基于XML的武器装备作战需求核心数据管理方法

王世贵，傅 勉，王京鸣，石育良

(陆军军官学院，安徽 合肥 230031)

体系作战条件下，体系结构框架分析方法在武器装备作战需求分析中得到广泛应用［1-3］。武器装备作战需求核心数据是需求分析和建模过程中各视图产品所含数据信息的总和，建立统一的作战需求核心数据不仅有利于需求数据的共享、重用和互操作，而且为实现作战需求工程化提供了坚实的技术支撑。当前，国内对作战需求核心数据管理的研究处于探索阶段，迫切需要建立一套适应作战需求核心数据存储、更新、检索、分析的管理方法。基于此，本文在分析作战需求核心数据特点和分类的基础上，充分利用XML强大的数据存储和处理技术，提出了基于XML的作战需求核心数据存储、抽取和一致性检验策略，实现了作战需求核心数据的有效管理。

1 武器装备作战需求核心数据分类

作战需求视图产品提供了一种将作战需求核心数据及其关系以图形、表格或文本等形式可视化地表现出来的方法，而核心数据就是视图产品的要素、要素属性、要素关系。图1给出了作战需求核心数据的总体结构图。核心数据包括独立实体和关联实体两类。其中，独立实体共有14个:作战使命、作战任务、作战活动、作战节点、作战单位、作战人员、环境、作战信息、作战能力、系统节点、系统、系统功能、系统数据、作战性能。独立实体之间存在各种各样的关联关系，形成了关联实体。例如，作战节点执行作战任务就形成了作战节点-作战任务关联实体。关联实体包括四类:作战视图的关联实体、能力视图的关联实体、装备视图的关联实体，还有三类视图之间多元关联映射所产生的间接关联实体。例如，通过三类视图中作战能力到作战活动的映射关系、作战活动到系统功能的映射关系、系统功能到系统的映射关系，可以得到作战能力到系统的关联关系，这就是间接关联实体。

2 武器装备作战需求核心数据管理方法

2.1 核心数据的存储

武器装备作战需求核心数据具有以下特点:1)可扩展性:武器装备作战需求研究的是面向未来的作战需求，要求核心数据具有可扩展性;2)结构性:核心数据及其间的关联关系需要以良好的数据结构进行保存，方便管理，为下一步需求分析提供底层数据支持;3)易发布:核心数据要方便向外发布，如生成Word或Web网页等;4)跨平台:由于武器装备作战需求各个领域的专家可能在不同的地域，开发基于分布式的武器装备作战需求支持工具是必然的趋势，要求核心数据具有平台无关性，能够在多异质系统中方便流通。

图1 作战需求核心数据结构图

为了满足联合作战条件下各军兵种互联互通的需要，保证核心数据的可操作性、可交换性、可集成性，核心数据存储方法必须具有可扩展性、结构性、跨平台等特点。XML是W3C制定并推荐的一种公开的、基于文本格式的数据标准，具有简单、可扩展、跨平台、易流通、互操作性强、易发布等特点，并且XML支持绝大多数图形建模引擎的底层数据格式［4-5］。因此，XML完全符合武器装备作战需求核心数据特点要求。于是，选择XML为武器装备作战需求核心数据存储标准。图2给出作战使命的XML Schema结构图。

图2 作战使命的XML Schema结构图

2.2 核心数据的抽取

当前，体系结构框架设计工具主要支持视图产品的建模，体系结构框架设计工具将视图产品存储为XML格式，以保证视图产品的可交换性和重用性。该XML文件包含视图产品所展现的所有信息:各视图产品的要素、要素属性及要素间的关联关系，还包括大量繁杂的图元信息、辅助的说明信息等。因此，可以考虑从视图产品的xml文档中抽取出相关的核心数据。

2.2.1 核心数据的来源

研究核心数据的抽取，首先需要明确的是核心数据从哪里抽取。在作战需求视图产品中，某一个核心数据可能在不同的视图产品中都有描述，例如，作战活动实体在作战活动分解模型、作战活动信息模型、作战活动-系统功能映射矩阵中都有描述;同时，某一个核心数据的关联关系可能需要在多个视图产品中提取，例如，作战活动的层次关系在作战活动分解模型中被描述，而作战活动-作战节点关联关系在作战活动信息关系模型中被描述。因此，需要确定究竟是从哪些视图产品中抽取核心数据及其关联关系，即给出核心数据来源表，表1给出部分核心数据来源。

表1 核心数据来源表

2.2.2 核心数据的抽取过程

XML强大的数据处理技术为数据抽取的实现提供了保障，利用XML相关的标准技术可以实现核心数据的自动抽取，将源XML文档中的关键信息抽取出来，快速获取所需数据。数据抽取的思路主要是利用XML强大的数据处理技术，首先将原始XML文档解析为DOM树结构，然后利用XSLT在解决文档转换问题上的优势，使其与XPath相结合生成抽取规则，从原始XML文档中抽取核心数据及其关联关系，生成核心数据文件。文献［6］对核心数据的抽取进行了详细研究，具体抽取流程如图3所示。

