摘要：高技術(shù)條件下的作戰(zhàn)，參戰(zhàn)力量多元，可用頻譜資源十分有限，傳統(tǒng)手工方式頻譜管理已不適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)，迫切需要計(jì)算機(jī)輔助管理。該文簡(jiǎn)要介紹了UML的特點(diǎn)，并使用UML對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)進(jìn)行了有效的需求分析。

關(guān)鍵詞：頻譜管理；統(tǒng)一建模語(yǔ)言；用例

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2009)04-0959-02

Requirements Analysis of Battlefield Electromagnetic Spectrum Management System Based on UML

LIANG Guo-qing1，2， CHEN Jian2

(1.Brigade 69296 of PLA， Kashi 844200， China; 2.C4ISR Technology Key Lab of NUDT， Changsha 410073， China)

Abstract: There are many stations that using frequency in the battlefield， but the useable electronmagnetic spectrum is finity， tradition electromagnetic spectrum management is handwork， however， is not fit the modern war， cry for the computer assistant management. The article introduces characteristics of UML， and describes battlefield electromagnetic spectrum management system's requirements by UML.

Key words: electromagnetic spectrum management; UML; use case

1 引言

高技術(shù)條件下的作戰(zhàn)，參戰(zhàn)力量多元，各種各樣的電子信息作戰(zhàn)裝備同時(shí)應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)，加之?dāng)撤郊ち业碾姶鸥蓴_以及民用電磁設(shè)施的影響，使得戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境極其復(fù)雜，可用頻譜資源十分有限。在這種情況下，只有加強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜管理才能充分、合理地利用電磁頻譜，達(dá)成最佳作戰(zhàn)目的[1]。但頻譜管理是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，它包括許多需要注意的步驟和問(wèn)題，只有把它們?nèi)靠紤]在內(nèi)，才有可能有效利用無(wú)線電頻譜。由于戰(zhàn)場(chǎng)用頻臺(tái)站數(shù)量之大，利用傳統(tǒng)的手工方式管理臺(tái)站，憑借傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)審批頻率以及被動(dòng)式查找干擾等管理行為已不能適應(yīng)現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)，因而必需有效的計(jì)算機(jī)支持。為此，需要開(kāi)發(fā)研究戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)。通過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理軟件，指戰(zhàn)員可以迅速了解戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)，分配電磁頻譜資源，避免（或減?。┯妙l臺(tái)站間互擾問(wèn)題，構(gòu)造出有利于己而不利于敵的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境。本文采用先進(jìn)的統(tǒng)一建模語(yǔ)言（unified modeling language， UML）對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜資源管理系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，可為戰(zhàn)場(chǎng)頻譜資源管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供較為完整的需求信息。

2 UML簡(jiǎn)介

UML是一種標(biāo)準(zhǔn)的圖形化建模語(yǔ)言，是面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)展的重要成果。它融合了Booch、OMT和OOSE方法中的基本概念，并在這些方法的基礎(chǔ)上，廣征意見(jiàn)，集眾家之長(zhǎng)，擴(kuò)展了現(xiàn)有方法的應(yīng)用范圍。UML適用于以面向?qū)ο蟮募夹g(shù)來(lái)描述任何類型的系統(tǒng)，而且適用于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的不同階段，可以應(yīng)用于任何領(lǐng)域。

UML作為一種標(biāo)準(zhǔn)的圖形化建模語(yǔ)言有如下特點(diǎn)：UML的詞匯表和規(guī)則注重對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行概念上和物理上的描述；UML符號(hào)的表示法定義了規(guī)范的可視化元素，并為開(kāi)發(fā)者使用這些可視化元素進(jìn)行系統(tǒng)建模提供了標(biāo)準(zhǔn)；UML可以對(duì)重要的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述，所建模型具有精確性、無(wú)歧義性和完整性；用UML描述的模型可與各種編程語(yǔ)言直接相連[2]。

作為一種建模語(yǔ)言，UML中有3類主要元素，即基本構(gòu)造塊（basic building block）、規(guī)則（rule）和公共機(jī)制（common mechanism）。圖是UML中最重要的元素之一，共分9種圖：用例圖、順序圖、協(xié)同圖、類圖、對(duì)象圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、構(gòu)件圖和部署圖。

