基于SOA的军事目标“选打一体化”信息系统研究

曲婉嘉，刘 颖，徐忠林

（空军航空大学 吉林 长春 130022）

基于SOA的军事目标“选打一体化”信息系统研究

曲婉嘉，刘 颖，徐忠林

（空军航空大学 吉林 长春 130022）

本文构建了一种新的指挥控制系统--目标“选打一体化”信息系统，并引入SOA体系，以栅格网络为中心，采用面向服务的思想，将传统分立的军事目标选择、打击、评估能力改造为服务并封装为一体。同时，系统能够实时、动态调用各个模块信息，满足了战场态势急剧变化的需要。文章从需求分析、技术框架总体设计、系统功能设计以及系统实现等几个大方面分别进行了详细的分析研究。阐述了体系架构包含的6个模块，以及系统提供的3个子服务。该系统能够快速完成选打一体的功能，为满足及时有效的资源配置和未来网络中心化作战提供了一种新的体系架构。

SOA；目标选择；目标打击；毁伤评估；“选打一体化”信息系统

信息化战争要求指挥员及时处理各种情报信息，指挥部队快速精准的发现目标、打击要害、评估毁伤效果，并能够根据评估结果以及战场态势的变化，实时调整作战计划。传统的目标侦察、打击、评估工作较为分立，不能很好的适应数字化战争连贯性、实时性的需求。因此，构建军事目标“选打一体化”电子信息系统，已成为数字化战争的必然要求。

面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）是一个组件模型，以栅格网络为中心，强调顶层设计。SOA提供的业务具有很强的灵活性与动态性。SOA架构在国际的市场中已经得到了大力提倡和推广，独立研究机构FORRESTER RESEARCH在2010年夏季对全球80家著名金融企业的调查报告显示，超过80%的企业在他们的系统中采用了SOA[1]。

文中设计了一种基于SOA体系的军事目标“选打一体化”信息系统，该系统将目标选择、目标打击和毁伤评估封装成不同的服务，供指挥员总揽全局使用，这种扁平化结构能够满足及时有效的资源配置和未来网络中心化作战的需求[2]。

1 基于服务的军事目标“选打一体化”信息系统理论

1.1 SOA概述

SOA，即面向服务的框架（Service-Oriented Architecture，SOA），以服务和共享为核心，基于开放的标准和协议，具有松耦合、支持应用系统高效整合和业务流程灵活等特点。SOA是一种软件架构思想，而不是一种具体的产品；SOA的重点是面向服务，把这些服务从复杂的环境中独立出来形成组件化封装，然后通过标准的接口使不同的服务之间能够相互调用[3]。

1.2 SOA的实现技术

SOA是一种不受限于具体技术的体系结构。理论上，Web Services、RMI、COM等技术都支持SOA体系架构。将Web Services运用于SOA体系较为普遍，它是建立在Web/ XML标准上的跨平台的分布式体系结构，在Internet/Intranet上通过标准的XML协议和信息格式来发布和访问应用系统。它以一种松耦合的捆绑形式，实现了不同服务之间的快速地查找、调用、发布和动态捆绑的功能[4]。

1.3 基于SOA的军事目标“选打一体化”信息系统概念

文中提出基于SOA的军事目标“选打一体化”信息系统模型，满足了将独立的目标侦察、打击、评估工作向基于网络服务的技术体制转换的需求。采用面向服务的思想，将军事目标侦察、打击、评估能力改造为服务，并封装起来，形成一体化的服务。服务规范了信息流程、组织关系和集成规范，依赖于一体化的信息基础设施提供的基本服务，同时能够动态集成各个军兵种专用的服务和已有的辅助软件，建立各种、各级信息系统的基本开发、运行支援平台。依据作战任务和需求，动态集成和调用相关服务，具有良好的升级性、复用性和适用性。同时，基于SOA体系架构的军事目标信息系统能够帮助技术人员站在一个新的高度去理解指挥级架构中的各种组件的开发与部署的实现，更迅速、更可靠、更具重用性地架构整个军事目标信息系统。当作战信息发生变化时，只需要修改相对应的服务即可，降低了修改的难度与复杂度，保证了军事目标IT系统实现动态变化，更加从容地面对战场态势的急剧变化[5]。

