汽車運(yùn)輸機(jī)動指揮調(diào)度系統(tǒng)的研究

徐偉童 呼和 于莉

摘 要：本文通過研究汽車運(yùn)輸機(jī)動指揮調(diào)度的背景，提出系統(tǒng)軟件和體系結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：指揮調(diào)度;機(jī)動;運(yùn)輸

1 研究背景

“全球運(yùn)輸網(wǎng)”是美軍國防運(yùn)輸指揮系統(tǒng)的“心臟和靈魂”，其任務(wù)是為運(yùn)輸司令部提供全部在運(yùn)物資可視性指揮與控制的系統(tǒng)，以及支援業(yè)務(wù)決策的工具?！叭蜻\(yùn)輸網(wǎng)”是一個(gè)以計(jì)算設(shè)施為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，它通過萬維網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，提供人員、裝備、備件和補(bǔ)給品等在全球范圍內(nèi)運(yùn)動的實(shí)時(shí)信息。指揮部通過前線的需求，可以快速指揮調(diào)度運(yùn)輸旅團(tuán)將人員和物資精確、快速地送達(dá)目的地。用戶根據(jù)不同權(quán)限等級，不僅能對運(yùn)輸車輛進(jìn)行指揮調(diào)度，同時(shí)還可以跟蹤監(jiān)視車輛當(dāng)前位置及軌跡，以及受關(guān)注在運(yùn)貨物的流動，并能最早獲得貨物到達(dá)終點(diǎn)站的通知。

汽車運(yùn)輸指揮調(diào)度是運(yùn)輸投送保障的重要組成部分，其核心內(nèi)容包括準(zhǔn)確做好需求預(yù)測、及時(shí)做好運(yùn)輸準(zhǔn)備、正確選擇運(yùn)輸路線，出發(fā)點(diǎn)和目的點(diǎn)是適時(shí)、適地、適量地將承運(yùn)的物資運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?，提高運(yùn)輸效率。一是打造未來車輛機(jī)動指揮調(diào)度新平臺的需要。各種車輛運(yùn)輸指揮保障行動的信息以其簡便、快捷、靈活、互動的方式傳送，除了電臺通信外，引入衛(wèi)星通信、北斗/GPS定位，跨越時(shí)空限制，信息流通的時(shí)間成本和交換成本空前降低。二是推進(jìn)車輛機(jī)動指揮調(diào)度系統(tǒng)協(xié)作一體化的需要。三是實(shí)現(xiàn)車輛機(jī)動指揮調(diào)度基礎(chǔ)信息資源管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的需要。各專業(yè)信息資源將按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、描述規(guī)則、編碼規(guī)則、交互方式進(jìn)行有效管理，滿足運(yùn)輸投送指揮保障行動需求，滿足各級運(yùn)輸投送部門指揮作業(yè)需要，滿足軍地運(yùn)輸投送部門信息交換需要。四是提高車輛機(jī)動指揮調(diào)度實(shí)時(shí)可視可控化的需要。關(guān)于運(yùn)輸保障隊(duì)伍的定位、軌跡、質(zhì)量和保障動態(tài)的信息，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信手段實(shí)時(shí)匯聚到各級運(yùn)輸投送指揮調(diào)度保障部門，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸投送保障資源的高效管理。運(yùn)用多種方式的信息化保障手段，實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸投送保障行動的實(shí)施，根據(jù)運(yùn)輸投送保障任務(wù)的重要程度，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)輸保障等級，有效利用保障資源，盡可能實(shí)現(xiàn)精確、適量的運(yùn)輸投送保障。五是提升車輛機(jī)動指揮調(diào)度輔助決策智能化的需要。隨著網(wǎng)絡(luò)資源、信息資源建設(shè)的日趨完善，現(xiàn)代信息輔助決策技術(shù)的廣泛應(yīng)用。車輛機(jī)動指揮調(diào)度的信息網(wǎng)絡(luò)化、協(xié)作一體化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)時(shí)可視化、實(shí)時(shí)可控化、輔助智能化已成為車輛機(jī)動指揮調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展的必然要求。

2 系統(tǒng)體系架構(gòu)

機(jī)動指揮調(diào)度系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮現(xiàn)有系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范系統(tǒng)的兼容要求，同時(shí)也充分考慮部署環(huán)境的多樣化要求。架構(gòu)總體上可劃分為采集層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、IaaS層、PaaS層、SaaS層，分別解決數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)基礎(chǔ)環(huán)境支撐、平臺支撐、業(yè)務(wù)支撐等問題。并圍繞系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建包含業(yè)務(wù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)環(huán)境、設(shè)備環(huán)境、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用認(rèn)證等全方位的安全保障體系，確保系統(tǒng)能夠最大程度上抵御病毒、網(wǎng)絡(luò)入侵威脅。系統(tǒng)底層支持以物理主機(jī)為主，同時(shí)兼容云主機(jī)部署方式，適應(yīng)信息化發(fā)展趨勢。

采集層主要是車載終端設(shè)備、圖像/語音采集設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要包括北斗短消息、衛(wèi)星通信、移動通信、車載終端之間無線自組網(wǎng)。

IaaS層系統(tǒng)基于容器的微服務(wù)架構(gòu)，平臺IaaS層以Docker容器組件為核心，實(shí)現(xiàn)物理設(shè)備與軟件進(jìn)程解耦的高可用集群化部署方案。其部署形式既支持在物理設(shè)備上直接部署，也支持在私有云或公有云的云主機(jī)之上構(gòu)建容器集群部署。

