王玨

（艦艇學院作戰(zhàn)軟件與仿真研究所，遼寧 大連 116011）

大型海上編隊作戰(zhàn)體系涵蓋了防空、反潛、對海、對陸以及電子戰(zhàn)等等多維領域，包含眾多作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，且作戰(zhàn)時間跨度大、過程復雜，因此，編隊中所涉及到的大量作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的管理調(diào)度難度越來越大。這些作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的管理調(diào)度涉及到多種（轉(zhuǎn)下頁）作戰(zhàn)學科領域，由于大型海上編隊的復雜性，這些數(shù)據(jù)具有非結構化、不確定性強的特點。大型海上編隊的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理調(diào)度主要依托于編隊指揮控制系統(tǒng)，這就需要編隊指控系統(tǒng)具有高度的開放性以及靈活性來適應當前復雜的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理調(diào)度問題[1]。

目前，在民用軟件方面，由于互聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)達，以網(wǎng)絡服務為核心的分布式架構在各種軟件中起到了重大作用。這種架構使得這些民用軟件系統(tǒng)能夠開展多元業(yè)務，并且使得軟件的使用周期大大延長[2]。大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理調(diào)度呈現(xiàn)出多元化、分散性、復雜化的特點，目前海上編隊的通信網(wǎng)絡帶寬越來越大，已經(jīng)能夠保證作戰(zhàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的暢通性，以網(wǎng)絡服務為核心的分布式架構已經(jīng)具備應用至編隊指控系統(tǒng)的條件，該架構能夠?qū)⑾到y(tǒng)中的各個部件解耦合，使之能夠適應當前作戰(zhàn)數(shù)據(jù)跨時空、跨任務區(qū)域的特點。因此，在綜合考慮作戰(zhàn)數(shù)據(jù)多元業(yè)務運作模式與集成需求的基礎上，提出了基于分布式架構的大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理技術。

1 分布式體系下的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構

面向服務的體系結構具備良好的接口和契約，可以將系統(tǒng)的不同功能單元聯(lián)系起來，服務元是核心[3]?；诜植际襟w系下的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包含多個分工構件，為了將這些構件有機靈活地聯(lián)系在一起，提出了以服務元為中心的系統(tǒng)元結構。這種結構可以令系統(tǒng)采取分布式單元的耦合運作模式[4]。系統(tǒng)的各個單元關系如圖1所示。

圖1 分布式體系下的軟件元結構

在服務元作為系統(tǒng)中心構件的基礎上，基于分布式體系下的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中子單元的詳細作用如下:

調(diào)度元：統(tǒng)籌多元系統(tǒng)結構，統(tǒng)一劃分各種業(yè)務的分布式調(diào)度，多端客戶的權限管理以及基于多方通信的服務管理。

業(yè)務元：含有海上作戰(zhàn)相關學科的專業(yè)知識，以及作戰(zhàn)模型，能夠調(diào)用與當前業(yè)務相關的知識與模型。

數(shù)據(jù)元：針對海上編隊大量分域異構數(shù)據(jù)實現(xiàn)有效的管理，為系統(tǒng)各個單元提供有效數(shù)據(jù)支撐。

支撐元：主要指海圖平臺等水文地理信息支撐，是實現(xiàn)系統(tǒng)各類業(yè)務的基礎支持。

服務元：提供良好的接口和契約，可以將系統(tǒng)的不同功能單元聯(lián)系起來進行信息傳輸，服務元是系統(tǒng)元結構的核心。

應用元：構建了多平臺使用環(huán)境。直接面對開發(fā)人員以及使用人員，是人機交互的直接元構件。

圍繞上文相關元結構理念，結合大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理中相關分域作戰(zhàn)業(yè)務運作方式與過程，最終構建了如圖2所示的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理驅(qū)動下的分布式系統(tǒng)架構，主要包含三層：

圖2 面向服務的分布式系統(tǒng)架構

數(shù)據(jù)模型層：主要包括業(yè)務元、數(shù)據(jù)元以及支撐元，是整個架構最底層基礎。

管理調(diào)度層：調(diào)度元是管理調(diào)度層的核心，而管理調(diào)度層是整個分布式系統(tǒng)結構的核心層。該層起到承上啟下的作用，能夠管理調(diào)度數(shù)據(jù)模型層中的各類數(shù)據(jù)服務，同時保證與終端應用層的業(yè)務交互。

終端應用層：主要包括系統(tǒng)架構中的應用元，直接面對使用客戶和開發(fā)人員，建立多平臺環(huán)境。

秉承面向服務的理念，以作戰(zhàn)網(wǎng)絡為基礎支撐，該架構能夠基本達到系統(tǒng)的松散耦合特性，使得內(nèi)部各個結構模塊的松散集成并且協(xié)調(diào)運作。極大提高了系統(tǒng)的開放性、靈活性以及重塑性，使得大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理更加高效。