2 军事目标“选打一体化”信息系统的结构组成

该系统平台由目标选择、目标打击和毁伤评估3大部分组成。3者紧密联系，首先需要根据作战需要进行目标选择，这是下一步目标打击的基础，为目标打击提供充分的情报保证；实施目标打击之后要对打击效果进行毁伤评估，依据评估结果，指挥机构要动态的修改作战计划与指令。

2.1 目标选择

作战目标必须具有限定明确的、有决定意义的、可实现的目的，每个军事行动都应为此目的而实施。具体的目标选定是根据指挥机构的战斗级别、任务和效果以及拟制作战计划而确定的。

2.1.1 目标选择的要求

目标选择必须符合作战的企图，作战企图规范着选取目标的范围、种类、数量等。作战企图不同，目标选择的类型、范围、重点及毁伤程度都有所不同。

目标选择必须符合己方打击能力。选择多少目标、打击何种目标，在很大程度上取决于己方武器装备的射程、精度、威力、可靠性、机动性以及总体打击能力。

目标选择必须能摧毁敌系统要害。只要能找到敌作战系统中起支撑作用的要害目标，对这些要害目标进行有效打击，就能迅速瓦解敌整个作战系统。

目标选择必须追求最大作战效益。战争具有高投入、高消耗的特点。因此，要选择效费比高的目标实施打击，用最小的代价获取最大的战果。

2.1.2 目标选择的程序

目标选择前，首先要对敌方目标系统进行详细的研究分析，了解敌方目标的特性和部署情况；然后进行打击目标的拟定、提名与优先排序，优先选择高价值目标和高效益的要害目标。由指挥机关对选取的目标进行审定与核实，确保所选择的目标符合交战规则，并要确保打击选定的目标能够实现作战目的。优化目标排序的结果，最终形成目标清单。

2.1.3 目标选择的分类

对于目标选择，根据不同作战样式可以有不同的方法，主要有登陆作战、电子作战、信息作战、城市作战、空袭作战、特种作战等目标选择的方法。作战样式不同，其作战目的不同，目标选取的依据也不相同，打击的重点也会有差异。

2.2 目标打击

目标选择为接下来的目标打击提供了充分的情报保证。其主要任务就是根据目标的相关特点对目标进行打击，打击过程包括诸多方面，通常包括武器效能匹配、兵力部署、拟定打击总计划、下达作战命令等内容。

2.2.1 武器匹配分析

为获得对指定目标的具体毁伤效果或毁伤程度，需要确定具体的武器类型和数量，这个过程就是武器匹配。武器匹配需要考虑诸多因素，例如目标的弱点、敌人的应对行动、武器的特点与效果、弹药投射误差和准确性、毁伤机理和原则、杀伤概率、武器可靠性以及弹道等因素。

2.2.2 兵力部署

兵力部署是整个目标打击过程中重要一环。为了判明相关部队部署情况对具体作战行动的影响，就必须要确定部队力量的合理选择和运用计划，根据打击目标的提名情况确定任务分配方案，同时还要把对己方部队可能面临的损失进行消耗分析。

2.2.3 拟定空中打击总计划

在相关的兵力部署任务完成之后，紧随的主要工作就是拟定空中打击总计划，这是对兵力部署的具体战斗行动的总计划，主要包括明确需要打击的目标数量、具体部队的力量分配、战时侦察情报的协调和反馈以及确定综合重点目标清单。

2.2.4 下达作战命令

空中打击任务总计划拟制后，重点目标清单即可确定下来，此时，指挥机构就可以下达作战命令。下达的命令主要描述该部队的任务和目的，清楚的指出需要执行的任务及原因。任务陈述主要包括：是谁、在哪里、为什么、什么时间等要素，如何进行任务行动通常在作战企图中予以明确。

