管東林 李冬梅 古英漢

（1.海軍研究院 北京 100036）（2.江蘇自動(dòng)化研究所 連云港 222006）

1 引言

機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)是地面、地下、機(jī)動(dòng)的三位一體指揮所編成的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著戰(zhàn)時(shí)備份、接替、加強(qiáng)固定指揮所的任務(wù)與作用。在日常訓(xùn)練、重大演習(xí)演練中，以及臨機(jī)突發(fā)事件處置時(shí)，機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)能夠?yàn)橹笓]員提供方便靈活的指揮所開(kāi)設(shè)保障手段。正是因?yàn)闄C(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛，裝載平臺(tái)多樣（車載、船載等），對(duì)系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)提出了更高的要求，需要我們?cè)陂_(kāi)展方案論證時(shí)加以特殊考慮，通過(guò)核心要素的服務(wù)化封裝和輕量化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)軟件架構(gòu)的動(dòng)態(tài)構(gòu)建，提高系統(tǒng)的靈活部署與運(yùn)用能力，以滿足多樣化任務(wù)保障需要。

2 需求分析

機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)平時(shí)作為固定指揮所的備份指揮所，前出指揮時(shí)可作為前進(jìn)指揮所開(kāi)設(shè)，一般都具備固定指揮所的主要功能，依托與其配套的預(yù)設(shè)陣地、機(jī)動(dòng)通信系統(tǒng)、平臺(tái)自身通信系統(tǒng)等，通過(guò)有線/無(wú)線/衛(wèi)星等手段與上級(jí)及所屬兵力互連互通，保障作戰(zhàn)、訓(xùn)練、演練、處突等軍事行動(dòng)中的指揮任務(wù)。

按照擔(dān)負(fù)的任務(wù)，機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)有多種開(kāi)設(shè)和運(yùn)行方式。如表1所示。

機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)一般由指揮、情報(bào)分析、信息服務(wù)保障、網(wǎng)絡(luò)通信以及電源等功能組成。開(kāi)設(shè)方式、裝載平臺(tái)和運(yùn)用場(chǎng)景的不同，對(duì)機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了較高的要求，一是要求系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用松耦合設(shè)計(jì)，確保能夠按需拆分和重組；二是作戰(zhàn)指揮、情報(bào)處理等核心功能具有可封裝的能力，有利于在各種平臺(tái)上的快速部署和輕量化運(yùn)行；三是硬件系統(tǒng)應(yīng)具有通用性，并具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

表1 常見(jiàn)的機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)開(kāi)設(shè)和運(yùn)行方式

3 可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景和裝載平臺(tái)的多樣性，應(yīng)構(gòu)建按需組配、動(dòng)態(tài)組合的應(yīng)用框架，采用標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議，設(shè)計(jì)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的靈活重組、動(dòng)態(tài)部署、即插即用的擴(kuò)展，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性。在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)重點(diǎn)解決軟件層、臺(tái)位層、系統(tǒng)層等三個(gè)層次問(wèn)題，為系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)和軟件架構(gòu)動(dòng)態(tài)構(gòu)建創(chuàng)造條件，保障系統(tǒng)快速、靈活、可靠的動(dòng)態(tài)構(gòu)建能力。

1）軟件層

軟件層提供基于框架的軟件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、集成的技術(shù)和方法。軟件框架采用軟件構(gòu)件的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)模式，針對(duì)各類應(yīng)用業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對(duì)各類應(yīng)用業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)功能和公共功能進(jìn)行抽象和封裝，提供業(yè)務(wù)核心邏輯，構(gòu)建框架與構(gòu)件、構(gòu)件與構(gòu)件之間的交互機(jī)制，建立系列擴(kuò)展點(diǎn)及其擴(kuò)展定制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件框架式的靈活組裝。

2）臺(tái)位層

臺(tái)位層提供系統(tǒng)組裝工具、系統(tǒng)部署工具、運(yùn)行調(diào)度工具。系統(tǒng)組裝工具提供軟件構(gòu)件化封裝與管理、基于臺(tái)位的系統(tǒng)組成配置、用戶配置、基于軟件構(gòu)件的邏輯臺(tái)位組裝等功能；系統(tǒng)部署工具提供物理臺(tái)位發(fā)現(xiàn)，邏輯臺(tái)位安裝與卸載等功能；運(yùn)行調(diào)度工具基于系統(tǒng)組裝和部署，實(shí)現(xiàn)臺(tái)位構(gòu)件運(yùn)行調(diào)度功能。

3）系統(tǒng)層

系統(tǒng)層采用訂閱/發(fā)布模型，結(jié)合多通道控制技術(shù)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)按需訂閱分發(fā)的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，提供系統(tǒng)層的軟件即插即用，數(shù)據(jù)按需訂閱分發(fā)功能支持。

一種可擴(kuò)展的機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)體系構(gòu)建方法示意圖如圖1所示。