2 針對大量分域作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲方法

當前數(shù)據(jù)鏈帶寬逐步增加，圍繞作戰(zhàn)指揮的作戰(zhàn)網(wǎng)絡能夠傳輸足夠多的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)大型海上編隊作戰(zhàn)網(wǎng)絡中的遠端數(shù)據(jù)存儲與傳輸。分布式的數(shù)據(jù)存儲方法能夠針對海上編隊大量作戰(zhàn)數(shù)據(jù)進行有效的管控。在此基礎上，針對作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對海洋水文地理數(shù)據(jù)存在較大依賴性這一特點，對作戰(zhàn)網(wǎng)絡中的各類數(shù)據(jù)庫進行研究。這些數(shù)據(jù)庫主要包括各種分布式關系數(shù)據(jù)庫以及分布式海洋水文數(shù)據(jù)庫[5]。

根據(jù)分布式體系下的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)元結構及其單元業(yè)務工作管理需求的條件，提出了一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理技術。這種管理技術具有多目標、多任務以及多層次的特點[6]。在此基礎上，構建了統(tǒng)一的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)存儲、交換與共享平臺，進而保證了作戰(zhàn)數(shù)據(jù)在大量結構相異的單元之間的快速傳輸。

作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的各類數(shù)據(jù)極端復雜，包含類型眾多，需要對這些數(shù)據(jù)進行分析整理。在此基礎上，將這些異構數(shù)據(jù)存儲至各類分布式數(shù)據(jù)庫[7]。在當前大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)呈幾何級增長的情況下，為保證數(shù)據(jù)高效分類整理，將其作戰(zhàn)數(shù)據(jù)主要分為非結構化數(shù)據(jù)、結構化數(shù)據(jù)與半結構化數(shù)據(jù)三種類型[8]。在大型海上編隊作戰(zhàn)指控系統(tǒng)中，非結構化數(shù)據(jù)主要包括文檔、圖片以及視頻等難以被計算機識別的數(shù)據(jù)；結構化數(shù)據(jù)則是在關系數(shù)據(jù)庫中利用二位關系表存儲的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的屬性需要進行預先定義；半結構化數(shù)據(jù)在作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中涉及最多，類似前兩種數(shù)據(jù)的混合體[9]。

隨著大型海上編隊規(guī)模的不斷擴大，編隊下轄的兵力、部門和機構數(shù)量越來越大。為了對編隊中大規(guī)模作戰(zhàn)數(shù)據(jù)進行高效管理，必須建立分布式作戰(zhàn)數(shù)據(jù)存儲平臺。該平臺具應當有跨兵力、部門和機構的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐，在此基礎上，各部門之間還能夠保持高協(xié)同性的信息交流，共享高度統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。進而解決大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支撐難題，提高該分布式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲效率、容量。

為滿足上述需求，保障系統(tǒng)中三種不同數(shù)據(jù)形式特點的存儲需求，設計了不同的存儲構件，并在此基礎上組成分布式數(shù)據(jù)存儲平臺，三種不同類型的構件對應三種不同的數(shù)據(jù)類型，即分布式文件系統(tǒng)對非結構化以及半結構化數(shù)據(jù)進行存儲，分布式關系數(shù)據(jù)庫對結構化數(shù)據(jù)以及經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換的半結構化數(shù)據(jù)進行存儲，分布式空間數(shù)據(jù)庫對水文資源等支撐數(shù)據(jù)進行存儲[10-11]。三種構件以基于網(wǎng)絡服務的基礎技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問控制接口的開放，數(shù)據(jù)則通過水平分片的方式在各個結構中存儲。數(shù)據(jù)訪問通過多數(shù)據(jù)節(jié)點進行數(shù)據(jù)分片的自動合成、組合查詢，從而向外部提供集中統(tǒng)一式的數(shù)據(jù)服務支持[12]。如圖3所示。

圖3 下分布式數(shù)據(jù)存儲平臺架構

3 結論

基于分布式架構的大型海上編隊作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理技術建立了主要由數(shù)據(jù)模型層、管理調(diào)度層和終端應用層組成的系統(tǒng)架構，并由調(diào)度元、業(yè)務元、數(shù)據(jù)元、支撐元、數(shù)據(jù)源以及服務元這六類元結構組成，同時建立了針對大量分域作戰(zhàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲方法。該技術通過以網(wǎng)絡服務為核心的分布式架構，能夠保證作戰(zhàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的暢通性，夠?qū)⑾到y(tǒng)中的各個部件解耦合，使之能夠適應當前作戰(zhàn)數(shù)據(jù)跨時空、跨任務區(qū)域的特點，有效提升大型海上編隊的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)管理效率，提升作戰(zhàn)能力。