面向实体的作战行动数据采集系统研究与设计*

高 宁，张宏军，綦秀利，何 健，张 睿

(解放军理工大学，江苏 南京 210007)

军事演习是和平时期检验部队实战能力、提高部队战斗力的主要途径，通过记录与分析演习数据，对部队的作战能力和训练水平做出客观、科学的评价，特别是对部队具体作战行动的评价更能直接地反映部队的实际水平［2］。但是，由于作战行动本身是一项复杂的组合行为，难以对其进行系统全面地描述，给数据采集工作带来了极大困难，主要表现在以下几个方面。

1)作战行动的多样性。作战行动的样式与过程因行动目的、部队类型、战场环境的变化而变化，样式繁多，过程多变。在实际执行过程中，更是交叉组合，灵活多变，给采集任务的规划带来极大困难。

2)作战行动描述的复杂性。作战行动本身是诸多个体的组合行为，难以通过单一的定量描述全面记录一次作战行动。定量描述与定性描述的结合，能够综合反映作战行动的质量，但是如何在计算机中处理定性描述，提高数据实用性是亟待解决的问题。

3)作战行动的实时性。作战行动伴随演习的推进实时发生，但发生的时间、地点都不确定，特别是在处理突发事件时，数据的产生具有一定的突然性，给数据采集带来极大的困难。

4)对作战行动认识的不一致性。由于军事专家、部队指挥员等对作战行动的认识、理解不同，即使是对同一作战行动也难以找到统一的、全面的描述，缺乏统一的数据标准，给作战行动数据模型的建立带来极大困难。

目前，存在的各类数据采集系统中，对作战行动的记录主要来源于文电数据和态势数据，对于作战行动本身并没有形成系统、全面的记录，对作战行动的评价主要基于现地导评人员的描述，评判手段单一，主观因素影响大;没有形成对作战行动数据的有效积累，不能通过数据直观地比较、预测、评价作战行动的质量。本文研究了一种面向作战实体的作战行动数据采集系统，通过对不同种类作战实体不同作战阶段具体作战任务、作战行动的属性化描述，建立统一的作战行动描述模板，制定数据采集方案，全面记录演习过程中的作战行动细节，为后续的演习评估和行动预测提供数据支撑。

1 作战行动数据采集标准的建立

作战行动是指为完成某种作战任务而进行的一种持续性活动，典型的作战行动包括机动、搜索、射击、战斗保障、战斗工程保障等［4］。作战行动的执行质量是部队战斗力的直接体现，是演习裁决、评估的重要依据。作战行动数据是对作战行动本身属性的描述，它能够还原作战行动的执行过程，反应作战行动的执行质量的数据。由于作战行动本身种类繁多，组合多样，过程多变，长期以来难以有效、系统地管理作战行动，对部队演习过程中可能存在哪些作战行动，可以采集哪些作战行动数据缺乏全面认识，不便于制定数据采集工作计划;难以对作战行动进行具体数据化的描述，仅仅依赖于定性的描述，数据缺乏可信度，不利于对作战行动进行横向对比、评估。本文针对作战行动及其背景数据的管理与描述，采用模板描述的方法展开研究。

1.1 作战行动数据采集

在现代作战体系中，为了适应多样化作战任务的需求，通常在行政建制(部队编制)基础上以某一兵种为主配属其他兵种和专业混合编成战斗编组执行作战任务。作战任务作为军事活动的目的，是对一系列作战行动组合行为的概要描述［1］。经过军事专家的梳理与描述，作战任务按照具体执行过程的不同，可以划分为不同的执行子阶段，每一阶段包含多个独立存在的作战行动。因此，根据作战行动的执行主体的属性和执行作战任务的类别，能够建立实体——任务——行动关联关系，形成以作战实体为中心，作战任务为索引的作战行动管理模式，用以区分、组织作战行动。如图1所示。

图1 实体-行动关联图

通过按照作战实体与作战任务的分类，可以有效地组织管理作战行动，确定数据采集的方式—xx实体在xx阶段的xx行动。针对具体的作战行动，根据军队的作战条令、训练考核大纲、相关数据采集标准和实际的评估数据需求，经过军事专家的综合评判把能够切实反应作战行动质量的数据项确定为作战行动的具体采集属性项，形成完整的作战行动数据模板，原理如图2所示。

