作戰行動建模資源庫系統研究

摘要:該文分析了作戰行動建模資源庫的特點，確定了基于WEB的分布式作戰行動建模資源庫系統的體系結構和功能，選取了XML描述資源元數據信息，并提出了基于本體的智能搜索引擎。

關鍵字:建模資源;建模資源庫;智能搜索

A Study on Operation Modeling Resource Repository System

WU Ke-jia1， ZHANG Hong-jun1， ZHANG Yi-jun2， HUANG Liang1

(1.PLA University of Science and Technology， Nanjing 210007， China; 2.Xi'an Communication College， Xi'an 710106， China)

Abstract: This text analysis the characteristics of Operation Modeling Resource Repository System， determine the structure and function of the WEB-based distributed Operation Modeling Resource Repository System， selected the XML describing resource metadata information， and proposed ontology-based intelligent search engine.

Key words: modeling resource; modeling resource repository; intelligent search

軍事作戰訓練系統仿真領域，隨著仿真技術的不斷發展，仿真系統的規模越來越大，涉及到的領域和所使用的模型、算法和數據等建模資源也越來越多。如果在開發每個仿真系統時，都要重新開發所有所需的建模資源，不僅浪費大量的人力、時間和金錢，而且不能保證所開發的系統具有可信性和與其他系統的互操作性。因此，需要采用一種高效的建模資源管理方法來管理龐大復雜的建模與仿真資源庫，這樣才能充分利用已有的建模資源，簡化建模與仿真過程，提高建模資源和系統可重用性，推動我軍作戰仿真系統朝著一體化、標準化、科學化方向發展。

為了充分利用已有的建模資源，提高建模與仿真資源和系統的可重用性，本文研究一個基于Web服務的分布式作戰行動建模資源庫系統，它將各個單位已有的仿真與建模資源、仿真系統等封裝成Web服務，用戶通過查找調用相應的Web服務即可使用其他用戶提供的資源或仿真系統。

1 作戰行動建模資源庫的特點

作戰行動是作戰單元在給定的戰場環境下的不可再分或不必要再分的基本戰斗行為，是部隊作戰過程中抽象出來最基本、最底層的要素。作戰行動建模，是對作戰行動過程的一種抽象和類比表示，是作戰模擬的核心和基礎。

作戰行動建模資源是與作戰行動建模相關工作中能夠被重復利用并能促進建模與仿真工作發展的所有數據資源。從它的定義，可以分析其具有以下特點:

1) 內容的專業性

作戰行動是部隊遂行作戰任務而采取的行動，而軍兵種的不同，以及作戰任務的特殊性，導致了作戰行動建模資源具有專業性的特點。作戰行動可以由作戰單元、動作來描述:作戰行動=參訓實體+動作+被動實體。依據這一形式化描述，就可以將作戰行動建模。如圖1所示的“空中截擊”類圖。

2) 分布的廣域性

作戰行動建模資源庫是所有與作戰行動建模有關的數據資源，它由全軍部隊、科研院所、演習基地等機構的作戰行動建模資源構成，這些資源又以文本文件、網頁、數據庫等格式分布在各自所屬的網絡和網站中，它們具有分布的廣域性。

3) 內容的異構性

作戰行動建模資源是所有與作戰行動建模相關資源，包括模型，仿真系統、數據庫、想定，條令條例、理論成果和網站網頁等類型(圖2)。這些資源中除了具有規則結構的數據之外，還有圖像等多媒體信息以及網頁、文本文件等。這些資源在硬件設備、運行平臺、實現語言等方面存在異構問題。

2 作戰行動建模資源庫系統需求分析

2.1 作戰行動建模資源庫功能分析

作戰行動建模資源以網頁、文本文件、多媒體文件等形式分布于各個機構單位的網站之中，對于資源庫系統來說，最主要的功能是要為用戶提供智能搜索引擎以檢索分布于網絡中的所有作戰行動建模資源相關的信息，并建立資源快照和索引庫。

此外，系統的功能還應包括資源管理、用戶管理和系統維護。資源管理包括:資源的添加、修改和更新等;用戶管理提供用戶注冊、登錄和權限管理等功能;以及為系統管理員提供系統維護的功能。作戰行動建模資源庫系統功能用例圖描述如圖3所示。

訪問作戰行動建模資源庫的操作流程如圖4。

系統的用戶根據用戶名和口令從WEB登錄系統，進入作戰行動建模資源庫系統主界面，根據被賦予的權限，可以進行搜索查詢、資源管理、用戶管理和系統維護等功能。

2.2 作戰行動建模資源庫結構分析

作戰行動建模資源分散在各個部門和研究機構的中，對于用戶來說，如何從其中快速、準確地尋找到關心的資源至關重要。所以對資源信息的搜索查詢是關鍵的一步，它的時序圖如圖5所示:用戶通過瀏覽器登錄進入系統后，進行資源信息搜索查詢，在搜索查詢界面中輸入查詢條件，系統將符合查詢要求的資源所有信息，包括資源的創建者，所屬部門等相關信息返回并在瀏覽器中顯示給用戶。

