2.1一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架含义

一体化侦察情报系统开发的仿真支持集成框架(SSIF-IRISD,Simulation Support Integration Framework for Integrated Reconnaissance and Information System Development)是一种硬件和软件体系结构,在仿真建模技术、信息集成技术、过程集成技术、应用集成技术以及各种技术标准的支持下,为各领域仿真模型和应用系统提供标准化的、开放式的和一体化的建模与仿真集成机制,为一体化侦察情报系统全生命周期的建模仿真、分析和评估提供支持。这种集成体现在:促进了一体化侦察情报系统全生命周期仿真产品和成果的共享和重用;对仿真信息进行一致的定义、管理、控制和维护,保证仿真信息的安全性和完整性;按照仿真支持过程的组织结构、活动、过程和信息等之间的逻辑关系,合理地组织仿真支持过程中的各类仿真要素,促进分布式开发团队的协同工作;遵循统一的仿真开发规范和仿真集成标准,为各类仿真工具软件提供集成的运行环境,实现应用系统、仿真功能部件和应用工具的有效集成。

2.2SSIF-IRISD的特点

SSIF-IRISD有效地利用当前流行的产品和标准,广泛地集成现有应用系统与开发工具,使系统具有开放性、可扩展性、灵活性和实用性,体现了集成、分布、协同、层次和标准化等思想,其具有如下系统特征。

1)标准化与可扩展性

在统一的技术标准体制支持下,各种支持侦察情报系统开发的仿真工具,只要满足设计规范的要求,就可以接入仿真支持集成框架中,实现即插即用。用户可以开发自己的应用程序,并能在分布的网络中被仿真开发团队共享,提高了框架的灵活性和适应性,使得系统能够随着当前技术的发展而不断改进。

2)集成性与分布性

采用分布式体系结构,支持异地仿真人员的分布协同工作,实现仿真支持过程中信息共享、工具软件互操作与集成,从而将信息、人员和工具集成到一个统一的平台上。

3)共享性与交互性

侦察情报系统开发中仿真设计是一个反复尝试和不断改进的迭代过程,仿真产品、数据动态变化,仿真人员需要实时感知、修改和交互相关仿真数据,共享仿真信息。集成框架保障了仿真信息的一致性,满足了信息共享与交互的要求。

4)良好的层次性与实现性

框架系统构成基于层次化思想,分层的体系结构有助于仿真人员分析框架各个功能模块以及模块间的关系,减少功能模块的耦合性,便于框架的设计和构建,规范和加快集成环境的开发过程,有利于软件实现,并有效地减少了系统维护。

3SSIF-IRISD的体系结构

统一的体系结构对SSIF-IRISD的开发和应用非常重要,使得各类仿真人员能够致力于仿真支持方案的选择、研究和完善,并促进信息在功能领域内、跨领域间的交换和共享。借鉴美军SBA(Simulation-Based Acquisition,基于仿真的采办)对体系结构的划分,将SSIF-IRISD划分为运作体系结构、系统体系结构和技术体系结构三个方面内容。

运作体系结构定义了完成侦察情报系统开发仿真支持所需的组织结构、相关活动、过程、信息流和任务等之间的逻辑关系,作为最上层体系结构指导系统体系结构与技术体系结构的构建。系统体系结构定义了实现运作体系结构所需的系统软、硬件组成以及各组成之间相互关系,体现了系统功能组件之间的逻辑关系。技术体系结构定义了仿真支持集成框架设计、实现与发展必须遵循的标准、规范和协议。

3.1运作体系结构

从系统用户的角度出发,仿真支持集成框架是对侦察情报系统开发的不同阶段、为不同的系统人员提供系统开发的仿真支持,各类人员在过程集成环境的支持下通过提交任务和获取结果来使用建模仿真系统。通过过程集成环境启动不同的工作流程,对过程及人员的信息交互进行管理,在仿真模型库、数据库和其他信息库的支持下调度仿真应用系统,监控系统运行,收集数据、分析结果,协助用户完成提交的任务。

组织/人员、工作流程和信息流分别定义了系统的组织结构、仿真业务流程和系统的信息交互关系。过程集成环境、建模环境、仿真环境、管理环境、分布式侦察情报系统开发仿真信息资源库和仿真支持工具等共同构成仿真支持集成框架的核心功能模块,运作体系结构描述了集成框架各组成部分及其相互间的逻辑关系,如图1所示。