用例圖（Use case diagram）是UML在系統(tǒng)需求分析階段來(lái)捕獲用戶需求的有效手段和方法。它用于顯示若干角色（Actor）之間的連接關(guān)系，并不描述系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)該功能的具體操作方式，即通過(guò)用例建模，描述系統(tǒng)應(yīng)向外提供何種功能，形成系統(tǒng)的問(wèn)題域?；顒?dòng)圖、類圖、順序圖主要用于分析階段，狀態(tài)圖、類圖、對(duì)象圖、協(xié)作圖主要用于設(shè)計(jì)階段，構(gòu)件圖和部署圖主要用于實(shí)現(xiàn)階段[3]。

3 戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)需求建模分析

3.1 戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)功能剖析

戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)功能包括[4，5]：

1）項(xiàng)目管理 為了便于管理頻譜數(shù)據(jù)及存貯計(jì)算結(jié)果，在設(shè)計(jì)之前將頻譜管理納入項(xiàng)目管理范圍，內(nèi)容包括建立新項(xiàng)目、打開(kāi)已有項(xiàng)目。

2）頻譜監(jiān)測(cè) 實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)站的控制和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理等，包括檢查監(jiān)測(cè)站的配置、選擇監(jiān)測(cè)站設(shè)備及監(jiān)測(cè)天線；對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，查看一定頻段內(nèi)頻率占有情況；對(duì)信號(hào)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算信號(hào)的頻偏、帶寬和載頻；查找干擾源位置。

3）電磁兼容性分析 對(duì)可能受到的或產(chǎn)生的干擾進(jìn)行預(yù)測(cè)，從頻率、時(shí)間、空間和能量四維角度考察各電子設(shè)備間的電磁隔離度，分析所產(chǎn)生干擾的大小及影響范圍，評(píng)價(jià)干擾的危害程度。

4）頻率規(guī)劃與指派 為各種無(wú)線電業(yè)務(wù)劃分無(wú)線電頻譜的過(guò)程，為有效使用頻譜，劃分的頻段必須符合預(yù)期業(yè)務(wù)要求的傳播條件。

5）電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù) 為各類電子系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，記錄其特性參數(shù)。這些數(shù)據(jù)是進(jìn)行敵我識(shí)別，生成對(duì)抗措施的基本資料。

6）電磁態(tài)勢(shì)顯示。對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上各種電磁信號(hào)的類型、屬性和分布情況進(jìn)行分析，并用圖形、分析報(bào)告等方法將戰(zhàn)場(chǎng)電磁態(tài)勢(shì)表現(xiàn)出來(lái)。

7）網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 主要完成兩種功能：一是網(wǎng)絡(luò)通信，即實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)、傳輸；二是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)管理。

3.2 戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)用例模型

根據(jù)上述的系統(tǒng)需求分析，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析。在UML中用例圖可從系統(tǒng)的外部看到系統(tǒng)的內(nèi)部功能，它采用一些圖形符號(hào)和文字來(lái)記錄使用者的要求。用例圖的基本元素有角色、用例、關(guān)系。

角色是指與系統(tǒng)交互的人或物。角色有3類：系統(tǒng)的使用者、外部系統(tǒng)、時(shí)間。戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)的角色有直接使用該系統(tǒng)的人和外部數(shù)據(jù)庫(kù)，其中外部數(shù)據(jù)庫(kù)有地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）和無(wú)線電臺(tái)（站）設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)。

用例是系統(tǒng)提供的一種功能，是系統(tǒng)、子系統(tǒng)或外部參與者交互的動(dòng)作序列的說(shuō)明。戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)的頂層用例有：項(xiàng)目管理、頻譜監(jiān)測(cè)、電磁兼容性分析、頻率規(guī)劃與指派、數(shù)據(jù)管理、電磁態(tài)勢(shì)顯示、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等7個(gè)用例。系統(tǒng)頂層用例圖如圖1所示，頂層圖反應(yīng)了系統(tǒng)總的需求情況。

3.3 順序圖

順序圖用來(lái)反映若干個(gè)對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)協(xié)作關(guān)系，主要反映對(duì)象之間發(fā)送消息的先后次序，說(shuō)明對(duì)象之間的交互過(guò)程。順序圖由若干個(gè)對(duì)象組成，每個(gè)對(duì)象用一條垂直的虛線表示（線上方是對(duì)象名）。每個(gè)對(duì)象的正下方有一個(gè)矩形條，它與垂直的虛線相疊，矩形條表示該對(duì)象隨時(shí)間流逝的過(guò)程（從上至下），對(duì)象之間傳遞的消息用消息箭頭表示，它們位于表示對(duì)象的垂直線條之間。