图2 作战行动模板描述原理

本文以摩托化步兵师阵地进攻战斗中的作战行动数据采集为例，“炮兵群”作战实体在“先期战斗”任务阶段的“先期信息攻击”子阶段中可能参与的行动包括“行动1”、“行动n”等。其中“行动1”的属性描述项包括“兵种”、“级别”等。在制定具体的数据采集方案时，首先确定采集实体;然后根据任务阶段确定要采集的作战行动;最后根据数据采集需求确定采集的具体属性集，形成最终采集方案。采集示例如图3所示。

图3 作战行动数据采集示例

1.2 作战行动背景数据采集

任何一次作战行动都是在战争的大环境下进行的，作战行动发生时所处的战场环境、参与行动的部队情况等外界因素对评价作战行动的质量影响极大，在一定程度上决定了采集到的作战行动数据的可用性。因此，在确定作战行动数据采集的对象与内容后，需明确必须同步采集的演习背景数据，以保证采集到的作战行动数据的实用性。此外，详实地记录作战行动执行过程中的背景数据，有助于后期数据处理时的数据校正、清理工作的进行。

这里的“作战行动背景数据”，定义为对作战行动有直接影响的外界因素的描述，主要分为战场环境数据、部队编制数据、作战编组数据、人员装备数据四大类。采集到的作战行动背景数据通过作战实体与作战行动数据相关联，为作战行动数据的应用提供支撑，使作战行动数据内容更加丰富，更加真实地还原作战行动的实际情况。例如，在“机动”行动中，采集到的数据是:平均时速60km/h，但是在不考虑战场环境的情况下，数据的参考价值有限。因为在山地、丘陵地、平原等不同情况下对“机动”行动的影响很大，直接影响了数据的参考价值。

作战行动背景数据采集模型如图4所示。

图4 作战行动背景数据采集

作战行动背景数据与作战行动数据共同构成作战行动数据采集体系。作战行动数据采集体系的建立以作战实体为中心，通过属性关联的方式，把作战行动数据及其背景数据有效地组织起来，形成完整的数据模板。

2 采集系统需求分析

作战行动数据采集系统目的在于获取可靠的、客观的、详细的作战行动描述数据，以保证获取数据的权威性，为后续的演习评估、行动效果预测等实际需求提供数据支撑［1］。因此，采集系统从实用的角度要做到:1)数据采集的实时性，保证数据的真实、可靠;2)采集终端的便携性，保证采集工作能够贴近战场，实地采集;3)数据采集的灵活性，能够按照数据采集标准体系动态定制采集任务，灵活制定采集计划;4)系统的可操作性，保证采集工作的效率。

从业务需求和系统功能的角度，采集系统应当具备以下五方面的功能。

1)采集数据的定制与分发功能。主要完成各类采集数据的动态定制与采集任务的分发，主要包括战场环境数据、人员装备数据、部队编制数据、作战行动数据。

2)作战编组的动态编配功能。根据任务需求，动态编配作战编组，并与作战行动标准数据库关联，提供采集数据的预览功能。

3)采集数据的回收功能。主要面向现地采集员，实现数据的实时回收。

4)数据管理功能。提供采集数据的浏览、查询功能，并为外接系统使用数据预留访问接口。

5)用户管理功能。提供任务管理用户和采集员用户的用户管理功能，维护系统使用的范围。

按照演习中数据采集的通常业务流程，根据上述系统的功能需求，分析得到系统主要业务活动如图5所示。

图5 系统业务活动图

系统的用户群分为两类:任务管理用户和采集员用户。其中，任务管理用户面向数据采集任务规划人员，其在演习准备阶段登录系统，初始化系统数据库，并根据演习的实际情况，收集演习背景数据，为演习中的动态任务规划做数据准备;演习开始后，管理员用户可以实时编配作战编组、定制作战行动数据采集方案并向采集人员分发采集方案。采集员用户面向一线数据采集人员，采集人员登录后，系统处于任务接收状态，在收到管理用户下发的采集方案后，生成数据采集录入界面，采集人员可通过系统把采集的数据直接上传到系统数据库，实现数据回收。