3 作戰行動建模資源庫系統設計與實現

3.1 系統體系結構設計

作戰行動建模資源庫系統體系結構如圖6所示，它是一種面向服務的層次化體系結構。

資源層包含了系統調度使用的各類作戰行動建模資源、資源的元數據庫和本體庫;通訊層的通訊機制建立在Web Services技術基礎之上，主要通過網絡和HTTP協議來進行SOAP消息的傳遞;服務層提供資源管理服務和搜索引擎等，應用層為用戶提供瀏覽器登錄的門戶網站、仿真應用和仿真工具等。

在3.1節的功能需求分析中提到，搜索引擎作為分布式作戰行動建模資源庫系統的重要功能，用戶通過它從網絡中檢索出作戰行動相關資源信息。本文設計了基于本體的智能搜索引擎(圖7)，它不僅能為用戶快速檢索到所需作戰行動建模資源的信息，還能搜索到與該資源相關的其他資源的信息，并將結果一起返回給用戶參考。

系統開發采用Web Service技術，將用戶管理、資源管理和搜索引擎等核心模塊封裝成Web服務。用戶通過www瀏覽器調用相關Web服務即在網頁上搜索查詢或是進行資源管理。

3.2 系統關鍵模塊實現

3.2.1 基于XML的資源元數據描述

作戰行動建模資源庫包含了眾多不同類型的資源，由于它們存在的異構性問題，為了便于對資源進行操作，比如組織管理、搜索查詢、共享交換等，建立一個元數據庫，用來存儲有關資源的信息，包括資源屬性信息、資源的關聯信息等等。元數據的描述規定這些資源信息的格式與內容，圖8以模型的部分元數據描述為例給出一個基于XML的資源元數據描述模板。

3.2.2 搜索引擎

本體通過對概念的嚴格定義和概念之間的關系來確定概念精確含義，表示共同認可的、可共享的知識。作戰行動建模資源庫的本體構建是從作戰行動建模領域中抽取知識，形成描述作戰行動建模資源的語義概念、實例和它們之間的關系。構建基于本體的智能搜索引擎的第一步是要在仿真建模專家和作戰指揮人員的參與幫助下，建立作戰行動建模資源領域的本體，并采用Protégé對本體進行OWL編碼構建本體庫。圖9用Protégé構建的“飛機”本體的部分OWL代碼。構建好本體庫后，利用Racer推理機進行解析推理，對用戶的查詢語句進行概念提取，然后根據Racer的推理規則結合相關本體，完成復雜的推理任務，最后輸出精確的檢索語句。

作戰行動建模資源庫中的資源既有傳統的數據庫，還有大量的文本文件和網絡中的網站網頁信息。本文的搜索引擎使用基于SQL Server的數據庫檢索、基于Lucene全文檢索引擎和Google提供的Web檢索服務Google Search API等三個檢索接口，對它們進行Web服務封裝，并集成起來。以Lucene全文檢索引擎接口的Web服務封裝為例說明搜索模塊的實現。Lucene是一個開源的全文檢索引擎工具包，對其進行Web封裝的部分代碼如圖10。

4 結束語

本文分析了作戰行動建模資源庫的特點，確定了基于WEB的分布式作戰行動建模資源庫系統的體系結構和功能，選取了XML描述資源元數據信息，并提出了基于本體的智能搜索引擎。

作戰行動建模資源庫系統對于充實和完善我軍現有的建模資源體系，提高建模資源和資源庫系統可重用性，推動我軍作戰建模資源和資源庫系統朝著一體化、標準化、科學化方向發展有著重要作用。

參考文獻:

[1] DMSO.Department of Defense Modeling and Simulation(MS)Master Plan(DoD5000.59-9P，October 1995)[EB/OL].http://www.dmso.mil.

[2] 張宏軍，郝文寧，陳剛.面向對象的仿真數據庫系統設計[J].軍事仿真，2003(1).

[3] 李伯虎，柴旭東.一種基于云計算理念的網絡化建模與仿真平臺——“云仿真平臺”[J].系統仿真學報，2009(9).

[4] 宋佳興，周悅芝，劉衛東.基于Web的分布式信息系統體系結構模型[J].計算機工程與應用，2001(3).

[5] 吳澤彬，吳慧中.面向分布式仿真資源庫的統一檢索研究[J].兵工學報，2008(1).