基于ECA规则的海上编队任务规划数据实时同步技术研究∗

王珏 林众

（大连舰艇学院作战软件与仿真研究所 大连 116011）

1 引言

海上编队包含舰艇、潜艇以及飞机等大量兵力，能够遂行各种不同类型的作战任务，需要制定详细的作战计划，这些作战计划时间跨度大，包含要素众多，复杂程度极高，导致海上编队作战计划制定周期大大加长［1～2］。作战计划将被分派给多个参谋人员进行制定，最后再进行汇总，经反复迭代后最终形成完整的作战计划［3～4］。这就需要为参谋人员提供大量的任务规划终端，而这些终端接入作战网络后，需要其中的数据能够高效率与其他终端交互，并且能够高效率在作战网络服务器中汇总，以保证制定的作战计划能够快速汇总为整体作战计划［5～6］。

海上编队作战任务规划数据极端复杂，传统的人工汇总作战计划的方式效率较低，若要实现作战计划的高效同步以及汇总，必须使用实时数据同步技术，使得编队中所包含的复杂作战数据快速同步［7］。本文提出了基于ECA规则的实时数据同步技术，该技术建立了唯一的作战数据转换标准，并在此标准的基础上建立了ECA规则，实现了基于ECA规则的实时数据同步系统。系统中不同终端的作战计划数据能够自动进行匹配，进而汇总同步，从而大大提高编队作战计划汇总效率，提升编队作战能力［8］。

2 基于ECA规则的实时数据同步

2.1 标准作战数据转换机制

为了在各任务规划终端之间实现作战数据信息的同步，必须建立一种机制，作战数据转换标准就是描述作战计划中各种数据要素的一种通用语言［9］。该语言具有两种特性，即可读性和唯一性，可读性保证了计算机能够解读其中包含的信息，唯一性则避免了歧义。而且该语言能够保持数据的完整，为多终端实时同步数据打下基础。作战数据转换标准的体系结构分为应用层、逻辑层以及物理层，如图1所示。

图1 标准数据的体系结构

这三个层次与数据库的三级模式相对应。应用层作为最表层，直接与具体应用相关联，能够建立作战计划数据模型。逻辑层作为中间层，包含了应用以及通用集成资源，能够产生统一的规格说明。物理层是最内层，描述了具体的实现形式，包含了数据库、知识库以及标准数据访问接口［10］。

2.2 ECA规则

传统的任务规划系统中，作战数据的操作，包括存储、修改和删除等，这些动作主要都是由使用者产生的，而系统的数据库仅仅是被动地响应操作。基于ECA规则的海上编队任务规划数据实时同步技术变被动数据库为智能的主动数据库。这种数据库由事件驱动，在特定条件触发时，能够自动触发执行一些数据操作。ECA规则是该任务规划系统主动数据库一种控制规范，由事件（Event，E），条件（Condition，C）和动作（Action，A）三部分构成［11］。ECA规则将被动作战数据库转变为主动作战数据库。该规则的策略主要是当一个事件发生后，采用事件监视器来捕获该事件，然后依据由事件、条件和动作有机结合的ECA规则知识库进行条件判断，选择合适的动作。ECA规则是作战任务规划主动数据库的核心，能够将数据与知识实现分离是其显著的特点［12］。

基于ECA规则的海上编队任务规划数据实时同步系统的体系结构如图2所示，它具有自适应、实时和柔性的特点。

ECA规则的标准描述可以如下所示：

WHEN（Event）

IF（Condition）

THEN（Action 1）

ELSE（Action 2）OR（NULL）

其含义为当事件（Event）发生时，如果满足条件（Condition），则执行活动1（Action 1）；否则，则执行活动2（Action 2）或不执行任何活动。其中，事件和条件关系的表达方式是多种多样的，其中包括常见的或、与、非甚至更加复杂的事件和条件关系。当这些事件、条件以及它们之间的关系触发时，在ECA规则驱动下的主动数据库就能够自行触发数据交换等特定的数据处理动作，同时，ECA规则本身能够根据用户要求实时地进行更新，满足不同状态下系统对事件和条件响应的要求。

2.3 基于ECA规则的实时数据同步结构

应用ECA规则可以监控任务规划系统中各个终端作战数据的变化，一旦产生数据更新，系统将对其进行识别，而后根据ECA规则将作战数据自动实时地传输至其他作战终端的数据库中，从而完成实时数据同步。基于ECA规则的实时任务规划数据同步系统结构如图3所示。

系统采用Client-Server（C/S）结构，即服务器负责数据的管理，筹划终端负责完成与用户的交互任务。这种结构当中，服务器的作用较多，能够对管理用户的访问权限、数据存储、数据查询以及版本控制。各任务规划终端能在局域网的基础上进行实时快速的数据同步，每一个任务规划终端由本机任务规划系统，数据转换标准，ECA Mediator和实时数据同步组成。筹划终端的各个作战要素数据首先被转换成标准数据格式以方便计算机识别。然后通过ECA规则辨别数据的更新等事件以及条件，从而驱动自行触发数据交换等特定的数据处理动作。当数据处理动作触发之后，各终端将相互发送并接受各自产生的标准实时数据，从而实现作战数据的实时同步。