1）基本數(shù)據(jù)輸入順序圖。使用者通過(guò)數(shù)據(jù)管理的基本數(shù)據(jù)輸入窗口輸入基本數(shù)據(jù)，一部分基本數(shù)據(jù)由使用者根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)情況和要求，從數(shù)據(jù)窗口輸入，另一部分與地理有關(guān)的數(shù)據(jù)可通過(guò)查詢地理信息系統(tǒng)來(lái)獲得，與設(shè)備有關(guān)的信息可從無(wú)線電（臺(tái)）站數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得?；緮?shù)據(jù)輸入結(jié)束后，保存在頻譜項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)中，供后面的設(shè)計(jì)模塊調(diào)用?；緮?shù)據(jù)輸入順序圖如圖2所示。

2）電磁兼容性分析順序圖?；倦姶艛?shù)據(jù)輸入結(jié)束后，就可以進(jìn)行各功能計(jì)算了，這里以電磁兼容性分析為例。在電磁兼容性分析窗口中，通過(guò)變換參數(shù)的計(jì)算各種干擾，得出臺(tái)站干擾的大小及影響范圍，實(shí)時(shí)顯示在該參數(shù)狀態(tài)下電磁態(tài)勢(shì)圖上，最后結(jié)果保存在頻譜項(xiàng)目工程數(shù)據(jù)庫(kù)中，供后面的設(shè)計(jì)模塊調(diào)用。電磁兼容性分析順序圖如圖3所示。

3.4 活動(dòng)圖

活動(dòng)圖描述系統(tǒng)中各種活動(dòng)的執(zhí)行順序，活動(dòng)圖常用于描述一個(gè)操作執(zhí)行時(shí)的流程，也可以用于描述一個(gè)用例的處理流程，或者某種交互流程。活動(dòng)圖由一系列活動(dòng)組成，當(dāng)某個(gè)活動(dòng)執(zhí)行完畢之后，控制將沿著轉(zhuǎn)移箭頭轉(zhuǎn)向下一個(gè)活動(dòng)。在UML中沒(méi)有流程圖，可以用活動(dòng)圖來(lái)描述系統(tǒng)的總體或局部流程。圖4為戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)總體活動(dòng)圖，可分為項(xiàng)目管理、工程數(shù)據(jù)建立與管理、數(shù)據(jù)管理、電磁兼容性分析、網(wǎng)絡(luò)管理、頻率規(guī)劃與指派和電磁態(tài)勢(shì)顯示等7個(gè)部分。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文采用UML對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，開(kāi)發(fā)建設(shè)戰(zhàn)場(chǎng)頻譜管理系統(tǒng)有利于戰(zhàn)場(chǎng)電磁資源的管理，提高電磁資源的處理速度，降低電磁資源管理的成本。

使用UML對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行描述可以幫助用戶和分析人員對(duì)問(wèn)題描述和理解達(dá)成共識(shí)，較少語(yǔ)義差異，保障分析的正確性，克服傳統(tǒng)需求分析在問(wèn)題領(lǐng)域、系統(tǒng)功能描述方面精確度低的問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中，UML可以根據(jù)不同的系統(tǒng)，從不同的角度，以不同的詳略程度對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行構(gòu)造。

參考文獻(xiàn)：

[1] 谷巖峰，高常見(jiàn)，安渭琳.戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜實(shí)時(shí)管理問(wèn)題研究[J].國(guó)防科技，2007(5):71-73.

[2] 孫朝霞，李春光，馬莉.基于UML的車輛管理系統(tǒng)需求分析[J].青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，26(2):71-73.

[3] 鄭益民，倪宏革，郝令濤.基于UML的公路涵洞CAD系統(tǒng)的需求分析[J].煙臺(tái)師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，21(4):306-309.

[4] 梁百川.戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜監(jiān)測(cè)與管理[J].航天電子對(duì)抗，2007，24(4):38-41.

[5] 陳磊，唐藝.無(wú)線電磁頻譜管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J].科技信息:學(xué)術(shù)研究，2008(09):28-29，32.