基于數(shù)據(jù)鏈推演系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

于艷麗 魏立柱 王明明 彭益

摘 要：數(shù)據(jù)鏈推演系統(tǒng)是在實驗室環(huán)境下，對美軍及北約使用的典型Link-16數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用進行模擬和推演驗證。根據(jù)推演的數(shù)據(jù)需求，設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)庫中的平臺、裝備和行為等數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一封裝，便于推演系統(tǒng)進行調(diào)用。結(jié)合數(shù)據(jù)鏈推演給出數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用流程，支撐數(shù)據(jù)鏈推演應(yīng)用以及裝備的驗證。

關(guān)鍵詞：戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈 推演 數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）007-057-03

1 引言

信息是信息化戰(zhàn)爭中的決定因素，而數(shù)據(jù)鏈的根本作用就是解決信息獲取、信息處理和信息傳輸?shù)慕Y(jié)合問題，并從速度上進行優(yōu)化，極大地增強部隊的整體作戰(zhàn)效能。

復(fù)雜電磁環(huán)境是信息化戰(zhàn)場的重要特征，在未來信息化條件作戰(zhàn)中，戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境將對各類信息化武器裝備將產(chǎn)生嚴重影響。

戰(zhàn)場環(huán)境千變?nèi)f化，參戰(zhàn)平臺也是多種多樣，大規(guī)模作戰(zhàn)應(yīng)用條件下的數(shù)據(jù)鏈綜合應(yīng)用，是作戰(zhàn)研究的關(guān)鍵，也是數(shù)據(jù)鏈推演系統(tǒng)研究的核心內(nèi)容。而能夠支撐大規(guī)模數(shù)據(jù)鏈平臺接入模擬的數(shù)據(jù)庫是推演的基礎(chǔ)。本文在對Link-16數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用流程，使之能夠快速高效地支撐推演系統(tǒng)的運行。

2 數(shù)據(jù)鏈推演系統(tǒng)

Link-16數(shù)據(jù)鏈，又稱戰(zhàn)術(shù)數(shù)字信息鏈路-J（TADIL-J）是美國和北約部隊廣泛采用的一種戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈。Link-16數(shù)據(jù)鏈已經(jīng)裝備美國和北約全部的預(yù)警機和許多地面防空指揮所、戰(zhàn)斗機、直升機、驅(qū)逐艦和航母等典型的作戰(zhàn)平臺。

數(shù)據(jù)鏈推演系統(tǒng)是針對美軍及北約部隊廣泛應(yīng)用的Link-16數(shù)據(jù)鏈而建立的仿真推演系統(tǒng)，通過加載想定和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，在統(tǒng)一的推演控制下，在網(wǎng)絡(luò)運行模擬設(shè)備、各參與平臺和支撐平臺的參與下，對任務(wù)規(guī)劃和行動需求一致性、Link-16網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃以及網(wǎng)絡(luò)資源的合理性進行驗證。

3 推演數(shù)據(jù)庫組成

推演系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組成如圖1所示。

3.1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是根據(jù)不同的需求對平臺庫、裝備庫、行為模型庫以及復(fù)雜電磁環(huán)境庫等進行管理、包括添加、刪除和參數(shù)修改等工作，同時對數(shù)據(jù)庫整體進行備份和存貯。

3.2 平臺模型數(shù)據(jù)庫

平臺模型庫主要建立平臺模型各種參數(shù)信息，包含空中、水面、陸地和水下平臺，為推演系統(tǒng)提供平臺數(shù)據(jù)。

3.3 裝備模型數(shù)據(jù)庫

裝備模型數(shù)據(jù)庫主要建立平臺數(shù)據(jù)鏈裝備模型的各種參數(shù)信息，包含Link16數(shù)據(jù)鏈裝備、雷達裝備、電子戰(zhàn)裝備等，為推演系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)鏈所需的各種裝備數(shù)據(jù)。

3.4 行為模型數(shù)據(jù)庫

行為模型庫主要建立平臺所參與的行為模型，包含平臺的起飛、降落、到達指定高度、巡航、按照軌跡運動、按照軌跡前往等行為，為推演系統(tǒng)提供平臺行動數(shù)據(jù)。