1）标准数据转换构件

每个任务规划终端具有完整的功能，是可以脱离作战网络独立的个体，有自己独立的作战数据库。为了实现各个任务规划终端所包含的数据自动进行同步，就必须首先把各个终端中的独立数据进行标准化表示，标准数据转换构件将自动把作战数据转变成标准格式。

标准数据转换的方式为数据处理构件把各个终端中的作战数据转化成同步文件，该文件符合同步结构语法。然后该构件将这些文件读入并将这些数据解析后输入其余不同终端。

2）ECA Mediator构件

在数据同步的过程中，ECA Mediator构件能够自动监测并识别数据的更新。该构件根据ECA规则判断数据更新这一事件，在实时数据同步过程中，ECA规则可以有效避免数据的重复传输，仅仅将更新的数据实时同步。图4显示了该构件的工作流程图。即作战数据先进行形式化转换，再由ECA规则检测识别，确认数据更新后进行实时的数据交换。ECA规则是整个构件的核心技术。

图4 数据更新的程序流程图

3）实时数据同步构件

每个终端中实时数据同步构件用来实现数据的实时同步。为了实现数据的实时同步，必须在更新的数据前面加上数据控制字段，形成新的格式。如表1所示。控制段包含三个部分，User ID和实体序列号部分主要起到标识作用。可以保证各任务规划终端之间标识的唯一性。详细来说，某个任务规划终端产生了数据更新，实时数据同步构件为其分配一个序列号，每个任务规划终端具有自动标识的userID，保证了数据的唯一性。编辑命令部分主要起到控制数据的更新操作。这些操作分为insert（create），delete和modify三类。

表1 标准实时数据同步格式

更新的数据组成了新的数据格式中的数据段，仅仅包含ECA Mediator监控的更新数据。数据实时同步时只对这些监控到的更新数据进行同步，减少了传输流量，作战数据的同步效率大大增加。

实时数据同步格式产生后，各个任务规划终端中的实时数据同步构件则向服务器和其他作战任务规划终端传输这些数据。作战网络中往往包含多个作战任务规划终端，必须使用某种机制来解决终端间传输的冲突。本文使用了一种基于锁的并发控制机制：

1）当某作战任务规划终端发送指令时，该作战筹划终端则被设定为busy状态；另一状态为free。

2）系统对作战网络中的其它作战任务规划终端状态进行监控。

3）系统根据其余作战任务规划终端的状态来执行动作，若某作战任务规划终端状态为free，则为其传输更新的数据；如果某作战任务规划终端的状态为busy，数据传输则被停止，但数据本身将被存储至数据库，当终端状态转变为free时，上述数据传输则继续进行。

4）当第一个作战任务规划终端完成更新数据的传输后，其原有的busy状态将会转变为free状态，使得该终端能够继续接受其他终端的更新数据。

3 作战任务规划实时数据同步的实现

基于ECA规则的实时数据同步技术可以成功实现作战任务规划数据的实时同步，过程如下：

1）指挥人员通过便携式终端在异地对同一作战任务进行规划，而后将便携式终端链接至作战网络，通过作战会议形成统一的作战计划；

2）指挥人员修改作战计划，终端中的数据转换构件将作战计划数据进行形式化的标准转换；

3）该终端的ECA Mediator依据ECA规则监控更新数据，仅仅将更新的数据传输至实时数据同步构件；

4）实时数据同步构件生成标准实时数据同步格式，然后向作战网络和其他作战任务规划终端传输该数据；

5）作战网络和其他任务规划终端根据ECA规则接收更新的数据，将形式化的标准数据保存在作战网络数据库和终端自身的数据库中；

6）其他终端中的标准数据转换构件对更新的形式化标准数据进行转换，并存储至自身数据库。

海上编队航渡作战主要由水面舰艇、潜艇以及各种飞机组成了某航渡作战队形，其中分为空中、水面等部分。指挥人员通过接入作战网络控制航渡队形同步。以两个指挥人员使用作战任务规划系统同时接入作战网络进行数据同步为例来说明上述过程。作战网络中编队航渡队形仅包含指挥舰本身，如图5所示。指挥人员A和B分别用自身的任务规划终端对某作战队形进行规划，指挥人员A负责队形的空中兵力部分，如图6所示。指挥人员B负责队形的水面兵力部分，如图7所示。双方希望将对方的空中、水面部分同步至自己的终端以查看最终的队形，同时将最终的队形汇总至作战网络，指挥员A与B终端的ECA Mediator监控和识别作战队形变化，数据转换构件对A与B终端中的空中兵力部分和水面兵力部分的更新数据进行形式化的标准转换。实时数据同步构件生成标准实时数据同步格式，然后向作战网络和其他作战任务规划终端传输该数据，作战网络终端以及双方自身终端最终的队形如图8所示。

图5 作战网络中原有作战队形

图6 作战队形空中兵力部分

图7 作战队形水面兵力部分

图8 总体作战队形

4 结语

基于ECA规则的海上编队任务规划数据实时同步技术建立了基于ECA规则的实时数据同步架构，由作战网络、数据库以及多个任务规划终端组成。定义了标准实时数据同步格式；应用了一种基于锁的并发控制机制来消除数据传输冲突；设计了实时数据同步中的ECA规则。该技术能够保证作战网络上的数据传输只包含更新的数据，避免了传输无用的重复数据占用带宽，最终实现多终端作战方案的实时自动同步，提高了任务规划效率，提升了作战指挥控制能力。