云计算环境下的海量战场信息处理

王佩　董书涛

[摘要]云计算为复杂的海量战场信息处理提供了基础设施，助于提升了信息服务的质量。文章从云计算的信息处理技术和应用优势入手，对基于云计算环境下的海量信息存储、分析、计算及查询处理进行了探讨。期望通过本文粗浅的研究能够对完善海量战场信息处理方法提供一些有价值的帮助。

[关键词]云计算环境 战场信息 处理技术

当前指挥专网、局域网等支撑的指挥网站已经采用B/S与C/S相结合的方式提供服务，B/S解决了远程服务问题，C/S解决了身份认证问题，这种结合的方式在地方金融、证券等安全保密要求较高的领域得到了普遍应用。指挥网站系统还采取了桌面式类似手机APP的服务方式，这种方式栏目一目了然、操作便捷灵活、终端维护简单。加之各应用终端之间的互联互通互操作，使得作战力量完全处于一个“无处不网、无时不网、人人在网、时时在线”的云环境中，战场云服务已成为现实。

一、云计算的战场信息处理技术概况

云计算是一种能够通过网络以便利的、按需付费的方式获取网络、服务器、存储、应用和服务等计算资源，并提高其可用性的模式，这些资源来自于一个共享的、可配置的资源池，并能够以最方便、快捷和无干预的方式获取和释放。其对战场信息处理技术可归纳为以下几个方面。

1.1战场信息的分布式存储技术

云计算存储数据的主要方式即为分布式存储，也是在未来战场上用于存储战场海量信息的主要手段，这在一定程度上确保了战场信息的高可靠性、可用性和经济性。其中战场海量信息存储的高可靠性主要是借助冗余存储方式来实现，通过可靠的指挥平台有效弥补硬件方面存在的不足。因为云计算系统需要满足异地配置的大规模作战单元、作战力量使用需要，因此必须要使数据存储技术具备超强的传输速率和吞吐量的功能，才可以并行的为所有应用终端提供信息服务，分布式存储方式恰恰满足了这一要求。

1.2战场信息的虚拟化技术

在虚拟化技术中，被虚拟的实体是各种各样的IT资源，这些资源主要包括网络、存储、文件、系统、软件、服务器等。在云计算环境下，作战指挥平台虚拟化的解决方法是通过网络将各级各类指挥信息系统进行整合，其集服务器、应用软件、相关服务、数据库系统以及网络设备等于一体，支撑战场海量信息在虚拟化条件下高效运转，给指挥人员和作战力量带来真正意义上的虚拟化服务。

1.3战场信息的高效管理技术

目前，云计算数据管理技术中最常用和最知名的技术是BigTable和Hbase。由于云计算的作战指挥应用目的是因为要实时的处理分析较大的作战数据集以完成各指挥终端提交的计算任务，因此云计算数据管理技术必须要有对战场海量信息的高效管理能力，同时还要能从战场海量信息中提取出特定的信息，以此来满足指挥人员的应用需求。

1.4战场信息的并行处理技术

随着参战力量、任务类型的多元化，指挥信息系统需要同时向众多用户提供互不相同的信息服务，所以云计算的编程模型必须确保后台复杂的并行计算和任务调度，这是有效利用云计算资源的基础也是前提。当前，诸多行业的云计算一般采用的编程模型是Map Reduce，该模式若应用于作战指挥中可为并行信息系统的战场信息处理提供简单、实用、高效的解决方法，其优势在于归并成本、性能更佳、处理更快、效果更好、部署更容易。

二、云计算的战场信息处理应用优势

当前世界主要军事强国一直加紧推进云计算在军事信息领域的应用研究和部署，其目的是希望通过云计算将在战场上助力夺取信息优势，从而进一步转化为决策优势和作战优势，以实现向“网络中心战”转型。

2.1可提供实时、安全的信息处理平台

在战场云计算环境下，“云”将信息处理终端和计算分布在不同的服务器上，信息处理系统不再单纯在本地服务器上处理和分析数据，“云”中的信息可根据指挥需求进行共享使用。

当“云”中的部分服务器、计算中心遭敌摧毁或干扰，以及因设备原因出现故障时，整个系统仍然可以保持良好的正常运行，并能通过部署新的服务器，更新信息处理软件来维持和优化“云”的性能，从而达到信息处理实时化和战场适用性、安全性。

