陸軍作戰戰術數據分發研究

李 策，金建中，楊 博

（石家莊陸軍指揮學院軍事運籌研究中心，河北 石家莊 050084）

在信息化戰爭中，共享實時或近實時的戰場態勢圖，并將適當的戰術數據、在適當的時機及時傳輸到適當的位置，構成了現代數據化指揮的基礎，是各級指揮員進行情況判斷、協同決策、實時控制，獲取信息優勢和掌握戰場主動權的基本條件。

戰場態勢圖由陸軍作戰戰術數據生成，而所謂戰術數據是指經過戰場格式化編碼的數據，是可以被計算機自動識別的，并能在計算設備之間實現互操作能力的數據，主要有目標狀態、實體狀態、控制簡令、簡報等反映作戰行動和效果類型的數據。陸軍作戰戰術數據的分發就是在由數據通信設備和計算設備組成的，以有線和無線方式連接而成的網絡上，按照一定的協議和規則，將指定的或所需要的源數據傳遞到目的地址。

陸軍戰場數據分發的主要目標是在戰術級范圍內，為指揮人員和末端戰斗實體提供近實時的共享戰場態勢圖，其過程是收集分布異構的各固定或移動數據源的數據，經匯總融合后，按照享受信息類型、權限等原則，主動或按需向用戶分發所需要的信息。由于這些數據具有種類多、差異大、狀態變化不均、傳輸時限的長短要求不一等特點，所依托的通信傳輸鏈路主要是復雜電磁環境下的無線網絡，面向的是不斷運動中的用戶終端，因此欲實現所有用戶的態勢信息共享，在通信線路帶寬一定的條件下，合理有效、可靠的數據分發處理方式就起著決定性的作用。本文在現有數據通信網絡和計算設備的基礎上，以滿足合同戰術層次作戰需求為目標，給出一個滿足實際的可行的技術解決方案。

1 戰術數據分發軍事需求

1.1 戰術指揮需求

1）形成實時戰術態勢圖 戰術態勢圖指在數字地圖上用軍隊標號顯示的己方和敵方目標的空間位置、狀態、行動以及人工障礙物的位置和屬性的形態。這里的實體是指該級指揮員所關心的下兩級的連、排等級別的單位。

形成實時戰術態勢圖的基礎是結構化數據。其主要包括實體的名稱、級別、關系、類別、空間位置，實體的人員、武器裝備、彈藥物資的數量和戰損數量，隊形狀態，任務狀態等數據。目標數據主要包括目標類別、空間位置、發現時間、距離、方位、運動速度、人員、武器裝備、戰損數量等。這些數據需及時發送到本級指揮所數據庫中，構成態勢顯示的基礎數據，通過自動化處理方式顯示到計算機屏幕上。

2）輔助定量決策 能夠按照實體、作戰編組和單位序列以及區域的方式，用表格和直方圖的方式實時統計并顯示敵我雙方人員、裝備、彈藥、物資損耗和戰果信息。能夠對超過彈藥、物資消耗限額的實體和編組提供告警信息。能夠根據地形、天氣和武器指數等因素，按照實體或作戰編組計算其作戰能力。

能統計任意時間交戰雙方的戰斗力變化和戰斗力對比；能統計任意時間的結果變化情況；能統計顯示任意時間段的戰斗力與殲敵數量變化關系。

能進行強攻、襲擊、穿插迂回、機降等戰術手段的兵力運用、戰果和實施過程（如通路開通率、攻擊受挫次數等）進行統計；能對火力運用的方向、火力突擊的目標以及火力突擊的效果進行統計；能對人員的數量、傷亡原因、傷亡過程進行統計；能對武器裝備的損耗數量、損耗原因進行統計；能對彈藥的消耗數量、消耗原因進行統計。

3）支持數據指揮 所謂數據指揮是相對于作戰指揮信息的自然語言表達方式而言，即將指揮控制信息進行結構化數據描述，在計算機網絡應用系統的支持下，通過這種格式化的數據交互和共享完成指揮活動。

指揮人員能用數據向直屬實體發送行動控制指令，需要越級指揮時，行動控制指令能同時發送到受控實體和其所屬的直接上級指揮實體，能實時收到下級指揮實體的前饋指令。

行動實體能以數據的形式將自身狀態、行動結果和發現的目標信息發送到所屬指揮實體和基本指揮所。

1.2 戰術數據分發流程

戰術數據分發流程主要分為情報數據流和行動控制數據流，前者為決策者進行情況判斷和定下決心提供依據，后者用于貫徹決策者的行動意圖。

1.2.1情報數據流程

情報信息流程見圖1所示，主要包括敵方目標和己方實體信息，對配備有數字化終端的實體，將本身的位置、跟蹤能力工具將其轉換為格式化的數據傳輸到本級基本指揮所和上級指揮所的信息處理中心。對無數據終端的實體，可通過傳統的指揮手段上報給本級基本指揮所相應的席位，由其代為轉換成格式化數據進入系統，同時該席位也兼有將來自上級以及友鄰通報的信息采集到系統中。各級信息中心對收到的信息首先進行自動處理，融合后生成本級陸情數據，經人工進一步的校核和確認后，同時分發給本級指揮所的席位和下一級指揮所，由其顯示為地面態勢圖。各實體通過數據訂閱的方式，向指揮所申請并經指揮所確認后將數據發送到實體的態勢顯示程序顯示。