1)组织/人员

侦察情报系统开发的仿真项目涉及项目负责人、系统管理人员、仿真人员、侦察情报系统开发人员和相关人员。仿真人员按照仿真项目的任务划分,组建集成仿真支持团队(Intergated Simulation Support Team,ISST),组成不同的任务小组,担当不同的角色,负责和完成不同任务。

图1　SSIF-IRISD的运作体系结构

图2　一体化侦察情报系统开发仿真支持的组织结构

系统开发人员提出不同的仿真需求,与仿真人员交互,协同仿真任务的完成。相关人员包括领域专家和军事人员,也参与到仿真任务中,提出仿真建议和参考。图2描述了整个侦察情报系统开发仿真支持的组织结构。

2)工作流程

图3　一体化侦察情报系统开发仿真支持的工作流程

工作流程描述了在一体化侦察情报系统开发仿真支持过程中各类人员的基本工作流程,如图3所示。工作流程以项目过程管理为核心,为各ISST团队分配任务,实施任务进度监控。用户依据仿真项目组划分的角色,经权限验证后登陆侦察情报系统开发仿真支持系统。项目负责人负责组建仿真项目、输入仿真项目信息、组织仿真项目人员、实现仿真项目规划和分解仿真任务。仿真项目信息包括系统战技指标、仿真任务类别、项目来源与用途、任务完成节点要求等。仿真总体主任设计师管理总体方案实施,基于工作流技术协调仿真总体人员的工作,监控仿真项目的正常运行,定义侦察情报系统仿真项目和定制侦察情报仿真流程等任务。仿真总体主管设计师负责仿真任务流程的启动,对仿真总体方案进行功能设计和性能评估,确保系统的正常工作。分系统仿真人员及其他仿真人员在流程驱动下执行相关的仿真任务。工作流程中产生的仿真信息汇总到侦察情报系统仿真信息资源库。仿真人员包括总体及各分系统仿真人员等。系统管理员负责数据库管理、文档维护、人员及权限管理等职能。侦察情报系统开发人员提出系统战技术指标,作为项目执行的评价标准。

3)信息流

一体化侦察情报系统开发仿真支持过程从某种角度看就是各类仿真信息的加工处理过程,信息在部门和人员间频繁地传递和交流,形成信息流动网络,如图4所示。各类信息通过侦察情报系统开发仿真全信息模型实现统一的描述、组织和关联。

图4　一体化侦察情报系统开发仿真支持的信息流

一体化侦察情报系统开发的仿真信息分别存储在仿真模型库、功能部件库、基本要素库、项目/方案库、过程模型库和组织模型库等中。

仿真模型库包括了侦察情报系统开发的各个阶段、各种层次、不同粒度的仿真模型。

功能部件库存储了侦察情报系统开发的仿真功能部件,对其实施组织和管理。系统管理员负责编辑、添加、修改和删除部件库中的组件,用户可以向部件库提供和定制部件。

基本要素库对侦察情报系统开发的各类基本信息要素进行规范化存储与调用,包括设备性能指标、兵力部署方案、作战计划、指挥编制和装备配备等。

项目/方案库对侦察情报系统开发的仿真应用数据进行规范化存储与调用。包括仿真初始化数据、模型输入输出参数、态势信息、战场环境参数、视景仿真数据和仿真评估数据等。

过程模型库、组织模型库分别对侦察情报系统开发的仿真支持过程中各种过程模型、组织模型进行规范化存储与调用。

4)仿真支持过程集成环境

过程集成环境组织侦察情报系统开发的仿真项目的实施,协调各类人员之间的信息交互,构建过程模型,驱动工作流执行。

5)建模和仿真环境

建模环境支持仿真人员协同开发侦察情报仿真模型,完成仿真概念模型、仿真组件模型、联邦成员等设计,为模型的集成、测试、VV&A提供支持;仿真环境为仿真运行提供集成平台,在统一的仿真服务运行总线支持下,为仿真应用运行提供支持。

6)管理环境

其对仿真支持过程中涉及的人员、过程、项目、工作流、工具、信息、数据和模型进行管理。

仿真管理:根据仿真计划,确定仿真任务,配置计算机、网络及相关设备;调用建模与仿真通用环境工具软件,生成仿真运行计划;对仿真任务的准备过程进行监控与管理;运行异常告警及处理等。