2.3 目标毁伤评估

毁伤评估是对完成任务的进展情况进行估量的过程。各指挥员不断对作战环境和作战进展进行评估，将作战进展与开始作战时的预期效果进行比较，并根据评估结果调整作战行动，确保实现作战目的。毁伤评估分为以下3个阶段[6]。

2.3.1 第一阶段：物理毁伤评估

进行物理毁伤评估时，根据观察或主观理解（弹药爆炸、碎片或火力毁伤）对目标元素造成物理毁伤的数量程度的判断。通常依据视频情报或音频报告、电子情报、人力情报、图像情报以及公开来源情报进行物理毁伤的评估[7]。

2.3.2 第二阶段：功能毁伤评估

功能毁伤评估是对某一目标履行使命的功能或运行能力被降低的估计。功能毁伤评估是根据物理毁伤评估结果和所有情报信息进行推断的，必须考虑目标功能恢复或替代所需要的时间。

2.4 再打击建议

通过以上几个阶段的评估结果，判明毁伤所属等级，结合敌人尚存实力、打击承受能力以及恢复潜力来拟定哪些目标可能需要再次打击。向作战和情报部门提出再次打击建议和未来目标选定的系统建议[8]。

3 基于SOA体系的军事目标“选打一体化”信息系统构建

3.1 系统架构设计

根据对军事目标“选打一体化”特点的研究，提出一套以面向服务架构（SOA）为基础的系统结构。该结构采用了多层架构设计，可支撑B/S模式和C/S模式的应用结构[9]。该系统结构如图1所示。

图1 面向服务的军事目标"选打一体化"信息系统架构

该架构共分为6个层次，分别是用户、应用层、应用支撑层、数据层、系统软件层、系统硬件层[10]。每个层次功能如下：

1）用户：描述了系统不同类型的用户，包括各级指挥员以及系统管理人员等。

2）应用层：应用层提供了面向用户的各种应用功能。该层次将各类业务逻辑封装和发布为服务的形式，供系统调用。在信息处理系统、平台管理系统和数据共享数据交换平台的支撑下，应用系统可以顺利运行。

3）应用支撑层：该层次担负着前后端应用之间的交互通信，定义业务逻辑服务所提供的操作、服务相互之间交互的消息标准和方式。服务总线将SOA的所有参与者相互连接在一起，定义数据传输的标准格式，封装各种类型的消息传递方式。

4）数据层：该层次的功能是对数据进行存储和处理，采用Oracle、SQL Server、DB2等数据库软件进行管理，使数据读取和存储具有高效性、稳定性。

5）系统软件支撑层：部署了应用系统运行所需的软件环境。可支持标准的WinForm控件、Net环境下的Smart Client智能客户端和通过标准浏览器软件IE、FireFox等访问的客户端应用，通过GUI图形界面访问应用系统，简洁方便。

6）系统硬件支撑层：是网络结构的基础性设施，包括硬件服务器、网络设备和安全设备。

另外，从系统的纵向看，还有3条重要的方案保证了系统稳定高效运行。

1）安全保障系统：该系统能够在应用层面以及物理层面维护整个体系的安全运行。

2）可用负载均衡方案：为了保证体系高质量运行，在系统设计时，考虑运行环境的负载均衡和部署方案。

3）应急响应机制：保证了体系的正常运行。包括应急预案和韵味方案。应急预案是在系统出现故障和突发问题时的响应方法；而运维方案是在系统正常运行时的维护方案。

3.2 服务功能设计

基于SOA的军事目标“选打一体化”信息系统围绕目标选择、目标打击和毁伤评估3大部分，分为目标识别模块、火力打击模块、毁伤评估与分析模块、数据库系统、信息可视化模块以及数据处理模块[11]。同时，该系统能够向用户提供目标选择建议服务、作战单元分析服务以及毁伤效果分析服务等业务，具体由各自功能单元支撑。该系统功能构成如图2所示。