3.5 復(fù)雜電磁環(huán)境模型數(shù)據(jù)庫

復(fù)雜電磁環(huán)境模型庫主要建立戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境干擾模型以及根據(jù)不同環(huán)境下的電磁環(huán)境參數(shù)庫，為推演系統(tǒng)提供復(fù)雜電磁環(huán)境態(tài)勢以及為裝備受干擾狀態(tài)下的干擾計算提供基礎(chǔ)參數(shù)。

3.6 行動腳本數(shù)據(jù)庫

行動腳本數(shù)據(jù)庫主要建立推演劇情的各種數(shù)據(jù)信息的綜合，包含推演平臺組成、裝備情況、推演平臺行為、網(wǎng)絡(luò)組織情況、數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用情況等，為推演提供全部數(shù)據(jù)以及推演劇情的保存。

4 數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用流程設(shè)計

4.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

推演系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括：平臺模型庫，裝備模型庫，行為模型庫，復(fù)雜電磁環(huán)境模型庫，行動腳本數(shù)據(jù)庫。模型是以參數(shù)的集合進行定義，即每種模型由一系列參數(shù)描述。例如，戰(zhàn)斗機模型的平臺類型為空中平臺，油量為50000L，機翼為50m，機長200m等。Link-16數(shù)據(jù)鏈裝備模型的鏈路類型為Link16，波道號為01，網(wǎng)絡(luò)號為16等。每種模型庫以樹形結(jié)構(gòu)進行組織管理。根模型擁有模型基本參數(shù)集，子模型在繼承父模型的參數(shù)集的同時，擁有自己特有的參數(shù)集。如圖2所示，假設(shè)某平臺模型的樹形結(jié)構(gòu)圖如下：

R表示根節(jié)點的參數(shù)集，A，B，C分別表示子節(jié)點獨有的參數(shù)集，A1，A2；B1，B2；C1，C2表示葉子節(jié)點獨有的參數(shù)集。

圖2 參數(shù)繼承圖

最左側(cè)葉子結(jié)點的所有參數(shù)的集合為：

（1）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對推演系統(tǒng)的模型庫進行管理維護的系統(tǒng)。主要完成推演系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的維護，包括模型的查詢，添加，刪除，編輯，保存，備份功能，如圖3所示。推演數(shù)據(jù)庫包括：平臺模型庫，裝備模型庫，行為模型庫，復(fù)雜電磁環(huán)境模型庫，行動腳本庫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)啟動之后，建立與各個模型庫的連接。每個時刻只能由一個連接是活動狀態(tài)，只有在活動狀態(tài)下才能完成模型庫的編輯。系統(tǒng)支持一鍵切換各個模型庫連接的活動狀態(tài)。系統(tǒng)以樹形結(jié)構(gòu)展示庫中的各個模型及其參數(shù)數(shù)據(jù)。在進行了添加，刪除，編輯參數(shù)等操作之后，通過保存將數(shù)據(jù)寫入模型庫。另外，系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)庫的備份。

圖3 數(shù)據(jù)庫管理流程圖

1）模型庫的添加。

執(zhí)行模型添加功能時，系統(tǒng)自動建立該模型的基本參數(shù)集。用戶可以為該模型添加特有參數(shù)，并為其設(shè)置參數(shù)值?；緟?shù)集和特有參數(shù)共同構(gòu)成該新增模型的參數(shù)集。

2）模型庫的刪除。

執(zhí)行模型刪除功能時，系統(tǒng)刪除該模型庫的參數(shù)集，假如該模型有子模型，系統(tǒng)首先刪除其子模型，繼而刪除該模型。

3）模型庫的編輯。

模型的編輯主要包括模型的參數(shù)集的編輯，包括添加，刪除，修改參數(shù)值等。

4）模型的保存。

保存功能主要完成對以修改模型的保存，將修改后數(shù)據(jù)存入平臺模型數(shù)據(jù)庫。

5）模型的備份。

系統(tǒng)將模型數(shù)據(jù)庫按制定的文件類型另存為到制定的物理存儲空間。存儲文件類型包括：.sql，.txt，.xml等。

（2）平臺模型庫。

平臺模型庫為推演系統(tǒng)提供平臺數(shù)據(jù)。平臺模型庫以樹形結(jié)構(gòu)進行組織管理。一級模型包括空中平臺、陸地平臺、水面平臺、水下平臺四種類型。二級空中平臺模型包括：戰(zhàn)斗機、加油機、預(yù)警機、無人機等。二級陸地平臺模型包括：指揮所，裝甲車，雷達站，坦克等。二級水面平臺模型包括：航空母艦，艦船。二級水下平臺模型包括：潛艇等。模型以參數(shù)的集合描述。子模型在繼承了父模型的參數(shù)同時，擁有自己特有的參數(shù)。

