基于ＵＭＬ的戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)需求描述

摘要：高技術條件下的作戰(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現代化戰(zhàn)爭，迫切需要計算機輔助管理。該文簡要介紹了UML的特點，并使用UML對戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)進行了有效的需求分析。

關鍵詞：頻譜管理；統(tǒng)一建模語言；用例

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：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)裝備同時應用于戰(zhàn)場，加之敵方激烈的電磁干擾以及民用電磁設施的影響，使得戰(zhàn)場電磁環(huán)境極其復雜，可用頻譜資源十分有限。在這種情況下，只有加強戰(zhàn)場電磁頻譜管理才能充分、合理地利用電磁頻譜，達成最佳作戰(zhàn)目的[1]。但頻譜管理是一個非常復雜的過程，它包括許多需要注意的步驟和問題，只有把它們全部考慮在內，才有可能有效利用無線電頻譜。由于戰(zhàn)場用頻臺站數量之大，利用傳統(tǒng)的手工方式管理臺站，憑借傳統(tǒng)的經驗審批頻率以及被動式查找干擾等管理行為已不能適應現代化戰(zhàn)爭，因而必需有效的計算機支持。為此，需要開發(fā)研究戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)。通過戰(zhàn)場頻譜管理軟件，指戰(zhàn)員可以迅速了解戰(zhàn)場電磁態(tài)勢，分配電磁頻譜資源，避免（或減小）用頻臺站間互擾問題，構造出有利于己而不利于敵的戰(zhàn)場電磁環(huán)境。本文采用先進的統(tǒng)一建模語言（unified modeling language， UML）對戰(zhàn)場頻譜資源管理系統(tǒng)進行需求分析，可為戰(zhàn)場頻譜資源管理系統(tǒng)的開發(fā)提供較為完整的需求信息。

2 UML簡介

UML是一種標準的圖形化建模語言，是面向對象技術發(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上，廣征意見，集眾家之長，擴展了現有方法的應用范圍。UML適用于以面向對象的技術來描述任何類型的系統(tǒng)，而且適用于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段，可以應用于任何領域。

UML作為一種標準的圖形化建模語言有如下特點：UML的詞匯表和規(guī)則注重對系統(tǒng)進行概念上和物理上的描述；UML符號的表示法定義了規(guī)范的可視化元素，并為開發(fā)者使用這些可視化元素進行系統(tǒng)建模提供了標準；UML可以對重要的分析、設計和實現進行詳細描述，所建模型具有精確性、無歧義性和完整性；用UML描述的模型可與各種編程語言直接相連[2]。

作為一種建模語言，UML中有3類主要元素，即基本構造塊（basic building block）、規(guī)則（rule）和公共機制（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、協同圖、類圖、對象圖、狀態(tài)圖、活動圖、構件圖和部署圖。

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）之間的連接關系，并不描述系統(tǒng)內部對該功能的具體操作方式，即通過用例建模，描述系統(tǒng)應向外提供何種功能，形成系統(tǒng)的問題域。活動圖、類圖、順序圖主要用于分析階段，狀態(tài)圖、類圖、對象圖、協作圖主要用于設計階段，構件圖和部署圖主要用于實現階段[3]。

3 戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)需求建模分析

3.1 戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)功能剖析

戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)功能包括[4，5]：

1）項目管理 為了便于管理頻譜數據及存貯計算結果，在設計之前將頻譜管理納入項目管理范圍，內容包括建立新項目、打開已有項目。

2）頻譜監(jiān)測 實現對檢測站的控制和監(jiān)測數據的分析處理等，包括檢查監(jiān)測站的配置、選擇監(jiān)測站設備及監(jiān)測天線；對信號進行測試，查看一定頻段內頻率占有情況；對信號參數進行測量，計算信號的頻偏、帶寬和載頻；查找干擾源位置。

3）電磁兼容性分析 對可能受到的或產生的干擾進行預測，從頻率、時間、空間和能量四維角度考察各電子設備間的電磁隔離度，分析所產生干擾的大小及影響范圍，評價干擾的危害程度。

4）頻率規(guī)劃與指派 為各種無線電業(yè)務劃分無線電頻譜的過程，為有效使用頻譜，劃分的頻段必須符合預期業(yè)務要求的傳播條件。

5）電子系統(tǒng)數據庫 為各類電子系統(tǒng)建立數據庫，記錄其特性參數。這些數據是進行敵我識別，生成對抗措施的基本資料。

6）電磁態(tài)勢顯示。對戰(zhàn)場上各種電磁信號的類型、屬性和分布情況進行分析，并用圖形、分析報告等方法將戰(zhàn)場電磁態(tài)勢表現出來。