图2 系统功能构成

1）目标识别模块。根据作战目的与作战样式，选择优先打击的目标。选定目标后，调用数据库内目标的几何特征、属性、物理特性等数据信息，再调用信息可视化模块，对目标进行可视化描述，提供给系统相应的目标数据。

2）火力打击模块。根据选定打击目标的情况以及战场态势，结合己方火力、兵力部署情况，调用数据库内不同火力武器的作战要素，协助指挥人员制定作战方案。既是执行命令部队的指挥信息系统，也可以是自动执行指令的装置，如导弹的制导装置、火炮的火控装置等。

3）毁伤评估与分析模块。调用信息可视化模块对打击效果进行监测，结合数据库中的毁伤数据，按照其中的毁伤准则和模型数据，计算出目标毁伤效果。分析毁伤效果，判明是否需要实施二次打击，最终向系统提供评估结果及下一步的打击计划。

4）数据处理模块。将输入计算机的信息，通过按预定目标编制的各类软件进行信息的综合、分类、存储、检索、计算等，具有数据搜集、录入、读取、查询、调用、修改、存储等功能。并能对各种方案进行模拟、情报检索、图形处理、图像处理等。

5）信息可视化模块。是封装图形可视化功能函数的模块，为用户提供可视化操作，有文字、符号、表格、图形、图像等多种形式，形象、直观、清晰地显示在各个屏幕上，供指挥和参谋人员研究使用。

通过上述功能组成，该系统可以方便快捷地为用户提供目标选择建议服务、作战单元分析服务以及毁伤效果分析服务，从而满足了目标“选打一体化”的现实需要。

1）目标选择建议服务。该服务能够实现根据不同作战目的、不同作战样式以及不同战场环境，按照目标的价值、效益以及对作战的重要程度，排列敌方目标的先后顺序，帮助用户查看当次作战行动中敌方重要目标的清单列表。用户可根据列表选择优先打击的目标，制定打击计划。

2）作战单元分析服务。该服务能够实现通过战场态势信息以及敌方的兵力部署情况及时调整我方武器使用和打击力度。分析敌方作战单元的属性，在执行控制的作战进程中，判断出本次作战行动中对敌作战资源的作战效果。

3）毁伤效果分析服务。该服务能够实现构建当前作战活动中对敌作战任务的毁伤评估分析，建立标准的评估指标体系和评估架构，完成对本次火力打击的分析、评估与验证。

4 系统实现

4.1 系统功能实现

军事目标“选打一体化”信息系统向用户提供3个子服务，分别是目标选择建议服务、作战单元分析服务以及毁伤效果分析服务。该系统作为SCA（业务组件框架）服务模块以Web Service Binding对外发布，其中3个子服务功能同样作为 SCA服务模块，模块与模块之间也是通过 SCA Web Service Binding来连接。下面分别对每个子服务的实现过程做详细描述[12]。

1）目标选择建议服务。

在目标选择建议服务中，用户首先选择作战样式，系统提供登陆作战、电子作战、城市作战、空袭作战、特种作战、信息作战等几大类别。选定作战样式后，根据战场实际情况确定环境约束条件，系统将为用户提供重点目标的排列清单，用户根据优先排序选择打击的目标。具体服务实现架构如图3所示。

2）作战单元分析服务。

作战单元分析服务具有向用户提供火力打击建议的功能。首先进行武器种类的选择；系统将提供枪械、火炮、战斗机、战舰、精确制导武器、激光武器、电磁类武器等不同类别供用户选择；结合选定武器种类确定弹药威力属于强、中或是弱；并选择相应的弹药消耗量1发、2发或是3发及3发以上；分析选定目标防护能力属于强、中或是弱；最终给出打击建议。具体服务实现架构如图4所示。

