舰载直升机作战环境快速配置系统设计与实现*

姚科明 张本辉 门金柱 王建国 万新龙

（海军大连舰艇学院舰船指挥系 大连 116018）

1 引言

舰载直升机在海上作战中具有独特优势，在与军舰有机结合以后，舰机一体化作战不仅能提高水面舰艇的攻防作战能力，也能为空中兵力提供有效的指挥和保障。对于舰载直升机而言，其作战效能发挥与作战环境保障密切相关。然而，在现行的作战环境保障体系下，存在保障信息与实际需求联系不紧密、针对性不强、效率不高等问题，极大地制约了舰机一体化作战效能的发挥。就目前能查阅到的文献来看，作战环境保障的研究往往侧重于宏观战场，而对于舰载直升机等具体作战平台关注相对较少，尚缺乏较好的办法来解决上述问题。

产品配置设计的启蒙思想最早由Freeman和Newell在1971年提出[1]，1982年DEC公司推出了用于大型计算机配置系统XCON（eXpert Configuration）[2]，1992年，Westinghouse电梯公司设计了电梯配置器VT[3]，国内的浙江大学、上海交通大学、重庆大学等相继开展产品配置系统的研究，2003年，朱晓魏[4]使用产品族体系组织产品设计资源的方法，为电梯轿厢产品开发了以产品知识库为中心的集成化的快速设训一系统。2004年，张志海[5]研究了在大规模客户化定制的生产模式下摩托车企业的产品配置来快速响应客户个性化需求。2007年，户春影[6]设计并开发了适合汽车行业的产品配置器。2008年，赵利平[7]开发了堆垛机系列产品的参数化设计系统，缩短了新产品的开发周期，提高了设计效率与质量，可快速响应个性化的市场要求。2012年，谭艳辉[8]研究了轮式装载机模块化设计与配置的技术和方法，并结合柳工轮式装载机进行应用。由此可见，快速配置技术已较为成熟，且应用范围较广。

对于舰载直升机作战而言，针对不同的作战任务、机型及搭载载荷，如何能为其提供精准快速的作战环境保障方案已成为亟待解决的问题。鉴于产品配置技术可快速满足不同客户的个性化需求，并取得了良好的经济效益，若能将其引入舰载直升机作战环境保障领域，对于提升舰载直升机作战环境保障水平是非常有意义的。

2 舰载直升机作战环境快速配置技术

2.1 舰载直升机作战环境保障方案族的建立

军事需求是系统设计与实现的根本依据，舰载直升机作战环境快速配置系统的各项工作均应围绕着满足多样化军事任务展开，例如一机多用，或者在同一海区部署多架舰载直升机的情形。通过需求分析，按照“模块化”的思想，可以建立舰载直升机作战环境保障方案族模型[8]，如图1所示。

图1 舰载直升机作战环境保障方案族示意图

由图1可知，舰载直升机作战环境保障方案族的组成要素，可以划分为通用和定制模块。其中，通用模块包括起降、飞行两个功能，是作战环境保障方案族中必须具有的模块；定制模块包括指挥引导、探测、攻击及其它功能，可根据需要进行灵活扩展。定制模块通过不同作战任务、不同机型及搭载载荷类型，按照实际装备的装备情况以及搭载方案进行录入，然后用户可按照约束规则进行选择，通过匹配通用模块和能够满足多样化作战任务、精准保障需求的定制模块，组合出满足不同需求的舰载直升机作战环境保障方案。事实上，该方案族模型并非针对某一具体的作战情形，而是尽可能地覆盖舰载直升机所能执行的任务、机型以及搭载载荷，如此才可能满足可能出现的多样化军事需求。

2.2 舰载直升机作战环境快速配置技术

舰载直升机作战环境快速配置技术，是建立在任务、机型、载荷搭载及环境信息录入的基础上，是从上述方案族的每个可能中，选出满足特定作战需求的载荷进行组合，再对起降、飞行、通信、探测、攻击等功能模块所需考虑的海洋环境因素进行针对性配置，其配置过程，如图2所示。

图2 作战环境快速配置流程

由图2可知，舰载直升机作战环境保障方案快速配置流程如下：

1）系统管理者提前录入任务、机型、载荷搭载、环境信息；

2）确定作战任务，用户选择舰载直升机的机型；

3）由作战任务和机型，用户选择通信、探测以及攻击载荷搭载方案；

4）系统自动完成对起降、飞行及步骤2）中选择载荷的作战环境因素进行针对性配置。

由图2所示方法配置的作战环境因素，与机型、执行任务的类型以及功能载荷密切相关。需要说明的是，配置规则库既包括舰载直升机可完成的作战任务类型、完成某任务所能选择的机型、不同机型的通信、探测、攻击载荷配备、不同载荷之间的兼容性以及各模块所应考虑的作战环境因素集合等，上述知识来源于该领域专家的经验、专业的积累和整理，是实现作战环境快速配置设计的关键。由于该系统所研究的对象仅为舰载直升机，其规则数量相对较少，且暂无规则“冲突”需处理，可利用Visual C#通过人机交互和MySQL数据库技术实现，但是对于更高层次、更多兵力的配置规则库，可采用CLIPS等专业软件建立专家系统，通过对事实库、规则库、推理机的设计，结合人机交互界面来实现该配置功能。

