海戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性數(shù)據(jù)庫的建立＊

（1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033）（2.武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院 武漢 430063）

1 引言

海上聯(lián)合作戰(zhàn)是現(xiàn)代海戰(zhàn)的基本作戰(zhàn)形式，海軍各兵種各種力量通過科學(xué)合理的編成編組，形成功能互補(bǔ)、有機(jī)聯(lián)系的聯(lián)合作戰(zhàn)力量體系，依托網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)，圍繞同一作戰(zhàn)目的，根據(jù)不同的任務(wù)需求，精心選擇、使用相應(yīng)的作戰(zhàn)力量，通過發(fā)揮不同兵種的獨(dú)特優(yōu)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成綜合優(yōu)勢(shì)。聯(lián)合作戰(zhàn)要求整個(gè)作戰(zhàn)指揮體系能夠在極短的時(shí)間內(nèi)、在廣闊的空間范圍完成信息獲取、情報(bào)處理、兵力分配和武器系統(tǒng)的指揮控制。在此過程中，需根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)形勢(shì)的變化，對(duì)分布式海戰(zhàn)場(chǎng)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的規(guī)劃，并進(jìn)行靈活調(diào)度。

海上聯(lián)合作戰(zhàn)具有如下特點(diǎn)：

1）戰(zhàn)役涉及的兵種多、作戰(zhàn)活動(dòng)、作戰(zhàn)樣式多，作戰(zhàn)要素、信息和作戰(zhàn)活動(dòng)之間的關(guān)系復(fù)雜；

2）指揮機(jī)構(gòu)多，以網(wǎng)絡(luò)為中心的指揮、協(xié)同、支援關(guān)系復(fù)雜；

3）戰(zhàn)場(chǎng)廣闊，戰(zhàn)場(chǎng)資源種類多、資源屬性各異、地域分散；

4）信息化條件下海上作戰(zhàn)行動(dòng)的快節(jié)奏、作戰(zhàn)情況的多變性，作戰(zhàn)任務(wù)不確定性和突發(fā)性，使得戰(zhàn)斗過程中資源規(guī)劃方案的動(dòng)態(tài)生成和實(shí)時(shí)調(diào)整的時(shí)間非常有限；

5）作戰(zhàn)樣式的多樣化和雙方對(duì)抗的激烈化，加上海量信息，使決策過程復(fù)雜化。

以上各方面的復(fù)雜性導(dǎo)致了海戰(zhàn)場(chǎng)資源管理復(fù)雜特殊。

海戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性數(shù)據(jù)庫是戰(zhàn)場(chǎng)資源智能化管理的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫為整個(gè)系統(tǒng)提供應(yīng)用數(shù)據(jù)，起到數(shù)據(jù)中心的作用，集中存儲(chǔ)了作戰(zhàn)計(jì)劃管理過程中的流程數(shù)據(jù)和產(chǎn)生的作戰(zhàn)計(jì)劃安排、計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度、兵力裝備使用情況等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)［1］。通過該數(shù)據(jù)庫可動(dòng)態(tài)地監(jiān)控和實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析戰(zhàn)場(chǎng)資源的狀態(tài)，為戰(zhàn)場(chǎng)資源規(guī)劃與調(diào)度奠定基礎(chǔ)。

2 海戰(zhàn)場(chǎng)資源的分類及特點(diǎn)

海戰(zhàn)場(chǎng)資源包含物理資源（武器裝備、大型物資設(shè)備等）和信息資源（數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)等），種類眾多［2］。為了便于實(shí)施資源的規(guī)劃與管理，必須對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)資源實(shí)施有效的分類。按照資源的功能可分為探測(cè)感知資源、作戰(zhàn)指揮資源、武器平臺(tái)資源和作戰(zhàn)保障資源（包括通信、導(dǎo)航、氣象）等（如圖1所示），具有分布性、移動(dòng)性、交互性以及約束性的特點(diǎn)，并已經(jīng)逐漸成為有機(jī)的整體，呈現(xiàn)出相互制約、相互依存的一體化趨勢(shì)，海上聯(lián)合作戰(zhàn)所具有的作戰(zhàn)效能愈來愈依賴于戰(zhàn)場(chǎng)資源所發(fā)揮出來的整體效能。

