云計(jì)算環(huán)境下的海量戰(zhàn)場(chǎng)信息處理

王佩　董書濤

[摘要]云計(jì)算為復(fù)雜的海量戰(zhàn)場(chǎng)信息處理提供了基礎(chǔ)設(shè)施，助于提升了信息服務(wù)的質(zhì)量。文章從云計(jì)算的信息處理技術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)入手，對(duì)基于云計(jì)算環(huán)境下的海量信息存儲(chǔ)、分析、計(jì)算及查詢處理進(jìn)行了探討。期望通過本文粗淺的研究能夠?qū)ν晟坪Ａ繎?zhàn)場(chǎng)信息處理方法提供一些有價(jià)值的幫助。

[關(guān)鍵詞]云計(jì)算環(huán)境 戰(zhàn)場(chǎng)信息 處理技術(shù)

當(dāng)前指揮專網(wǎng)、局域網(wǎng)等支撐的指揮網(wǎng)站已經(jīng)采用B/S與C/S相結(jié)合的方式提供服務(wù)，B/S解決了遠(yuǎn)程服務(wù)問題，C/S解決了身份認(rèn)證問題，這種結(jié)合的方式在地方金融、證券等安全保密要求較高的領(lǐng)域得到了普遍應(yīng)用。指揮網(wǎng)站系統(tǒng)還采取了桌面式類似手機(jī)APP的服務(wù)方式，這種方式欄目一目了然、操作便捷靈活、終端維護(hù)簡單。加之各應(yīng)用終端之間的互聯(lián)互通互操作，使得作戰(zhàn)力量完全處于一個(gè)“無處不網(wǎng)、無時(shí)不網(wǎng)、人人在網(wǎng)、時(shí)時(shí)在線”的云環(huán)境中，戰(zhàn)場(chǎng)云服務(wù)已成為現(xiàn)實(shí)。

一、云計(jì)算的戰(zhàn)場(chǎng)信息處理技術(shù)概況

云計(jì)算是一種能夠通過網(wǎng)絡(luò)以便利的、按需付費(fèi)的方式獲取網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)等計(jì)算資源，并提高其可用性的模式，這些資源來自于一個(gè)共享的、可配置的資源池，并能夠以最方便、快捷和無干預(yù)的方式獲取和釋放。其對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)信息處理技術(shù)可歸納為以下幾個(gè)方面。

1.1戰(zhàn)場(chǎng)信息的分布式存儲(chǔ)技術(shù)

云計(jì)算存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的主要方式即為分布式存儲(chǔ)，也是在未來戰(zhàn)場(chǎng)上用于存儲(chǔ)戰(zhàn)場(chǎng)海量信息的主要手段，這在一定程度上確保了戰(zhàn)場(chǎng)信息的高可靠性、可用性和經(jīng)濟(jì)性。其中戰(zhàn)場(chǎng)海量信息存儲(chǔ)的高可靠性主要是借助冗余存儲(chǔ)方式來實(shí)現(xiàn)，通過可靠的指揮平臺(tái)有效彌補(bǔ)硬件方面存在的不足。因?yàn)樵朴?jì)算系統(tǒng)需要滿足異地配置的大規(guī)模作戰(zhàn)單元、作戰(zhàn)力量使用需要，因此必須要使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)具備超強(qiáng)的傳輸速率和吞吐量的功能，才可以并行的為所有應(yīng)用終端提供信息服務(wù)，分布式存儲(chǔ)方式恰恰滿足了這一要求。

1.2戰(zhàn)場(chǎng)信息的虛擬化技術(shù)

