適應于多種應用場景和裝載平臺的機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)總體設計?

管東林 李冬梅 古英漢

（1.海軍研究院 北京 100036）（2.江蘇自動化研究所 連云港 222006）

1 引言

機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)是地面、地下、機動的三位一體指揮所編成的重要組成部分，擔負著戰(zhàn)時備份、接替、加強固定指揮所的任務與作用。在日常訓練、重大演習演練中，以及臨機突發(fā)事件處置時，機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)能夠為指揮員提供方便靈活的指揮所開設保障手段。正是因為機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的應用廣泛，裝載平臺多樣（車載、船載等），對系統(tǒng)的硬軟件設計提出了更高的要求，需要我們在開展方案論證時加以特殊考慮，通過核心要素的服務化封裝和輕量化設計，實現(xiàn)軟件架構的動態(tài)構建，提高系統(tǒng)的靈活部署與運用能力，以滿足多樣化任務保障需要。

2 需求分析

機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)平時作為固定指揮所的備份指揮所，前出指揮時可作為前進指揮所開設，一般都具備固定指揮所的主要功能，依托與其配套的預設陣地、機動通信系統(tǒng)、平臺自身通信系統(tǒng)等，通過有線/無線/衛(wèi)星等手段與上級及所屬兵力互連互通，保障作戰(zhàn)、訓練、演練、處突等軍事行動中的指揮任務。

按照擔負的任務，機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)有多種開設和運行方式。如表1所示。

機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)一般由指揮、情報分析、信息服務保障、網(wǎng)絡通信以及電源等功能組成。開設方式、裝載平臺和運用場景的不同，對機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的設計提出了較高的要求，一是要求系統(tǒng)體系結構采用松耦合設計，確保能夠按需拆分和重組；二是作戰(zhàn)指揮、情報處理等核心功能具有可封裝的能力，有利于在各種平臺上的快速部署和輕量化運行；三是硬件系統(tǒng)應具有通用性，并具有較強的環(huán)境適應性。

表1 常見的機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)開設和運行方式

3 可擴展的體系結構設計

針對機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)應用場景和裝載平臺的多樣性，應構建按需組配、動態(tài)組合的應用框架，采用標準接口和協(xié)議，設計模塊化、標準化的軟硬件平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活重組、動態(tài)部署、即插即用的擴展，提高系統(tǒng)的擴展性和靈活性。在體系結構設計上應重點解決軟件層、臺位層、系統(tǒng)層等三個層次問題，為系統(tǒng)輕量化設計和軟件架構動態(tài)構建創(chuàng)造條件，保障系統(tǒng)快速、靈活、可靠的動態(tài)構建能力。

1）軟件層

軟件層提供基于框架的軟件設計、開發(fā)、集成的技術和方法。軟件框架采用軟件構件的設計思想，結合軟件設計模式，針對各類應用業(yè)務特點，對各類應用業(yè)務的基礎功能和公共功能進行抽象和封裝，提供業(yè)務核心邏輯，構建框架與構件、構件與構件之間的交互機制，建立系列擴展點及其擴展定制機制，實現(xiàn)業(yè)務應用軟件框架式的靈活組裝。

2）臺位層

臺位層提供系統(tǒng)組裝工具、系統(tǒng)部署工具、運行調度工具。系統(tǒng)組裝工具提供軟件構件化封裝與管理、基于臺位的系統(tǒng)組成配置、用戶配置、基于軟件構件的邏輯臺位組裝等功能；系統(tǒng)部署工具提供物理臺位發(fā)現(xiàn)，邏輯臺位安裝與卸載等功能；運行調度工具基于系統(tǒng)組裝和部署，實現(xiàn)臺位構件運行調度功能。

3）系統(tǒng)層

系統(tǒng)層采用訂閱/發(fā)布模型，結合多通道控制技術、數(shù)據(jù)實時分發(fā)技術，實現(xiàn)支持局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)按需訂閱分發(fā)的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，提供系統(tǒng)層的軟件即插即用，數(shù)據(jù)按需訂閱分發(fā)功能支持。