下面說明空中平臺模型，地面模型，以及空中模型的子模型——戰(zhàn)斗機模型的參數(shù)集。其中戰(zhàn)斗機模型參數(shù)表中說明了子模型和父模型之間的參數(shù)繼承關(guān)系，見表1和表2所示。

表1 平臺模型示例

表2 戰(zhàn)斗機平臺模型

（3）裝備模型庫。

裝備模型數(shù)據(jù)庫主要建立平臺數(shù)據(jù)鏈裝備模型的各種參數(shù)信息，包含Link16數(shù)據(jù)鏈裝備、雷達裝備、電子戰(zhàn)裝備等，為推演系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)鏈所需的各種裝備數(shù)據(jù)。該模型庫只有一級，模型庫中每個模型擁有自己的參數(shù)集，示例如表3所示。

表3 裝備模型示例

（4）行為模型庫。

行為模型庫主要建立平臺所參與的行為模型，包含平臺的起飛、降落、到達指定高度、巡航、按照軌跡運動、按照軌跡前往等行為，為推演系統(tǒng)提供平臺行動數(shù)據(jù)。該模型庫只有一級，每個行為模型擁有自己的參數(shù)集，示例如表4所示。

表4 行為模型示例

（5）復(fù)雜電磁環(huán)境模型庫。

復(fù)雜電磁環(huán)境模型庫主要建立戰(zhàn)場復(fù)雜電磁環(huán)境干擾模型以及根據(jù)不同環(huán)境下的電磁環(huán)境參數(shù)庫，為推演系統(tǒng)提供復(fù)雜電磁環(huán)境態(tài)勢以及為裝備受干擾狀態(tài)下的干擾計算提供基礎(chǔ)參數(shù)，示例如表5所示。

表5 復(fù)雜電磁環(huán)境模型示例

（6）行動腳本庫。

行動腳本數(shù)據(jù)庫主要建立推演劇情的各種數(shù)據(jù)信息的綜合，包含推演平臺組成、裝備情況、推演平臺行為、網(wǎng)絡(luò)組織情況、數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用情況等，為推演提供全部數(shù)據(jù)以及推演劇情的保存。

4.2 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用流程

根據(jù)數(shù)據(jù)鏈推演要求，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用流程設(shè)計

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)按照行動文件中描述的數(shù)據(jù)鏈應(yīng)用場景和行動計劃，分解提煉該次行動的平臺組成、裝備情況、行為狀態(tài)、數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用情況以及復(fù)雜電磁環(huán)境狀態(tài)。根據(jù)上述推演行動數(shù)據(jù)，系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境模型庫、平臺模型庫、行動模型庫、裝備模型庫中提取相關(guān)模型及數(shù)據(jù)，利用推演標繪生成行動腳本文件并存入行動腳本庫。推演展現(xiàn)可以直接調(diào)用行動腳本庫的行動預(yù)案進行推演，該行動腳本包含行動單位組織結(jié)構(gòu)，行動網(wǎng)，行動軌跡等信息。推演系統(tǒng)可直接加載行動腳本，并在推演時展現(xiàn)整個行動腳本的推演態(tài)勢。

5 結(jié)束語

21世紀的戰(zhàn)爭是高科技的戰(zhàn)爭，信息權(quán)是戰(zhàn)爭爭奪的制高點，復(fù)雜電磁環(huán)境下的數(shù)據(jù)鏈綜合應(yīng)用關(guān)系到聯(lián)合作戰(zhàn)的整體作戰(zhàn)效能，數(shù)據(jù)鏈推演系統(tǒng)是對Link-16數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及資源進行模擬仿真驗證，而數(shù)據(jù)庫是推演的核心和基礎(chǔ)，良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計能夠提升系統(tǒng)的計算能力和靈活性，為大規(guī)模數(shù)據(jù)鏈作戰(zhàn)應(yīng)用提供很好地支撐，對其它類似系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計提供一定的借鑒。

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