在虛擬化技術(shù)中，被虛擬的實(shí)體是各種各樣的IT資源，這些資源主要包括網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、文件、系統(tǒng)、軟件、服務(wù)器等。在云計(jì)算環(huán)境下，作戰(zhàn)指揮平臺(tái)虛擬化的解決方法是通過網(wǎng)絡(luò)將各級(jí)各類指揮信息系統(tǒng)進(jìn)行整合，其集服務(wù)器、應(yīng)用軟件、相關(guān)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等于一體，支撐戰(zhàn)場(chǎng)海量信息在虛擬化條件下高效運(yùn)轉(zhuǎn)，給指揮人員和作戰(zhàn)力量帶來真正意義上的虛擬化服務(wù)。

1.3戰(zhàn)場(chǎng)信息的高效管理技術(shù)

目前，云計(jì)算數(shù)據(jù)管理技術(shù)中最常用和最知名的技術(shù)是BigTable和Hbase。由于云計(jì)算的作戰(zhàn)指揮應(yīng)用目的是因?yàn)橐獙?shí)時(shí)的處理分析較大的作戰(zhàn)數(shù)據(jù)集以完成各指揮終端提交的計(jì)算任務(wù)，因此云計(jì)算數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須要有對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)海量信息的高效管理能力，同時(shí)還要能從戰(zhàn)場(chǎng)海量信息中提取出特定的信息，以此來滿足指揮人員的應(yīng)用需求。

1.4戰(zhàn)場(chǎng)信息的并行處理技術(shù)

隨著參戰(zhàn)力量、任務(wù)類型的多元化，指揮信息系統(tǒng)需要同時(shí)向眾多用戶提供互不相同的信息服務(wù)，所以云計(jì)算的編程模型必須確保后臺(tái)復(fù)雜的并行計(jì)算和任務(wù)調(diào)度，這是有效利用云計(jì)算資源的基礎(chǔ)也是前提。當(dāng)前，諸多行業(yè)的云計(jì)算一般采用的編程模型是Map Reduce，該模式若應(yīng)用于作戰(zhàn)指揮中可為并行信息系統(tǒng)的戰(zhàn)場(chǎng)信息處理提供簡單、實(shí)用、高效的解決方法，其優(yōu)勢(shì)在于歸并成本、性能更佳、處理更快、效果更好、部署更容易。

二、云計(jì)算的戰(zhàn)場(chǎng)信息處理應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前世界主要軍事強(qiáng)國一直加緊推進(jìn)云計(jì)算在軍事信息領(lǐng)域的應(yīng)用研究和部署，其目的是希望通過云計(jì)算將在戰(zhàn)場(chǎng)上助力奪取信息優(yōu)勢(shì)，從而進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為決策優(yōu)勢(shì)和作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)向“網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)”轉(zhuǎn)型。

2.1可提供實(shí)時(shí)、安全的信息處理平臺(tái)

在戰(zhàn)場(chǎng)云計(jì)算環(huán)境下，“云”將信息處理終端和計(jì)算分布在不同的服務(wù)器上，信息處理系統(tǒng)不再單純?cè)诒镜胤?wù)器上處理和分析數(shù)據(jù)，“云”中的信息可根據(jù)指揮需求進(jìn)行共享使用。

當(dāng)“云”中的部分服務(wù)器、計(jì)算中心遭敵摧毀或干擾，以及因設(shè)備原因出現(xiàn)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍然可以保持良好的正常運(yùn)行，并能通過部署新的服務(wù)器，更新信息處理軟件來維持和優(yōu)化“云”的性能，從而達(dá)到信息處理實(shí)時(shí)化和戰(zhàn)場(chǎng)適用性、安全性。