圖1 情報數據分發流程

1.2.2行動控制數據流程

行動控制是一個閉環控制的過程，其信息流程如圖 2。行動控制數據由指揮員（指揮機關）用指令工具將其決策生成格式化的指令數據，指定的實體在接收到數據后，經過代碼轉換變為可閱讀的信息顯示給接收者，同時，如果行動實體有上級指揮實體，則一并發送給上級指揮實體。

2 戰術數據分發系統設計

2.1 系統的拓撲結構

系統拓撲結構見圖3所示。其中，基本指揮所內部客戶端和服務器利用局域網連接，一般配置為臺式機，對外通信通過互聯網控制器與微波、衛星終端、CDMA、電臺和有線等手段連接，在靜止狀態下可通過有線或微波的手段與上級指揮所連接，運動狀態下通過無線網絡連接。戰術指揮所和戰斗實體不論那種狀態均是通過無線方式連接，前者一般配置筆記本電腦作為終端，后者通常是平板電腦或掌上電腦（個人數字助理）等。

圖3 系統拓撲圖

2.2 系統軟件結構和功能

按照戰術數據分發的流程，系統的軟件主要有MQ、數據庫訪問、設備網關、消息網關、數據分揀、數據訂閱等部分組成，各部分間以及與應用程序間的關系見圖4所示，其中雙線框用于表示和產生數據的應用程序。

MQ 提供“隊列（Queue）/主題（Topic）”兩種數據處理機制，用于所有應用間進行信息交互。“隊列”用于兩個應用間點對點的信息傳遞，發送方將要發送的信息送入指定的隊列中，到接收方從該隊列中取走該信息，在此期間隊列負責對入列數據的緩存管理。而“主題”是一對多的關系，發送方將發布的信息送入到指定的“主題”中，負責監聽該主題數據變化的所有應用可同時收到發布的信息，但“主題”不負責對數據的緩存。

圖4 系統軟件結構圖

消息網關是一個對消息類型進行處理的單元，相當于互聯網中的路由器，保存有節點間的邏輯關系（上下級、平級和友鄰等），對外和其它節點的消息網關發生聯系，對內部連接收發隊列和設備網關，其功能主要是完成節點和節點之間的數據轉發。對來自節點外的數據，經消息類型邏輯判斷后，直接送入接收的隊列中。在節點內部，對來自發送隊列中的數據，按照數據分發邏輯進行判斷，然后轉發到相應的設備網關中發出。

設備網關由有線網關、電臺網關、CDMA網關和衛星網關等部分組成，是直接操縱不同的通信設備進行數據收發的一組軟件，其功能是接收消息網關來的消息，根據其發送目的地址的設備類型，轉換成相應的數據通信協議予以發送，或者將來自特定設備網關內的特殊格式數據轉換成節點內通用數據協議，交由消息網關處理。另外還具有自動監控通信設備的狀態、探測通信鏈路連通情況、最佳路由選擇等功能。

數據分揀負責對節點內不同應用間的數據流轉、數據解密、數據入庫等操作功能。它從接收隊列中取數據后，按照消息類型將其轉發到相應的廣播主題、數據訂閱、安全認證和數據融合中，同時調用數據庫訪問服務，將數據保存入數據庫中。數據訂閱按照訂閱者的內容需求，調用數據庫訪問服務從數據庫中讀取并打包成規定的消息格式，送入發送隊列，交由消息網關處理。安全認證負責對接收到的移動用戶終端隨機登錄請求的身份、口令和權限等信息的合法性驗證以及保存登錄狀態（如身份、地址、通信手段等）入庫記錄，并把其認證結果送入發送隊列，再經設備網關傳送給登錄用戶。

數據融合一方面是直接接收廣播的目標數據，根據對數據屬性的篩選、時空校正和關聯計算等步驟的處理，生成目標態勢數據，送至廣播主題和保存到數據庫中。另一方面是對已經融合后的動態目標進行理論位置推算和管理，作為新的態勢按時間步長重新發布到主題廣播中，供態勢顯示使用。

數據庫訪問是建立在多種類型數據庫之上的數據訪問引擎，它定義了一套通用的數據訪問描述協議，各服務或應用程序只需將要訪問的數據按照規定的方式描述并發出請求，該服務通過訪問具體的數據庫，把結果返回給訪問者。

戰術指揮所和戰斗單元中使用的軟件功能是指揮所功能軟件簡化版本，其中，數據分揀功能代替了消息網關和消息隊列功能。

3 關鍵技術實現

3.1 指揮代碼技術

指揮代碼是對情報信息和控制指令用數字或字符的編碼表示，其目的是用盡可能短的數字（字符）序列代表盡可能多的信息，以減少傳輸數據量，增加傳輸的效率。對指揮代碼進行生成和解析的規則和方法就是指揮代碼技術。