图3 核心数据抽取流程图

2.3 核心数据的一致性检验

当核心数据被抽取出来并以文件形式进行存储时，必须考虑一致性问题，主要指核心数据文件与被抽取的源视图产品文件的一致性问题。例如，作战活动核心数据来源于作战活动模型，那么，作战活动模型中的作战活动必须和作战活动核心数据文件中的作战活动保持一致性。

2.3.1 一致性检查规则

一致性检查主要验证核心数据文件和其来源视图产品文件中对同一要素的描述是否存在不一致性，根据表1给出的核心数据抽取来源，给出部分关键规则:

1)“使命分解树”视图产品文件中的作战任务与“作战任务”核心数据文件中定义的任务集一致;

2)“活动分解树”视图产品文件中的作战活动与“作战活动”核心数据文件中定义的活动集一致;

3)“组织关系图”视图产品文件中的作战节点与“作战节点”核心数据文件中定义的节点集一致;

4)“作战能力分解树”视图产品文件中的作战能力与“作战能力”核心数据文件中定义的能力集一致;

5)“能力-活动映射矩阵”视图产品文件中的作战能力与“作战能力”核心数据文件中定义的能力集一致;

6)“系统节点模型”视图产品文件中的系统节点与“系统节点”核心数据文件中定义的系统节点集一致;

7)“作战节点连接关系模型”视图产品文件中的系统节点与“系统节点”核心数据文件中定义的系统节点集一致;

8)“系统组成模型”视图产品文件中的系统与“系统”核心数据文件中定义的系统集一致。

2.3.2 一致性检查算法

XQuery是一种用于从XML文档中获取数据的查询语言，可以利用XQuery实现不同XML文档中同一数据的查询，并通过建立触发机制进行一致性检查，从而保证各核心数据文档中同一数据的一致性。本文以作战活动分解模型文件和作战活动核心数据文件的一致性检查为例进行说明，两者一致的规则是:“活动分解模型”文件中的作战活动与“作战活动”核心数据文件中定义的活动集一致。为了保持一致性，需要分别检索一个文件中的任何一个作战活动在另一个文件中是否存在，如果都存在，则满足一致性，否则不满足。具体算法描述如下:

For作战活动分解模型文件．每个活动

If(每个作战活动=作战活动核心数据文件．作战活动)

一致性满足

Else

不满足

For作战活动核心数据文件．每个活动

If(每个作战活动=作战活动分解模型文件．作战活动)

一致性满足

Else

不满足

3 武器装备作战需求核心数据管理方法实现

为了验证本文方法的有效性，开发了基于Delphi的武器装备作战需求核心数据管理系统，该系统主要由需求模型建立、核心数据挖掘、一致性检验、核心数据检索四大功能模块实现(如图4)。

图4 武器装备作战需求核心数据管理系统界面

1)需求模型建立采用多视图混合需求描述方法，通过图、表、文字等模型形式，对武器装备作战需求进行规范化描述;

2)数据抽取旨在通过对视图模型文档中的图元进行分析，编写关联关系提取的算法，提取层次、聚合等关联关系并予以标记，生成核心数据文档，并定制XML Schema数据模型对其进行规范，便于可视化展示核心数据间关联关系;

3)一致性检验主要利用XQuery语句，建立触发机制对不同核心数据文档中的同一信息进行一致性关联，从而保证各核心数据文档的一致性;

4)数据检索旨在对核心数据文档中的独立实体和关联实体进行检索。主要基于XQuery或Xpath的检索向导为核心数据建立快速检索机制，同时提供模糊检索机制。

该系统已经成功用于某项重大科研课题，为该科研项目的实现提供了可靠的底层数据支撑，也验证了本文方法的有效性。

4 结束语

本文针对武器装备作战需求核心数据缺乏规范化管理的问题，建立了基于XML的数据存储标准，充分利用XML强大的数据处理功能，对需求核心数据进行存储、抽取和一致性验证，实现了核心数据的有效管理，该方法已在实际应用中获得良好效果。

［1］ DOD Architecture Framework Working Group．DoD Architecture Framework Version1.0［R］．DOD，2003．

［2］ 舒宇，谭跃进，等．武器装备体系结构描述方法研究［J］．系统工程与电子技术，2008，30(9):1704-1707．

［3］ 胡剑文，胡晓峰，等．武器装备体系概念建模与分析验证［J］．系统仿真学报，2006，18(12):3630-3633．

［4］ 廖天俊，鲁延京，杨克巍，等．基于NativeXML的武器装备体系需求建模数据管理［J］．火力与指挥控制，2010，35(11):35-38．

［5］ 王花．Web信息抽取技术研究［D］．西北农林科技大学硕士论文，2010．

［6］ 傅勉，王京鸣，王世贵，等．基XML的武器装备作战需求建模数据抽取［J］．指挥控制与仿真，2012，34(4):86-89．