2_2可提供科学、精准的指挥决策信息

由于侦察监视系统的智能化、一体化程度不断提高，获取的战场信息必将呈爆炸式增长，同时随着战场局势的瞬息万变和作战节奏的加快，信息的价值性会随着时间的推移而逐渐降低，因此在作战过程中对战场海量信息处理的准确性、及时性要求越来越高。在云计算环境下，各种侦察监视系统、各类传感器等获取的战场信息全部汇集到“云”中，由指挥专网上的云计算中心、服务器组共同进行超大规模的计算任务，实时的处理海量的战场信息，瞬间完成数据融合、情报分析、态势展示等信息处理活动，为指挥人员决策提供了可靠的信息保障。

2.3可提供动态、可视的战场态势信息

未来战场所面临的威胁不仅仅来自陆、海、空、天，更多的是来自外层空间、网络空间、电磁空间，因此必须要使整个战场空间在参战人员眼下实现全方位透明化，才能快速夺取战场信息权。云计算恰好可为每一个授权应用终端及时准确、直观形象地提供作战所需的战场信息，辅助指挥人员在“云”中通过指挥终端实时掌握作战对手的兵力部署、火力配置、装备部署、部队机动状态、展开队形、战斗情况、协同动作等，以及战场气象、水文、地理、电磁环境等信息，为指挥员决策提供了足够的战场信息。除此之外，指挥人员和作战力量还可通过云终端在战场的任何地点、任何角落都能完全查看战场的整体情况，对任何作战环节、作战流程都了如指掌，大大提高了作战指挥的有效性。

三、云计算环境下战场信息处理方法

云计算环境下要使战场信息处理最大限度的满足作战指挥需求，离不开云计算的相关数据处理技术作支撑。未来作战过程中，战场上产生的数据基本上呈现出数据量大、数据类型多、增长速度快等三个特征，如何驾驭这些价值密度相对较低的大规模战场信息，深度挖掘出更多的高价值情报，是当前急需解决的重要问题。云计算的提出为战场海量信息的处理提供了一个有效的平台，其关键技术可支撑战场海量信息快速、准确的处理。

3.1云计算环境下的战场信息存储方法

由于作战指挥应用需求特性和信息资源条件的不同，云计算环境下的海量战场信息存储与传统计算环境下的技术有着显著的差别，信息存储主要依靠大规模分布式文件系统和分布式数据库系统。其原因是各级指挥机构异地配置在广阔的作战区域，如果建立军兵种各自的存储系统，将会存在经济投入和维护成本较高，而且专业性管理难度大，以及可伸缩性不强、支撑指挥员决策的信息量不充足等诸多问题。为此，建立战场云数据中心存储设施，通过简单的网络Web服务接口，将所有作战力量所获取的战场信息实时传输至云端，并按需使用分布式存储服务，充分利用了云计算平台的专业化、规模化、集约化等优势，即获得了经济便捷的云存储服务，又可为共享战场信息提供良好的平台基础。

3.2云计算环境下的战场信息分析方法

在战场海量信息存储在云中的前提下，各指挥终端在分析处理信息时如果采用信息下载回本地计算机再进行处理的方式，将会出现指挥终端不具备分析处理大规模信息的功能和信息传回本地产生信息延迟等问题。因此，云计算环境下，战场信息处理不可采用先存储后处理分析的模式，而是在云中对数据流进行实时的、智能的分析。具体是采用分布式的并行计算方法对生成战场综合态势一项大的任务尽量分解成许多彼此相对独立的子任务，而后分配到多个服务器上同时执行，并且云中的各种资源在所有服务器之间实时共享，最后经对各子任务汇总操作后，展示最终处理分析的结果。这种使得各级各类指挥人员、作战人员可以在战场上支配无穷无尽的计算资源和信息资源，确保了战场海量信息处理分析的高效性和可靠性，大幅提升了作战指挥的效能。

3.3云计算环境下的战场信息查询方法

通过云计算平台，将战场上所有服务器整合成为一个云系统，每个服务器则成为云系统中的一个节点。从而组成了信息资源利用率高，信息查询速度快、成本低的信息查询系统。当战场综合态势不能够支撑指挥员作出精确决策的时候，需要查询相关的战场信息作为补充，为此在云计算环境下，指挥人员可向云中提出查询要求，并将提问式提交给查询代理，查询代理将查询提问式发送至云中的各个服务器，并对各节点上的存储服务器中的信息进行分析排序，得出与所需信息相关度排在前列的服务器，同时对这些存储服务器进行并行分布式查询，最后将查询结果重新整合按相关度排序后传输到查询界面，供指挥人员参考使用。与传统的本地查询方式相比，云计算环境下的信息查询是云中的所有服务器同时向指挥人员提供服务，大幅缩短了查询的时间，并且在云中海量信息集挖掘出用于指挥决策的信息，其价值性相对较高。