4 核心功能的服務(wù)化封裝

在機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中，作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)綜合、方案計(jì)劃生成、輔助推演計(jì)算、兵力指揮控制等核心功能模塊以構(gòu)件（插件）式進(jìn)行設(shè)計(jì)。整體上采用基于構(gòu)件技術(shù)的集成框架實(shí)現(xiàn)以及動(dòng)態(tài)集成設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)核心功能構(gòu)件的加載和按需調(diào)度、UI資源的配置與生成、構(gòu)件間的數(shù)據(jù)通信等功能。各構(gòu)件具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)能力，能夠動(dòng)態(tài)地加入到總體集成框架中，并且可被自由地刪除和替換，增強(qiáng)應(yīng)用程序的可運(yùn)行、可擴(kuò)展、可維護(hù)性。由構(gòu)件之間通過(guò)接口、消息、命令等方式進(jìn)行相互的調(diào)用，構(gòu)件內(nèi)高內(nèi)聚，構(gòu)件間低耦合，最終實(shí)現(xiàn)了核心功能在總體框架中的封裝以及其他應(yīng)用軟件的柔性重組。其組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在調(diào)用方式上，機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)對(duì)人機(jī)交互界面進(jìn)行重新定義和設(shè)計(jì)，包括菜單、工具欄、狀態(tài)欄以及其他公共交互窗口等。在軟件后臺(tái)，依托軟件數(shù)據(jù)傳輸總線提供服務(wù)化的訪問(wèn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息訂閱/發(fā)布、組播推送和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等信息交換功能，為系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)應(yīng)用構(gòu)件之間提供統(tǒng)一的信息通信服務(wù)?；谟嗛?發(fā)布的數(shù)據(jù)傳輸總線基于DDS 標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)時(shí)構(gòu)建一條支持構(gòu)件即插即用、構(gòu)件之間信息按需獲取、具有高實(shí)時(shí)性、高可靠性的信息軟總線，支持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重組和靈活部署，同時(shí)能夠提供多樣的服務(wù)Qos 配置，滿足構(gòu)件間不同的信息傳輸要求，并為各類應(yīng)用構(gòu)件提供便捷的應(yīng)用接口，為系統(tǒng)提供應(yīng)用構(gòu)件無(wú)縫集成手段。

圖1 可擴(kuò)展的機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法示意圖

圖2 機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)核心功能構(gòu)件的集成框架結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)基于訂閱/分發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸總線技術(shù)

通過(guò)總體集成框架和訂閱分發(fā)數(shù)據(jù)總線的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)核心功能模塊的封裝和靈活調(diào)用，為系統(tǒng)解構(gòu)和重組創(chuàng)造了條件。

5 硬件通用化設(shè)計(jì)

為適應(yīng)多種組合方式和裝載平臺(tái)，機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的硬件應(yīng)具有接口通用、易于拆卸組合、適應(yīng)性強(qiáng)、抗毀能力強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。重點(diǎn)如下。

1）在通信系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)方面，應(yīng)具備有線通信、無(wú)線通信、衛(wèi)星通信等多種通信接入手段，各種通信手段互為備份；系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)具備光纖環(huán)網(wǎng)、被復(fù)線傳輸網(wǎng)以及局域網(wǎng)電口、電話接口等接口，內(nèi)部互連應(yīng)具有多種備份手段。

2）在指揮工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方面，臺(tái)位硬件應(yīng)盡量通用，當(dāng)某指揮工作臺(tái)故障時(shí)，即可由其他臺(tái)位通過(guò)軟件定義重組實(shí)現(xiàn)其功能，快速接替，確保系統(tǒng)主要功能快速恢復(fù)。

3）在服務(wù)器設(shè)計(jì)方面，關(guān)鍵服務(wù)器采用雙機(jī)備份設(shè)計(jì)，確保關(guān)鍵業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

4）供電設(shè)計(jì)方面，采用冗余設(shè)計(jì)，應(yīng)具有市電、電源車供電兩種供電手段，各獨(dú)立單元（如車載方艙等）設(shè)置UPS，可提供短時(shí)間持續(xù)供電。

5）在硬件外部設(shè)計(jì)方面，根據(jù)裝載環(huán)境配備相應(yīng)加固設(shè)備，提高系統(tǒng)的可靠性。對(duì)直接采購(gòu)的商用設(shè)備進(jìn)行再加固處理，確保設(shè)備能滿足環(huán)境要求；各獨(dú)立單元（如車載方艙等）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮環(huán)境要求，嚴(yán)格控制質(zhì)量，確保外部的剛度、強(qiáng)度能滿足裝載平臺(tái)振動(dòng)及外部沖擊要求；各獨(dú)立單元（如車載方艙等）應(yīng)配備空調(diào)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)溫濕度的調(diào)節(jié)，改善設(shè)備工作環(huán)境條件。

圖4 所示為指揮作業(yè)臺(tái)的通用設(shè)計(jì)示意圖，可組合為多席位會(huì)議桌、多席位聯(lián)排、單席位、雙席位背靠背等多種形式，以適應(yīng)不同任務(wù)指揮保障需要。

圖4 機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)指揮作業(yè)臺(tái)位通用化設(shè)計(jì)示意圖

6 結(jié)語(yǔ)

機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)在作戰(zhàn)、訓(xùn)練、非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)等方面發(fā)揮著重要作用，通過(guò)集成化、輕量化設(shè)計(jì)，尤其是核心功能的封裝和調(diào)用，以及硬件設(shè)備的通用化設(shè)計(jì)，有效解決不同應(yīng)用場(chǎng)景和裝載平臺(tái)上開(kāi)設(shè)及部署問(wèn)題，有效發(fā)揮機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用效能，提高了各級(jí)指揮機(jī)構(gòu)遂行多類型任務(wù)的能力。本文所提出的機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)方法在海軍多型多類機(jī)動(dòng)式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，取得了良好的效果。