2_2可提供科學(xué)、精準(zhǔn)的指揮決策信息

由于偵察監(jiān)視系統(tǒng)的智能化、一體化程度不斷提高，獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息必將呈爆炸式增長，同時(shí)隨著戰(zhàn)場(chǎng)局勢(shì)的瞬息萬變和作戰(zhàn)節(jié)奏的加快，信息的價(jià)值性會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低，因此在作戰(zhàn)過程中對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)海量信息處理的準(zhǔn)確性、及時(shí)性要求越來越高。在云計(jì)算環(huán)境下，各種偵察監(jiān)視系統(tǒng)、各類傳感器等獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息全部匯集到“云”中，由指揮專網(wǎng)上的云計(jì)算中心、服務(wù)器組共同進(jìn)行超大規(guī)模的計(jì)算任務(wù)，實(shí)時(shí)的處理海量的戰(zhàn)場(chǎng)信息，瞬間完成數(shù)據(jù)融合、情報(bào)分析、態(tài)勢(shì)展示等信息處理活動(dòng)，為指揮人員決策提供了可靠的信息保障。

2.3可提供動(dòng)態(tài)、可視的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息

未來戰(zhàn)場(chǎng)所面臨的威脅不僅僅來自陸、海、空、天，更多的是來自外層空間、網(wǎng)絡(luò)空間、電磁空間，因此必須要使整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)空間在參戰(zhàn)人員眼下實(shí)現(xiàn)全方位透明化，才能快速奪取戰(zhàn)場(chǎng)信息權(quán)。云計(jì)算恰好可為每一個(gè)授權(quán)應(yīng)用終端及時(shí)準(zhǔn)確、直觀形象地提供作戰(zhàn)所需的戰(zhàn)場(chǎng)信息，輔助指揮人員在“云”中通過指揮終端實(shí)時(shí)掌握作戰(zhàn)對(duì)手的兵力部署、火力配置、裝備部署、部隊(duì)機(jī)動(dòng)狀態(tài)、展開隊(duì)形、戰(zhàn)斗情況、協(xié)同動(dòng)作等，以及戰(zhàn)場(chǎng)氣象、水文、地理、電磁環(huán)境等信息，為指揮員決策提供了足夠的戰(zhàn)場(chǎng)信息。除此之外，指揮人員和作戰(zhàn)力量還可通過云終端在戰(zhàn)場(chǎng)的任何地點(diǎn)、任何角落都能完全查看戰(zhàn)場(chǎng)的整體情況，對(duì)任何作戰(zhàn)環(huán)節(jié)、作戰(zhàn)流程都了如指掌，大大提高了作戰(zhàn)指揮的有效性。

三、云計(jì)算環(huán)境下戰(zhàn)場(chǎng)信息處理方法

云計(jì)算環(huán)境下要使戰(zhàn)場(chǎng)信息處理最大限度的滿足作戰(zhàn)指揮需求，離不開云計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)處理技術(shù)作支撐。未來作戰(zhàn)過程中，戰(zhàn)場(chǎng)上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)基本上呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多、增長速度快等三個(gè)特征，如何駕馭這些價(jià)值密度相對(duì)較低的大規(guī)模戰(zhàn)場(chǎng)信息，深度挖掘出更多的高價(jià)值情報(bào)，是當(dāng)前急需解決的重要問題。云計(jì)算的提出為戰(zhàn)場(chǎng)海量信息的處理提供了一個(gè)有效的平臺(tái)，其關(guān)鍵技術(shù)可支撐戰(zhàn)場(chǎng)海量信息快速、準(zhǔn)確的處理。

3.1云計(jì)算環(huán)境下的戰(zhàn)場(chǎng)信息存儲(chǔ)方法

由于作戰(zhàn)指揮應(yīng)用需求特性和信息資源條件的不同，云計(jì)算環(huán)境下的海量戰(zhàn)場(chǎng)信息存儲(chǔ)與傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境下的技術(shù)有著顯著的差別，信息存儲(chǔ)主要依靠大規(guī)模分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。其原因是各級(jí)指揮機(jī)構(gòu)異地配置在廣闊的作戰(zhàn)區(qū)域，如果建立軍兵種各自的存儲(chǔ)系統(tǒng)，將會(huì)存在經(jīng)濟(jì)投入和維護(hù)成本較高，而且專業(yè)性管理難度大，以及可伸縮性不強(qiáng)、支撐指揮員決策的信息量不充足等諸多問題。為此，建立戰(zhàn)場(chǎng)云數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)設(shè)施，通過簡單的網(wǎng)絡(luò)Web服務(wù)接口，將所有作戰(zhàn)力量所獲取的戰(zhàn)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)傳輸至云端，并按需使用分布式存儲(chǔ)服務(wù)，充分利用了云計(jì)算平臺(tái)的專業(yè)化、規(guī)?；⒓s化等優(yōu)勢(shì)，即獲得了經(jīng)濟(jì)便捷的云存儲(chǔ)服務(wù)，又可為共享戰(zhàn)場(chǎng)信息提供良好的平臺(tái)基礎(chǔ)。