圖1 海戰(zhàn)場(chǎng)資源分類

海戰(zhàn)場(chǎng)資源結(jié)構(gòu)如圖2：

圖2 海戰(zhàn)場(chǎng)資源結(jié)構(gòu)圖

3 海戰(zhàn)場(chǎng)資源數(shù)據(jù)庫的建立

首先，根據(jù)對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)資源的分類，對(duì)資源屬性進(jìn)行分析，確定海戰(zhàn)場(chǎng)資源描述方法及資源分配情況描述方法，建立海戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測(cè)掌握海軍作戰(zhàn)資源實(shí)時(shí)情況，并將資源信息動(dòng)態(tài)鏈接到屬性數(shù)據(jù)庫進(jìn)行同步更新。

然后，結(jié)合海軍作戰(zhàn)計(jì)劃［3］，建立海軍作戰(zhàn)任務(wù)與海戰(zhàn)場(chǎng)資源關(guān)聯(lián)模型，明確戰(zhàn)場(chǎng)資源執(zhí)行任務(wù)的條件，形成戰(zhàn)場(chǎng)資源任務(wù)清單及資源日歷，為海軍作戰(zhàn)應(yīng)用任務(wù)的執(zhí)行提供作戰(zhàn)資源選擇的依據(jù)［4～8］。

海戰(zhàn)場(chǎng)資源數(shù)據(jù)庫的建立過程如圖3所示。

圖3 海戰(zhàn)場(chǎng)資源數(shù)據(jù)庫的建立過程

3.1 海戰(zhàn)場(chǎng)資源狀態(tài)模型

資源的固有屬性包括資源標(biāo)識(shí)、資源名稱、資源類型、資源功能、資源狀態(tài)、資源數(shù)量及資源位置等等。結(jié)合海軍作戰(zhàn)任務(wù)，建立任務(wù)與戰(zhàn)場(chǎng)資源關(guān)聯(lián)模型，明確資源執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的條件，形成資源狀態(tài)模型，方便資源實(shí)際狀態(tài)信息的收集和使用。由于各類資源屬性不同，可以統(tǒng)一用九元組表示資源狀態(tài)模型［9，11］：

〈OR〉＝〈ORId，ORName，OROr，ORTime，ORPlace，ORV，ORCap，ORAttribute，ORSta〉，其中：

ORCap表示資源的能力向量，對(duì)應(yīng)作戰(zhàn)任務(wù)能力需求ORCap＝［ORCap1，ORCap2，…，ORCapn］。能力向量化描述就是將資源的能力進(jìn)行分類并加以描述，從每一個(gè)側(cè)面反映系統(tǒng)的能力水平；

ORAttribute 是資源的屬性信息，ORAttribute＝［ORAttribute1，…ORAttributen］表示資源的不同屬性，n表示屬性維數(shù)。不同的資源有不同的屬性參數(shù)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的描述方法細(xì)化每類資源屬性；

ORSta表示資源狀態(tài)，資源狀態(tài)是動(dòng)態(tài)屬性，ORSta＝｛free，busy，cannot｝分別表示資源處于空閑、忙和不可用狀態(tài)；

3.2 海戰(zhàn)場(chǎng)資源分配情況描述

資源的分配情況包括資源標(biāo)識(shí)、資源名稱、任務(wù)流程標(biāo)識(shí)、任務(wù)流程名稱、任務(wù)流程初始優(yōu)先權(quán)值、流程中的任務(wù)標(biāo)識(shí)、流程中的任務(wù)名稱、資源使用開始時(shí)間及資源使用結(jié)束時(shí)間等。

海戰(zhàn)場(chǎng)資源分配情況可以抽象描述如下：

〈ORAssign〉＝ 〈ORID，ORName，TFID，TFName，TFPri，TkID，TkName，ORStartTime，OREndtime〉

其中ORID，ORName含義同上。

TFID：作戰(zhàn)任務(wù)流程標(biāo)識(shí)；

TFName：作戰(zhàn)任務(wù)流程名稱；

TFPri：作戰(zhàn)任務(wù)流程初始優(yōu)先權(quán)值

TkID：流程中的作戰(zhàn)任務(wù)標(biāo)識(shí)；

TkName：流程中的作戰(zhàn)任務(wù)名稱；

ORStartTime：某個(gè)資源被某個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)開始使用的時(shí)間。