项目管理:提供对仿真项目进行监视与控制的自动化管理功能,定义领域内事务处理的标准过程模型,通常包括项目规划、布局管理、资源配置和进度管理、成本与项目跟踪等。

工作流管理:管理一系列相关仿真活动与过程,并实现资源与过程模型的集成,目标是使整个仿真支持过程正常运转。具有对VV&A过程、仿真测试过程、专家研讨过程等不同组合过程的分析能力,支持单独的工作程序包在分布的ISST之间进行分发。

7)仿真支持工具集

工具集提供仿真支持集成框架所需要各种工具,为不同人员提供工具支持,用户也可以遵循统一的集成接口,在框架中插入自己开发的工具,供其他人员共享。基本的工具集包括以下类型:

文档处理工具:通常包括Word、电子表格Exce和图形工具等;

协同工具:支持侦察情报系统开发的ISST为共同目标而开展协同工作所需工具,包括Email系统、电子公告板、电子会议系统NOTES等;

建模工具:UML ROSE、Telelogic、SA、BPWin、ERWin;

仿真工具:CPN tool、OPNET、Stage、Multigen Vega、VRForce;

数据解释器/翻译器:将某个应用独有的数据描述格式转换成其它应用的数据描述格式的软件工具,如XML文档解释器;

仿真分析优化工具:应用各类优化方法、试验设计方法、近似方法等对仿真设计、结果进行分析优化。优化方法包括经典优化算法(如罚函数法、可变容差法等)及现代优化方法(如遗传算法、模拟退火算法等);试验设计方法包括全因子设计、均匀设计、单因素设计、析因设计、分式析因设计、正交设计、拉丁方设计及中心复合设计等;近似方法包括响应面法、神经网络法、Kriging近似方法等。

8)分布式侦察情报系统开发仿真信息资源库

分布仿真信息资源库包含了仿真模型、仿真数据以及与应用领域和仿真目的有关的资源,这些仿真信息以文件、数据库记录等多种格式存在,分布在产生信息的各个应用的不同地域。这些信息采用统一的格式和规范存储,并在一个通用的信息库中进行管理,以消除多专家、多部门、多学科之间的信息壁垒,促进信息的共享与高效的应用。信息库提供信息查询、搜索和信息分类等基本功能,同时加强信息的安全管理,为来自不同部门、不同级别的信息提供相应的安全权限。

3.2系统体系结构

系统体系结构将运作体系结构定义的互操作能力转换为一系列系统功能模块,支持操作需求的实现。系统体系结构关注物理组件(模型、仿真、网络和数据库等)的耦合关系,描述实现运作体系结构所需工具和资源的层次关系,促进系统组件间的互操作和重用。

3.2.1系统体系结构的层次组成

SSIF-IRISD系统体系结构的层次组成如图5所示。在该系统体系结构的层次划分中,底层为上层提供服务,上层为底层指定任务。各个层次提供的服务如下:

1)公共基础层

公共基础层包括基础设施层和公共服务层,为系统集成提供技术支持。基础设施层提供分布环境下的操作系统,计算机软硬件和网络通信功能等。公共服务层基于开放信息栅格(OGSA,Open Grid Service Architecture),提供支持不同应用的网格服务。

图5　SSIF-IRISD的系统体系结构层次划分

2)信息资源层

信息资源层集成了侦察情报系统仿真支持过程中各类信息资源,包括模型、数据、文档、想定和知识等。信息资源层是整个集成框架的基础,支持ISST成员的分布式协作、信息交换以及共享系统的各种资源。该平台管理系统通过仿真模型库、功能部件库、基本要素库、项目/方案库、过程模型库、组织模型库和知识库,为仿真信息提供有效的管理和集成。

3)集成层

集成层采用公共中间件技术(CORBA、COM、EJB、RTI、Web Service等)建立系统的软总线,提供一个标准的计算环境,支持不同软硬件平台、不同网络以及不同操作系统环境的互操作,实现分布、异构环境下应用系统的即插即用。基于标准集成接口的仿真功能组件能够通过软总线进行通信并集成在仿真支持集成框架中。

4)服务层

服务层在集成层的支持下,把信息资源层、工具层、应用层无缝地连接在一起。根据不同的需要,提供一系列服务引擎,各引擎通过调用相应的服务来满足应用层的用户请求。服务引擎启动不同的服务功能,为整个侦察情报系统全生命周期提供建模服务、仿真运行服务、工作流执行服务、应用集成服务和系统管理服务(项目管理服务、团队/组织管理服务、信息/资源管理服务和工具注册服务)等。