图3 目标选择建议服务实现架构图

图4 作战单元分析服务实现架构图

3）毁伤效果分析服务。

毁伤效果分析服务能够向用户提供毁伤评估结果以及下一步的打击计划。系统将目标毁伤程度划分为5个等级：无毁伤、轻度毁伤、中度毁伤、严重毁伤和摧毁。该子服务系统通过数据处理模块、信息可视化模块以及数据库的技术支撑，利用可视化功能提取毁伤图像特征参数，调用应用支撑层的毁伤评估指标体系以及毁伤评估模型，计算出毁伤属于哪个等级，并由系统给出再次打击建议。若目标毁伤程度属于无毁伤，则建议实施火力强度更大的打击或更换效力更强的武器；若毁伤程度属于轻度毁伤，则建议按相同的火力配置实施二次打击；若目标属于中度毁伤，则应建议实施火力略轻的二次打击；若目标属于严重毁伤，则应建议实时监视目标，确保该目标不能恢复功能。若目标被摧毁，则说明达到预期打击效果，完成本次打击任务。具体服务实现架构如图5所示。

图5 毁伤效果分析服务实现架构图

4.2 系统实现

各个模块之间采用Web Service绑定，各个子系统通过Wire来连接，系统的用户在使用时，服务请求先进入整合系统，由整合系统先判断是否是整合的业务请求，如果有对应的组件服务则调用服务接口，如果是非整合业务请求，则通过ESB（服务总线）系统对服务进行集成来对请求进行服务的调用。系统通过基于SOA的设汁，服务模块之间的整合可以通过业务需求的变化而改变，不会涉及到技术层的修改。并且在之后的系统中可以重用已有的服务[14-15]。

图6 毁伤效果分析服务效果展示

图6展示了毁伤效果分析服务的界面效果。

由图可知，系统主界面可以分为首页、目标选择建议服务模块、作战单元分析服务模块以及毁伤效果分析服务等几大模块。通过左侧的树型结构图能看到已选的目标选择、目标打击以及毁伤评估中项目。在主界面中，形象直观的显示了目标选择结果以及所选目标的卫星影像图。

5 结束语

基于服务的一体化信息平台是未来数字化战争的必然要求，文中提出了基于SOA体系的军事目标“选打一体化”信息系统。从需求分析、技术框架总体设计、系统功能设计以及系统实现等几个大方面进行了详细的研究。介绍了目标选择、目标打击和毁伤评估的方法；阐述了“选打一体化”信息系统的实现机制；描述了目标识别、火力打击、毁伤评估与分析、数据库系统、信息可视化以及数据处理6个模块；探讨了目标选择建议服务、作战单元分析服务以及毁伤效果分析服务等几个关键的服务功能。从不同侧面和角度剖析了目标选打一体化的内涵与实质，为新型指挥控制系统的运行和管理提供了一种新的方法。同时，面向SOA架构的军事目标“选打一体化”信息系统也需要不断地完善和更新，以便充分发挥SOA体系框架的优势，真正实现目标选打一体化建设的整体性、高效性与灵活性。

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Research on“Selection and Attack integration”information system of military target based on SOA

QU Wan-jia，LIU Ying，XU Zhong-lin
（Aviation University of Air Force，Changchun 130022，China）

In this paper，a new command-and-control system，which is based on SOA system，is introduced take the grid network as center，and adopt the idea of service oriented.Make traditional division of the military target selection，attack and evaluation integrated.At the same time，the system can call each module dynamically to meet the needs of the battlefield situation changes.From the requirements analysis，overall design，system function design，system implementation，this paper expounds 6 modules and 3 sub services，which are provided by the system.The system can quickly complete the function of selecting and attacking，which is a new system to meet the timely and effective resource allocation and the future network centric warfare.

SOA；target selection；target attack；battle damage assessment；“Selection and Attack integration”information system

TN02

A

1674－6236（2016）23-0010-05

2015-11-30稿件编号：201511295

武器装备军内科研项目（KJ2013122）

曲婉嘉（1992—），女，吉林吉林人，硕士研究生。研究方向：情报保障、目标毁伤评估。