3 采集系统方案设计

在完成了系统的需求分析，确定了系统的功能模块以及业务逻辑的基础上，运用成熟的网络技术及软件开发框架对系统进行设计。

3.1 基于web的软件架构方案

综合考虑数据采集工作具有采集终端分布范围广、便携式采集设备硬件性能有限、采集数据集中管理的特点，采用B/S模式系统架构［7］。B/S模式系统解决方案只需要在采集服务器上布置一套数据采集软件，接入基地数据通信网络，在演习区域内即可以通过web浏览器便捷地使用系统提供服务，真正做到一处布置，多点共用，且具有良好的同步、异步工作机制，适合多网点协同工作。

明确了系统需求，结合B/S模式的特点，采用MVC结构设计系统的逻辑架构，即:模型层—控制层—展示层。模型层主要完成标准数据模型的生成与维护，并通过持久化框架与数据库保持同步;控制层主要完成业务逻辑，负责数据模型展示和持久化前的数据组织和预处理;展示层主要完成数据的展示窗口的定制，提供良好的人机交互界面。具体内容如图6所示。

图6 系统逻辑架构图

当前，富客户端技术(RIA，Rich Internet Application)与web技术的结合，使得基于web的网络应用程序的表现力和可交互性大大提高，因此，本系统采用Flex+J2EE的软件解决方案。运用Flex的组件技术和数据绑定技术可以方便地实现数据的展示功能;ActionScript3.0语言能够完成控制层的业务逻辑，并通过远程对象调用的方式(BlazeDS实现)向布置在服务器端的Java程序传递数据;模型层的开发主要基于面向对象的Java语言，通过hibernate数据库持久化框架与数据库保持同步，软件部署如图7所示。

图7 系统软件部署图

3.2 数据库设计

数据库既是数据采集系统的起点，也是数据采集系统的成果，良好的数据库设计是数据采集系统正常、高效运行的基础［7］。在作战行动数据采集支持系统中主要存在三种数据库:标准数据库、采集数据库、映射数据库。

基础数据库主要存放数据采集标准体系元数据，包括战场环境数据标准表、作战行动数据标准表、作战样式数据标准表、武器装备数据标准表等。标准数据以部队编制和作战编组为核心，背景数据与部队编制相关联，行动数据与作战编组数据相关联。采集数据库包括各种采集数据表，采集数据以采集实体编码为核心，参照对应的标准数据表建立外键关联关系，形成最终的数据采集表。基础数据库和采集数据库概念模型示例如图8所示。

图8 基础和采集数据库概念模型

映射数据库建立在客户端浏览器内，主要用于缓存用户数据，提高系统的反应速度，保证用户操作体验。映射数据库内的实例数据以远程对象的方式与基础数据库和采集数据库的数据保持同步。映射数据库是根据用户的实际需求实时生成的数据库，在逻辑上与服务器端的数据库完全保持一致，映射数据库的部署具体参见图7。

4 结束语

本文针对基地对作战行动描述数据的实际需求，提出了作战行动数据采集模板描述方法，并在此基础上构建了系统解决方案。系统完成后能够对作战行动进行标准化的描述与细节化的记录，提高作战行动数据获取的可靠性与权威性，为作战行动评估、演习裁决提供有力的数据支撑，解决了传统的定性评估主观性大、可信度不高的问题，实现了部队军事训练数据与作战能力数据的一致性，从而有效地促进部队军事训练质量的提高和战斗力生成。

［1］张宏军.作战指挥训练模拟系统［M］.北京:解放军出版社，2011.

［2］白凡.合同战术基地训练演习实况数据采集系统［D］.南京:解放军理工大学，2010.

［3］王飞，司光亚，杨镜宇.基于任务的体系对抗仿真数据采集方法研究［J］.系统仿真学报，2011，23(5):1021-1025，1031.

［4］张宏军.军事建模理论与方法［M］.北京:解放军出版社，2012.

［5］马亚平.作战行动模型的描述对象与建模方法［J］.军事运筹与系统工程，2002(3):14-16.

［6］杨世幸，阳东升，张维明，等.作战使命分解与任务建模方法［J］.火力与指挥控制，2009，34(8):24-29.

［7］王甫棣，林润生，胡英楣.基于web服务的气象数据服务［J］.计算机工程，2009，35(8):280-282.