5)工具层

工具层是一系列组件化、服务化的建模工具、仿真工具和支持工具的集合。为仿真支持提供有效的支持和管理工具,包括仿真分析和优化工具,模型管理、项目管理、资源管理、工作流管理和VV&A管理等工具。

6)应用层

支持侦察情报系统开发不同阶段的仿真应用,提供友好的访问界面。应用层实现具体应用的引入及接口的设计,提供用户管理与应用配置方面的功能,这一层次与应用直接相关。“用户”通过门户完成仿真验证过程,“开发人员”是通过软总线开发并注册自己的组件、服务,或用各种已有组件、服务构造自己的仿真系统。

3.2.2主要功能模块

根据侦察情报系统仿真支持集成框架系统体系结构的层次结构,仿真应用集成平台、支撑服务环境和仿真信息资源平台构成了系统的主要功能模块,下面对这些功能模块进行详细分析。

1)仿真应用集成平台

根据侦察情报系统开发各阶段的特点,提供相应的仿真应用系统。在各类仿真支持服务的支持下,为系统开发的不同阶段提供相应的仿真应用服务包,为仿真应用系统的实现提供友好的用户交互环境。

•侦察情报系统开发的仿真支持服务与侦察情报系统开发的仿真应用服务包

基于SOA的思想[5],对各种仿真工具、仿真功能组件、仿真模型实现服务封装,提供剧情生成服务、数据采集服务、仿真评估服务、视景展示服务、侦察情报系统与仿真交互服务、仿真工具服务、仿真模型服务等仿真支持服务,各种仿真支持服务根据侦察情报系统仿真需求,可以进一步组合成不同的仿真应用服务包,如侦察情报系统业务流程仿真应用服务包、侦察情报系统结构仿真应用服务包、雷达组网仿真应用服务包、通信网络仿真应用仿真服务包、分系统试验仿真应用服务包、集成试验仿真应用服务包和训练仿真应用服务包等。在仿真运行服务、应用集成服务的支撑下,构建仿真应用系统,为侦察情报系统开发的不同阶段提供各类仿真支持。

•协同建模仿真平台

协同建模仿真平台为分布的建模仿真团队提供协同环境,支持异地分布的仿真人员采用各自领域的专业工具,对侦察情报系统的设计方案进行建模与仿真分析,并将仿真结果反馈给侦察情报系统开发人员作为决策依据。提供仿真功能组件集成接口,仿真功能组件通过软总线进行通信并集成到协同建模仿真平台中。由总体仿真设计、建模、运行、分析和评估等子平台构成。

在协同建模仿真平台中,总体仿真设计子平台处于核心协调地位,由总体仿真设计子平台提出仿真部件设计要求,各分系统建模子平台根据设计要求独立进行建模和仿真,然后将设计和仿真结果返回给总体仿真设计子平台,由总体仿真设计子平台进行仿真集成和综合性能评估,再确定新的仿真改进方案,下发到各分系统平台修改设计方案,完成建模仿真循环。

各子平台利用交互界面为用户提供分系统仿真方案定义、设计工作流建模、参数优化、组件注册与调用、结果发布等服务。各子平台独立运行,可分别安装在不同客户端上,子平台之间通过仿真信息管理平台及数据库进行信息交互,各子平台集成建模仿真的常用专业模块、商用软件(CPN tool、Matlab、Opnet等)、优化工具等,以组件形式发布在应用服务器上。

•仿真过程管理平台

仿真过程管理平台对仿真支持过程实施管理,通过工作流程集成各种工具、资源和人的活动,保障仿真任务顺利执行。包括以下内容:

仿真项目构建:定义仿真项目,确定仿真项目负责人,为参与人员分配相关角色；

仿真项目管理:协调管理仿真项目执行,观察项目进展情况,实时监控任务执行情况、时间和进度进行,针对各类任务的实际完成情况,及时调整相关计划；

组织管理:管理人员组成,根据不同组织分类,如工作(协调管理、仿真运行、建模设计等)创建工作团队,将用户添加到某一组织团队,将所有用户分成若干工作组；

角色管理:为项目人员分配角色,角色与权限相对应,使各类参与人员与角色相关联,不同角色具有不同权限,同一人员可担当多种角色；

工作流管理:对工作流建模,定义任务/活动角色,为活动角色分配人员,使仿真人员与活动相关联。

确立侦察情报系统战技指标。

•仿真信息管理平台

仿真信息管理：平台对仿真信息实施管理,包括以下内容:

仿真产品管理：分为文档管理、仿真模型管理和仿真数据管理,实现仿真产品的版本管理、信息维护、信息浏览、信息发布和信息存储,以及XML文档数据转换；

功能部件管理:管理仿真设计、运行和分析中所用到的组件、服务、应用程序和商业软件等软件资源(包括接口信息、地址信息和功能信息等)；

用户管理:对各类人员信息进行管理；

系统维护:负责仿真模型库、数据库维护与备份等维护工作。

2)支撑服务环境

支撑服务环境为信息管理平台、过程管理平台和协同建模仿真环境中各子平台的协同建模、仿真运行、仿真信息交互、人员协同工作以及仿真过程管理等正常运行提供支撑服务。支撑服务环境是整个系统正确调度和控制的核心,协同建模和仿真的正确运行都需要支撑服务环境的支持。支撑服务环境包括仿真建模服务、仿真运行服务、应用集成服务和系统管理服务等。

•工作流执行服务

工作流执行服务是支撑服务层的核心软件,其功能包括:解释过程定义、创建过程实例并控制其执行、调度各项仿真设计活动、为用户工作表添加工作项、通过应用程序接口调用应用程序、仿真应用服务包,提供仿真建模过程监控和过程管理功能等。工作流执行服务中可包括多个工作流引擎,不同工作流引擎协作共同执行工作流。

•仿真建模服务

为规范化的侦察情报系统仿真建模提供支持机制,支持仿真概念模型、仿真服务组件、仿真应用组件运行包的建模过程,创建侦察情报系统仿真模型模版,提供模型框架自动生成、模型校验和模型转换映射等机制。

•仿真运行服务

提供仿真运行调度服务,实现基于HLA/RTI-Web Services的仿真运行服务总线,支持不同机制的仿真引擎,实现仿真模型调度、仿真控制、时间管理、数据传输、数据采集和信息交互等。仿真运行服务总线是支撑环境的基础设施,能够支持仿真支持服务之间基于广域网的通讯、集成、交互和管理自动化等功能,实现由各服务组装而成仿真应用。以仿真服务运行总线为基础构造的仿真运行支撑环境使得联邦以及联邦成员具备松耦合的特性,在系统维护、升级以及高层的系统互联方面能够实现更为低成本、高效率的开发生产模式。

•应用集成服务

基于Web 服务技术,为仿真系统应用集成提供仿真支持服务的封装、注册、发现、匹配和组合等支持服务。为异构环境下,各类仿真应用系统提供集成机制。侦察情报系统仿真测试中用到多种模拟设备,有指控模拟设备、武器模拟设备、传感器模拟设备等,位于不同地域的仿真试验床[6]可以通过网关连接到仿真运行服务总线上。实际侦察情报系统运行在侦察情报系统总线上,它可以通过基于Web服务的仿真代理参与到仿真运行中,实现与仿真系统的交互,Web服务使得实际侦察情报系统与仿真系统的交互更加方便和易于实现。

•系统管理服务

为系统管理提供支持服务,为信息、人员、仿真功能部件、工作流和模型等提供全方位的管理支持,构建电子信息仓库,为用户提供虚拟文件夹访问机制,提供多种信息存储转换映射方式。

3)仿真信息资源平台

仿真信息资源平台为系统提供信息支撑环境,包括仿真模型库、基本要素库、项目/方案库、功能部件库、过程模型库、组织模型库、知识库等,基于侦察情报系统开发的仿真全信息模型对仿真信息实施组织和管理。仿真信息资源平台用于存储和管理仿真信息,包括仿真数据(模型参数、系统指标、仿真结果)、计算组件、模型算法、各功能部件、功能部件间的数据交互关系、常用仿真工具、侦察情报系统组成要素与配置信息、仿真流程、项目信息、系统管理信息以及仿真支持过程产生的各种文档、侦察情报系统开发方案、仿真模型等信息。仿真信息资源平台是整个集成框架的基础,为侦察情报系统分布式协同仿真人员提供共享数据和模型。