7）網絡服務 主要完成兩種功能：一是網絡通信，即實現數據的收發(fā)、傳輸；二是實現簡單的網絡管理。

3.2 戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)用例模型

根據上述的系統(tǒng)需求分析，對系統(tǒng)進行需求分析。在UML中用例圖可從系統(tǒng)的外部看到系統(tǒng)的內部功能，它采用一些圖形符號和文字來記錄使用者的要求。用例圖的基本元素有角色、用例、關系。

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)、時間。戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)的角色有直接使用該系統(tǒng)的人和外部數據庫，其中外部數據庫有地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）和無線電臺（站）設備數據庫。

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作序列的說明。戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)的頂層用例有：項目管理、頻譜監(jiān)測、電磁兼容性分析、頻率規(guī)劃與指派、數據管理、電磁態(tài)勢顯示、網絡服務等7個用例。系統(tǒng)頂層用例圖如圖1所示，頂層圖反應了系統(tǒng)總的需求情況。

3.3 順序圖

順序圖用來反映若干個對象之間的動態(tài)協作關系，主要反映對象之間發(fā)送消息的先后次序，說明對象之間的交互過程。順序圖由若干個對象組成，每個對象用一條垂直的虛線表示（線上方是對象名）。每個對象的正下方有一個矩形條，它與垂直的虛線相疊，矩形條表示該對象隨時間流逝的過程（從上至下），對象之間傳遞的消息用消息箭頭表示，它們位于表示對象的垂直線條之間。

1）基本數據輸入順序圖。使用者通過數據管理的基本數據輸入窗口輸入基本數據，一部分基本數據由使用者根據戰(zhàn)場情況和要求，從數據窗口輸入，另一部分與地理有關的數據可通過查詢地理信息系統(tǒng)來獲得，與設備有關的信息可從無線電（臺）站數據庫中獲得?；緮祿斎虢Y束后，保存在頻譜項目數據庫中，供后面的設計模塊調用。基本數據輸入順序圖如圖2所示。

2）電磁兼容性分析順序圖?；倦姶艛祿斎虢Y束后，就可以進行各功能計算了，這里以電磁兼容性分析為例。在電磁兼容性分析窗口中，通過變換參數的計算各種干擾，得出臺站干擾的大小及影響范圍，實時顯示在該參數狀態(tài)下電磁態(tài)勢圖上，最后結果保存在頻譜項目工程數據庫中，供后面的設計模塊調用。電磁兼容性分析順序圖如圖3所示。

3.4 活動圖

活動圖描述系統(tǒng)中各種活動的執(zhí)行順序，活動圖常用于描述一個操作執(zhí)行時的流程，也可以用于描述一個用例的處理流程，或者某種交互流程?；顒訄D由一系列活動組成，當某個活動執(zhí)行完畢之后，控制將沿著轉移箭頭轉向下一個活動。在UML中沒有流程圖，可以用活動圖來描述系統(tǒng)的總體或局部流程。圖4為戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)總體活動圖，可分為項目管理、工程數據建立與管理、數據管理、電磁兼容性分析、網絡管理、頻率規(guī)劃與指派和電磁態(tài)勢顯示等7個部分。

4 結束語

本文采用UML對戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)進行了需求分析，開發(fā)建設戰(zhàn)場頻譜管理系統(tǒng)有利于戰(zhàn)場電磁資源的管理，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對系統(tǒng)需求進行描述可以幫助用戶和分析人員對問題描述和理解達成共識，較少語義差異，保障分析的正確性，克服傳統(tǒng)需求分析在問題領域、系統(tǒng)功能描述方面精確度低的問題。在實際應用中，UML可以根據不同的系統(tǒng)，從不同的角度，以不同的詳略程度對系統(tǒng)需求進行構造。

參考文獻：

[1] 谷巖峰，高常見，安渭琳.戰(zhàn)場電磁頻譜實時管理問題研究[J].國防科技，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].青島建筑工程學院學報，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].煙臺師范學院學報:自然科學版，2005，21(4):306-309.

[4] 梁百川.戰(zhàn)場電磁頻譜監(jiān)測與管理[J].航天電子對抗，2007，24(4):38-41.

[5] 陳磊，唐藝.無線電磁頻譜管理系統(tǒng)的設計探討[J].科技信息:學術研究，2008(09):28-29，32.