OREndTime：某個(gè)資源被某個(gè)作戰(zhàn)任務(wù)結(jié)束使用的時(shí)間。

作戰(zhàn)任務(wù)清單是進(jìn)行資源分配和配置的依據(jù)，根據(jù)海軍作戰(zhàn)計(jì)劃和資源信息，確定負(fù)擔(dān)作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)平臺(tái)和武器等資源，明確具體作戰(zhàn)平臺(tái)的型號(hào)和編號(hào)，以及執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的時(shí)間和相關(guān)要求。

3.3 資源日歷

資源日歷是為資源個(gè)體指定工作時(shí)間和非工作時(shí)間的日歷（資源個(gè)體的任務(wù)計(jì)劃），體現(xiàn)了資源的作息時(shí)間，可使用資源日歷表來建立和修改資源屬性庫信息。資源日歷表使用電子表格的格式動(dòng)態(tài)顯示關(guān)于每個(gè)資源的信息。

資源日歷的編制依據(jù)是作戰(zhàn)資源任務(wù)清單。任務(wù)清單是進(jìn)行資源分配和配置的依據(jù)，根據(jù)作戰(zhàn)計(jì)劃和資源信息，確定負(fù)擔(dān)作戰(zhàn)任務(wù)的作戰(zhàn)平臺(tái)和武器等資源，明確具體作戰(zhàn)平臺(tái)的型號(hào)和編號(hào)，以及明確執(zhí)行任務(wù)的時(shí)間和相關(guān)要求；確定進(jìn)行準(zhǔn)備的作戰(zhàn)武器，明確作戰(zhàn)武器的型號(hào)和數(shù)量，作戰(zhàn)武器準(zhǔn)備結(jié)束時(shí)間應(yīng)確保有足夠的時(shí)間加載到作戰(zhàn)平臺(tái)。

根據(jù)以上信息，可建立海戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性庫，以反映海戰(zhàn)場(chǎng)資源的編號(hào)、型號(hào)、數(shù)量、位置、當(dāng)前技戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)、已擔(dān)負(fù)作戰(zhàn)任務(wù)等屬性。在確定作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行資源分配準(zhǔn)備和配置過程中，根據(jù)資源日歷表對(duì)海戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性庫實(shí)時(shí)同步更新。

4 結(jié)語

海戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性數(shù)據(jù)庫的建立為實(shí)現(xiàn)分布式海戰(zhàn)場(chǎng)資源的管理和使用奠定了良好基礎(chǔ)，所提出的戰(zhàn)場(chǎng)資源屬性數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，充分考慮了各種資源的屬性、狀態(tài)及分配使用情況，并與作戰(zhàn)任務(wù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)同步更新，具有現(xiàn)實(shí)可行性。

［1］濮一波，張宏軍，陳寧.基于工作流的作戰(zhàn)計(jì)劃管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2006，（8）：63-64，67.

［2］王剛，李為民，何晶.基于多Agent的分布式防空戰(zhàn)場(chǎng)資源管理研究［J］.火力與指揮控制，2003，（2）：32-34.

［3］劉興林，陳行軍，孫光明.基于Petri的作戰(zhàn)計(jì)劃制定協(xié)作模型研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2011，（7）：60-62，113.

［4］樊青云，劉東波，阮啟明，等.基于XML的作戰(zhàn)計(jì)劃形式化描述［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2009.（10）：204-206，210.

［5］羅旭輝，劉忠，張維明，等.層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)的作戰(zhàn)計(jì)劃建模及生成技術(shù)［J］.火力與指揮控制，2009，（12）：22-26.

［6］遲國(guó)倉，馮偉，宋世英.基于Petri網(wǎng)制定作戰(zhàn)計(jì)劃的建模與優(yōu)化［J］.中國(guó)科技信息，2010，（22）：91-92.

［7］李剛洲.面向服務(wù)的作戰(zhàn)計(jì)劃生成方法研究［D］.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院學(xué)位論文，2009.

［8］王武華，欒姍遲.作戰(zhàn)計(jì)劃管理關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2010，（17）：4841-4844.

［9］顧東杰.綜合集成系統(tǒng)作戰(zhàn)組織中任務(wù)集成方法研究［D］.武漢：海軍工程大學(xué)，2009.

［10］彭克勤，岳清.BOM 的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及算法研究［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2009（12）.

［11］黃廣連，陽東升，張維明，等.分布式作戰(zhàn)體系中作戰(zhàn)資源集成方法［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2009，（11）：25-28.