3.3技术体系结构

侦察情报系统开发的仿真支持是一个跨部门、跨学科的协同工作过程,集成框架的基本目标是促进各部门内部和部门之间的数据传输,以及工具、资源的互操作和重用,这一目标在集成框架中某些机制的支持下得以部分实现,例如网络通信服务、数据共享服务等。但是,这些机制只是使信息共享和重用成为可能,必须定义适当的标准,并在运作过程中强制执行,才能真正实现上述目标。统一的术语定义、统一的文档模版、统一的数据交换格式、统一的接口规范等对仿真集成具有重要意义。此外,标准还包括指定工具和资源在体系结构中的应用范围,定义各种组件实际应用的过程和方法等。对于那些可以应用于整个体系结构的公共工具、资源和基础设施,建立全局范围的标准将有助于重用、互操作和信息共享。

技术体系结构应遵循国际通用的各种标准和规范,尽可能的涵盖集成框架中所需的所有标准,包括全局标准和部门局部规范。

1)全局标准

包括跨部门、跨阶段协同和信息共享所需的各种标准和约定,可以分为三个层面。

数据格式标准:在系统内部应保证在各阶段、各部门之间的统一,并尽最大可能与国际标准接轨。采用惯用的数据格式,并形成数据格式标准参考手册,包括数据模板和相关的数据交换格式(DIF)等,并在各部门中强制执行。

工具标准:贯彻标准化通用操作环境的概念,保证工具数据接口的一致性,并提供相对统一的用户界面。此外,各个工具的参考文档应以统一的格式撰写,便于在其他部门以及未来工程中进行重用和扩展。

体系结构标准:采用模块化思想构建体系结构,各个模块通过API为较高层次应用提供功能支持,保证“即插即用”,以提高体系结构的可重用性和可扩展性。其中仿真模块应遵循HLA标准,保证整个系统的顺利集成。

2)局部规范

局部规范是指局限于某部门,或某一部门小组范围内的标准和约定。没有合适的全局标准时,局部规范的制定有利于提高应用开发和工具使用的效率。例如每类仿真资源说明可以被认为是一种局部标准。集成框架中用于特定领域应用开发的软硬件设置规则也应该面向特定用户进行局部定义。

SSIF-IRISD的技术体系结构如图6所示,全局标准包括数据管理服务SQL、ODBC和JDBC等;信息共享标准有文档交换格式(XML)、图形交换格式(GIF)和数据交换格式(DIF)等;网络服务由TCP/IP,UDP/IP和HTTP协议等;中间件标准有COM、HLA规范和Web服务等;术语标准(术语词典)等。

图6　SSIF-IRISD的技术体系结构

4结束语

SSIF-IRISD有效地利用当前流行的产品和标准,广泛地集成现有应用系统与开发工具,使系统具有开放性、可扩展性、灵活性和实用性,体现了集成、分布、协同、层次和标准化等思想。SSIF-IRISD为一体化侦察情报系统开发提供全生命周期仿真支持的集成框架,支持各阶段仿真资源和成果的共享和重用,促进各阶段仿真信息、过程和应用的全面有效集成,能够较好地满足一体化侦察情报系统开发仿真支持的集成化要求。

参考文献:

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[6]顾浩,崔永翠，等.海战场综合电子信息系统仿真测试技术[J].系统仿真学报,2007,24(5):274-278.

Simulation Support Integration Framework for Integrated Reconnaissance and Information System Development

BAI Xiao-li1，2, LV Xiang2, LUO Xue-shan2

(1. the Unit 91746 of PLA,Beijing 1002206; 2. National University of Defense Technology, Changsha 410073,China)

Abstract:Integrated Reconnaissance and Information System Development is a complex system engineering whose cost and time consumption increases continuously. Applying simulation to Integrated Reconnaissance and Information system development can ameliorate the development quality effectively, shorten the development period, and reduce risk probability. The paper establishes a Simulation Support Integration Framework for Integrated Reconnaissance and Information System Development (SSIF-IRISD), explores some key related technologies, connotation and features are explained, and SSIF-IRISD structure and constitution are fixed on. Based on the above study, this dissertation establishes the SSIF-IRISD, of which the operational architecture, system architecture and technical architecture are further built with an analysis of the architecture. This Framework can sustain the sharing and reuse of simulation resource and outcome for different development phrases, wholly promote information, process and application integration availably, and improve the simulation application standard and development benefit.

Key words:reconnaissance and information; system development; simulation support; integration framework

作者简介：柏晓莉(1976-),女,黑龙江鹤岗人,博士,工程师,研究方向为C4ISR系统开发与仿真。

收稿日期：2015-08-21

中图分类号:E94；TP391.9

文献标志码:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.016

文章编号：1673-3819(2016)01-0071-10