3 舰载直升机作战环境快速配置系统的设计

本文设计并实现的舰载直升机作战环境快速配置系统，其总体结构，如图3所示。

图3 系统结构图

由图3可知，按照使用权限，可分为管理用户子系统与一般用户子系统，前者可分为系统管理、信息录入、信息查询、环境配置、效能评估、系统帮助六个部分，各部分的主要功能如下所示。

1）系统管理：主要实现用户信息管理（添加账户、密码）以及退出系统；

2）信息录入：主要录入任务信息、机型、载荷搭载以及作战环境要素信息；

3）信息查询：对本系统所录入的任务、机型、载荷、作战环境要素信息进行查询，并可进行修改和删除；

4）环境配置：利用Visual C#设计的人机交互界面，实现满足任务、机型、载荷搭载等个性化需求的作战环境配置，这是本系统最核心的功能；

5）效能评估：根据系统提示信息，完成某作战海区环境要素的初始化，利用系统内置模型算法，对海洋环境引起的舰载直升机作战效能变化概率进行评估；

6）系统帮助：对本系统所涉及到的任务、机型、载荷等信息，通过图片、文字等形式进行展示，并对本系统的开发情况进行说明。

一般用户子系统与管理用户子系统架构类似，区别在于缺少用户管理、信息录入、信息修改及删除等功能模块。

4 舰载直升机作战环境快速配置系统的实现

系统主界面采用多文档窗口设计，有系统管理、信息录入、信息查询、环境配置、效能评估、系统帮助菜单项，管理用户的主界面如图4所示，选择主菜单中的各命令可以进入相应的功能界面。

图4 管理用户主界面

4.1 系统登录模块的实现

通过账号和密码进行身份验证，根据选择的用户/管理员类型，数据库查询后有此记录方可进入系统。系统登录界面设计，如图5所示。

图5 系统登录界面

4.2 信息录入功能的实现

进入管理员用户后，可选择信息录入菜单，对舰载直升机所能执行的任务、可供选择的机型、搭载载荷以及环境信息进行录入，其中，环境信息的录入界面，如图6所示。

图6 环境信息录入界面

该录入信息来源于该领域专家的经验、专业的积累和整理，其精准程度、数量多少，决定了快速配置系统的应用价值。此外，需要说明的是，信息的录入，需按照一定规则，如录入环境信息时，必须首先选择载荷，针对该载荷，来选择特定环境因素。需要说明的是，此处环境因素的选择，仅是示例。相关信息录入后，可存储于MySQL数据库中各种表格备用。

4.3 信息查询功能的实现

信息查询模块，实现的功能是，对于某任务，可查询能够选择的机型；对于某机型，可以查询能执行的任务；对于某载荷，可查询其搭载情况；在环境信息查询中，可查询某载荷所应配置的环境因素。其中，载荷信息查询模块的界面，如图7所示。

图7 载荷信息查询界面

对于管理用户，可以实现该搭载方案的修改和删除，对于一般用户，则只能进行查询。

4.4 环境配置功能的实现

环境配置模块的界面，如图8所示。

图8 载荷搭载方案与环境配置界面

由图8可知，点击主界面的环境配置界面，首先出现的是载荷方案选择模块，根据数据库中的机型数据，进行载荷方案的查询，然后选中某载荷配置方案，根据作战环境方案的配置，即可配置出针对作战任务、机型及载荷搭载的作战环境保障方案。

4.5 效能评估功能的实现

点击主界面的效能评估菜单，查阅某作战海区的历史资料数据，以此为参考对已配置好的环境数据初始化，然后，根据内置的效能计算模块（具体计算方法和过程，已另文撰述），进行作战效能变化概率的相关计算，效能评估界面如图9所示。

图9 效能评估界面

由图9可知，不同模块以及综合效能变化概率分布会随着海区环境初始信息进行变化，该界面可用于提高指挥员的兵力运用决策水平，比如舰载直升机的出动时机等；还可对载荷搭载方案的选择和使用提出建议。

5 结语

本文对快速配置系统进行了设计与实现，可根据作战任务、机型、载荷搭配快速配置出作战环境保障方案，有效降低保障人员的作业难度，提高了舰载直升机作战环境的保障水平，还可以为兵力运用决策提供有利支撑。当然，该系统还存在诸多不足，比如环境信息不够完善、功能还比较简单、界面不够美观等，特别是暂时没有考虑环境因素的时间、空间变化信息等，还有待进一步完善。