3.2云計(jì)算環(huán)境下的戰(zhàn)場(chǎng)信息分析方法

在戰(zhàn)場(chǎng)海量信息存儲(chǔ)在云中的前提下，各指揮終端在分析處理信息時(shí)如果采用信息下載回本地計(jì)算機(jī)再進(jìn)行處理的方式，將會(huì)出現(xiàn)指揮終端不具備分析處理大規(guī)模信息的功能和信息傳回本地產(chǎn)生信息延遲等問題。因此，云計(jì)算環(huán)境下，戰(zhàn)場(chǎng)信息處理不可采用先存儲(chǔ)后處理分析的模式，而是在云中對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行實(shí)時(shí)的、智能的分析。具體是采用分布式的并行計(jì)算方法對(duì)生成戰(zhàn)場(chǎng)綜合態(tài)勢(shì)一項(xiàng)大的任務(wù)盡量分解成許多彼此相對(duì)獨(dú)立的子任務(wù)，而后分配到多個(gè)服務(wù)器上同時(shí)執(zhí)行，并且云中的各種資源在所有服務(wù)器之間實(shí)時(shí)共享，最后經(jīng)對(duì)各子任務(wù)匯總操作后，展示最終處理分析的結(jié)果。這種使得各級(jí)各類指揮人員、作戰(zhàn)人員可以在戰(zhàn)場(chǎng)上支配無窮無盡的計(jì)算資源和信息資源，確保了戰(zhàn)場(chǎng)海量信息處理分析的高效性和可靠性，大幅提升了作戰(zhàn)指揮的效能。

3.3云計(jì)算環(huán)境下的戰(zhàn)場(chǎng)信息查詢方法

通過云計(jì)算平臺(tái)，將戰(zhàn)場(chǎng)上所有服務(wù)器整合成為一個(gè)云系統(tǒng)，每個(gè)服務(wù)器則成為云系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。從而組成了信息資源利用率高，信息查詢速度快、成本低的信息查詢系統(tǒng)。當(dāng)戰(zhàn)場(chǎng)綜合態(tài)勢(shì)不能夠支撐指揮員作出精確決策的時(shí)候，需要查詢相關(guān)的戰(zhàn)場(chǎng)信息作為補(bǔ)充，為此在云計(jì)算環(huán)境下，指揮人員可向云中提出查詢要求，并將提問式提交給查詢代理，查詢代理將查詢提問式發(fā)送至云中的各個(gè)服務(wù)器，并對(duì)各節(jié)點(diǎn)上的存儲(chǔ)服務(wù)器中的信息進(jìn)行分析排序，得出與所需信息相關(guān)度排在前列的服務(wù)器，同時(shí)對(duì)這些存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行并行分布式查詢，最后將查詢結(jié)果重新整合按相關(guān)度排序后傳輸?shù)讲樵兘缑?，供指揮人員參考使用。與傳統(tǒng)的本地查詢方式相比，云計(jì)算環(huán)境下的信息查詢是云中的所有服務(wù)器同時(shí)向指揮人員提供服務(wù)，大幅縮短了查詢的時(shí)間，并且在云中海量信息集挖掘出用于指揮決策的信息，其價(jià)值性相對(duì)較高。