一種可擴展的機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)體系構建方法示意圖如圖1所示。

4 核心功能的服務化封裝

在機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中，作戰(zhàn)態(tài)勢綜合、方案計劃生成、輔助推演計算、兵力指揮控制等核心功能模塊以構件（插件）式進行設計。整體上采用基于構件技術的集成框架實現(xiàn)以及動態(tài)集成設計方法，實現(xiàn)對核心功能構件的加載和按需調度、UI資源的配置與生成、構件間的數(shù)據(jù)通信等功能。各構件具備獨立開發(fā)能力，能夠動態(tài)地加入到總體集成框架中，并且可被自由地刪除和替換，增強應用程序的可運行、可擴展、可維護性。由構件之間通過接口、消息、命令等方式進行相互的調用，構件內(nèi)高內(nèi)聚，構件間低耦合，最終實現(xiàn)了核心功能在總體框架中的封裝以及其他應用軟件的柔性重組。其組成結構如圖2所示。

在調用方式上，機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)對人機交互界面進行重新定義和設計，包括菜單、工具欄、狀態(tài)欄以及其他公共交互窗口等。在軟件后臺，依托軟件數(shù)據(jù)傳輸總線提供服務化的訪問機制，實現(xiàn)信息訂閱/發(fā)布、組播推送和點對點通信等信息交換功能，為系統(tǒng)內(nèi)各個應用構件之間提供統(tǒng)一的信息通信服務?；谟嗛?發(fā)布的數(shù)據(jù)傳輸總線基于DDS 標準，在設計時構建一條支持構件即插即用、構件之間信息按需獲取、具有高實時性、高可靠性的信息軟總線，支持系統(tǒng)的動態(tài)重組和靈活部署，同時能夠提供多樣的服務Qos 配置，滿足構件間不同的信息傳輸要求，并為各類應用構件提供便捷的應用接口，為系統(tǒng)提供應用構件無縫集成手段。

圖1 可擴展的機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)體系結構設計方法示意圖

圖2 機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)核心功能構件的集成框架結構示意圖

圖3 機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)基于訂閱/分發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸總線技術

通過總體集成框架和訂閱分發(fā)數(shù)據(jù)總線的設計，實現(xiàn)了機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)核心功能模塊的封裝和靈活調用，為系統(tǒng)解構和重組創(chuàng)造了條件。

5 硬件通用化設計

為適應多種組合方式和裝載平臺，機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的硬件應具有接口通用、易于拆卸組合、適應性強、抗毀能力強、可靠性高等特點。重點如下。

1）在通信系統(tǒng)的接口設計方面，應具備有線通信、無線通信、衛(wèi)星通信等多種通信接入手段，各種通信手段互為備份；系統(tǒng)內(nèi)部應具備光纖環(huán)網(wǎng)、被復線傳輸網(wǎng)以及局域網(wǎng)電口、電話接口等接口，內(nèi)部互連應具有多種備份手段。

2）在指揮工作臺的設計方面，臺位硬件應盡量通用，當某指揮工作臺故障時，即可由其他臺位通過軟件定義重組實現(xiàn)其功能，快速接替，確保系統(tǒng)主要功能快速恢復。

3）在服務器設計方面，關鍵服務器采用雙機備份設計，確保關鍵業(yè)務的正常運行。

4）供電設計方面，采用冗余設計，應具有市電、電源車供電兩種供電手段，各獨立單元（如車載方艙等）設置UPS，可提供短時間持續(xù)供電。

5）在硬件外部設計方面，根據(jù)裝載環(huán)境配備相應加固設備，提高系統(tǒng)的可靠性。對直接采購的商用設備進行再加固處理，確保設備能滿足環(huán)境要求；各獨立單元（如車載方艙等）的結構設計充分考慮環(huán)境要求，嚴格控制質量，確保外部的剛度、強度能滿足裝載平臺振動及外部沖擊要求；各獨立單元（如車載方艙等）應配備空調設備，實現(xiàn)艙內(nèi)溫濕度的調節(jié)，改善設備工作環(huán)境條件。

圖4 所示為指揮作業(yè)臺的通用設計示意圖，可組合為多席位會議桌、多席位聯(lián)排、單席位、雙席位背靠背等多種形式，以適應不同任務指揮保障需要。

圖4 機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)指揮作業(yè)臺位通用化設計示意圖

6 結語

機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)在作戰(zhàn)、訓練、非戰(zhàn)爭軍事行動等方面發(fā)揮著重要作用，通過集成化、輕量化設計，尤其是核心功能的封裝和調用，以及硬件設備的通用化設計，有效解決不同應用場景和裝載平臺上開設及部署問題，有效發(fā)揮機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用效能，提高了各級指揮機構遂行多類型任務的能力。本文所提出的機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)硬軟件設計方法在海軍多型多類機動式作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中進行了廣泛應用，取得了良好的效果。