平臺PaaS層，通過kubernetes組件實(shí)現(xiàn)服務(wù)計(jì)算資源、存儲資源、安全認(rèn)證、系統(tǒng)權(quán)限的配置，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的編排，極大地簡化了服務(wù)的部署方式，實(shí)現(xiàn)服務(wù)升級不影響業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。同時(shí)，也為服務(wù)的高可用、高并發(fā)的實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)性支撐。在kubernetes之上運(yùn)行的是基于微服務(wù)架構(gòu)的服務(wù)集群。所有微服務(wù)均基于統(tǒng)一的微服務(wù)框架（MicroServiceFramework）進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。微服務(wù)框架提供服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)、同步調(diào)用、事件分發(fā)、流量控制、服務(wù)熔斷等機(jī)制。基于微服務(wù)框架的各微服務(wù)可專注與業(yè)務(wù)功能或能力特性方面的實(shí)現(xiàn)。

平臺SaaS層，主要由三個(gè)基礎(chǔ)服務(wù)層與兩邊層邊界單元組成，其中基礎(chǔ)服務(wù)層由設(shè)備接入子系統(tǒng)、指揮調(diào)度子系統(tǒng)、輔助決策子系統(tǒng)、協(xié)同作業(yè)子系統(tǒng)、態(tài)勢展現(xiàn)子系統(tǒng)、第三方對接子系統(tǒng)以及其他應(yīng)用子系統(tǒng)組成，邊界單元主要有應(yīng)用控制層和采集顯示層組成。其中第三方對接子系統(tǒng)主要是為后續(xù)軍隊(duì)整個(gè)后勤系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行對接集成提供接口。

3 軟件體系架構(gòu)

系統(tǒng)軟件架構(gòu)主要基于SaaS層展開，具有明確的分層設(shè)計(jì)，主要包含：信息展示層、應(yīng)用控制層、應(yīng)用服務(wù)層、信令控制層、媒體控制層、信息采集層。其中，媒體調(diào)度子系統(tǒng)、信令控制子系統(tǒng)及應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)的對應(yīng)能力實(shí)現(xiàn)組件主要分布于應(yīng)用服務(wù)層、信令控制層、媒體控制層中，并由三層協(xié)同實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的服務(wù)能力。

信息展示層是由指揮中心的Web頁面、監(jiān)控大屏，以及車載設(shè)備顯示界面組成。

應(yīng)用控制單元主要包括業(yè)務(wù)操作、指揮調(diào)度、系統(tǒng)管理、狀態(tài)監(jiān)控、運(yùn)行維護(hù)五大部分，對應(yīng)機(jī)動指揮調(diào)度終端、運(yùn)維終端、車載終端等形態(tài)，為用戶提供展示、呼叫、監(jiān)控、指揮調(diào)度、資源管理、運(yùn)維配置、系統(tǒng)監(jiān)測等業(yè)務(wù)的操作入口，實(shí)現(xiàn)資源訪問安全可控、業(yè)務(wù)個(gè)性化、配置人性化、監(jiān)測準(zhǔn)確性、管理有效性等要求。

應(yīng)用服務(wù)層為系統(tǒng)業(yè)務(wù)與功能實(shí)現(xiàn)的支撐層，主要分為應(yīng)用服務(wù)單元與資源目錄服務(wù)單元兩部分。其中，應(yīng)用服務(wù)單元實(shí)現(xiàn)了服務(wù)請求負(fù)載均衡、系統(tǒng)鑒權(quán)、資源信息管理、服務(wù)設(shè)備與節(jié)點(diǎn)管理等能力，以及系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)功能（定位導(dǎo)航服務(wù)、指揮調(diào)度服務(wù)、輔助決策服務(wù)、態(tài)勢展現(xiàn)服務(wù)、對外接口服務(wù)、呼叫服務(wù)等）;資源目錄服務(wù)單元主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)服務(wù)層靜態(tài)資源信息存儲及與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范系統(tǒng)、第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步。

信令控制層主要包括信令控制服務(wù)單元及信令網(wǎng)關(guān)服務(wù)單元;其中信令控制服務(wù)單元主要實(shí)現(xiàn)了媒體與會話控制、設(shè)備接入適配與認(rèn)證、第三方系統(tǒng)互通及信令路由能力;信令網(wǎng)關(guān)服務(wù)單元實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信令轉(zhuǎn)換。

媒體控制層主要包括媒體存儲服務(wù)單元、媒體處理服務(wù)單元、媒體網(wǎng)關(guān)服務(wù)單元、編/解碼單元、信息加/解密單元組成;其中媒體存儲服務(wù)單元負(fù)責(zé)對語音、圖片、文字等媒體數(shù)據(jù)的存儲;媒體處理服務(wù)單元負(fù)責(zé)對音頻、圖片、文字等媒體數(shù)據(jù)的接收、轉(zhuǎn)發(fā)、合成、轉(zhuǎn)碼等處理;媒體網(wǎng)關(guān)服務(wù)單元負(fù)責(zé)對媒體數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換;編/解碼單元負(fù)責(zé)對發(fā)送信號進(jìn)行編碼和接收信號進(jìn)行解碼處理;信息加/解密單元負(fù)責(zé)對發(fā)送信息進(jìn)行加密和傳送，對加密信息進(jìn)行接收和解密。

信息采集層是由車輛定位經(jīng)緯度信息采集、語音通話信息采集、圖片采集、文字采集組成。

參考文獻(xiàn)：

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