指揮代碼技術由基礎數據字典、規范化表示、編碼生成以及代碼生成（解析）器等部分組成。其中，基礎數據字典提供了各種類別數據的基本編碼，是構成進一步復雜編碼的要素。

3.1.1規范化表示

規范化表示是用一組符號將預編碼的信息區分為短語、常量、變量等項目的結構化形式。這里采用“{}”、“[ ]”、“〖 〗”、“【 】”、“、”五種符號進行描述，其基本含義如下：

“{}”：短語標識，其中的內容稱為短語；

“[]”：其中的內容是可以按照規則填充的可變數據項；

“〖〗”：其中的內容表示非空隨機數據項，視具體情況而變化，缺省數據類型是文本串；

“【】”：其中的內容是可選可變數據項，且其內部至少要嵌套一個可變數據項；

“、” ：用于分割任選數據項。

例如，對“團基本指揮所8點30分命令：坦克一連擔任穿插任務，立即沿101高地東側、15號橋、4號公路路線機動，在李莊西側地域展開，于13點10分發起沖擊，攻擊張村地域之敵。”這條控制簡令可規范化表示為：“{團基本指揮所}{〖8點30分〗}{命令：〖坦克一連〗}{擔任[穿插任務]}{，[立即]}{沿〖101高地東側〗、〖15號橋〗、〖4號公路路線機動〗}，{在〖李莊西側〗地域展開}{【，于〖13點10分〗發起沖擊】}{，攻擊〖張村〗地域之敵。}”。

3.1.2代碼生成（解析）器

代碼生成器是將規范化的信息表示轉換成代碼的過程，而解析器的過程相反，是把代碼轉換成可以進行閱讀的文字信息，其原理見5圖所示。

圖5 代碼生成（解析）器圖

模板化是根據規范化信息的性質用相應的模板將其分解為基本字段的過程。模板的結構字段由模板類別、信息類別、短語序號、數據庫表字段、操作類型、操作參數、前（后）端語句等部分構成，由此建立了和基礎數據字典的對應關系。參數化是在模板化的基礎上，按照規則和基礎數據字典中的提供的編碼，將具體的編碼填入到模板中各字段的過程。合成編碼是對各參數值按照一定的先后順序和長度生成的序列碼。

3.2 分發規則

分發規則確定不同類別的數據在節點之間的流轉和算法，根據戰術數據分發流程和有關作戰指揮原則，本文主要抽取了以下幾個主要原則。

3.2.1匯集規則

匯集就是將傳感器或數據終端采集到的數據發送到指定邏輯節點的過程，其目的是為了進一步綜合分析和融合，形成態勢數據，供數據發布使用。數據匯集的基本要求是既要保證平時的指揮隸屬關系，又要兼顧到實體間的相互支援和協同關系。

?隸屬優先規則 該規則是指按照作戰編組的指揮關系，各類行動實體的數據終端應優先將采集的數據發送到其所屬的上級指揮實體，以保證對直接所屬實體的實時控制。該類數據主要包括實體的位置數據和行動信息以及實體間的協同信息等數據。

?匯集節點自治規則 節點是用來確定組織和隸屬關系的一個邏輯概念，在數據分發中，通常在某個指揮節點上設置數據的匯集點，其作用是為了分布式的指揮控制對信息的最低需要，確保在該節點與其它節點間通信臨時中斷情況下對所屬實體的獨立指揮。匯集節點可分為中心節點和一般節點，前者負責收集網絡中所有其它節點的數據，后者負責收集所屬實體的數據并按照邏輯關系將數據轉發到上級數據節點。匯集節點自治是指能主動探測網絡的通信情況，緩存重要數據，能根據通信線路的情況按照數據的優先次序轉發數據，并在上級節點損壞的情況下自動接替其有關功能，形成對所屬下級所有節點的中心節點。

3.2.2定制分發規則

定制分發就是按照事先規定的通信路線、信息類型和終端用戶享受信息的權限，根據信息傳送的優先等級，由信息分發節點對實時或對變化了的必要信息主動向在線用戶端的發送，用以保證所有用戶有共同的戰場信息。

定制分發是一種最基本的分發形式，由信息分發節點主動發起，向當前在線的所有滿足條件的合法用戶發送統一的信息內容，終端用戶被動接收并能把接收的信息以合適的形式呈現給終端操作者。這類信息主要有上級下達給終端實體的指令、目標狀態、本級和友鄰的位置、隸屬關系的變更以及網絡配置的變更等信息。

3.2.3訂閱分發規則

訂閱分發是按照事先確定的信息分類，由終端用戶自由選定所需信息類型，主動向分發節點索取，經分發節點對用戶的身份、權限認證后，檢索指定的信息并打包返回給終端用戶顯示的過程。

訂閱分發一般針對的是終端用戶對某些特定信息的需求，是對定制分發信息在分發的節奏和數據細節上的進一步完善和補充。雖然訂閱分發由終端用戶主動發起，但分發接點有權在權衡信道的忙閑、信息的重要程度以及終端訂閱的頻繁程度等予以綜合考慮，有選擇地對信息進行實時或延遲發送。

3.2.4強制分發規則

強制分發是分發節點在系統管理人員的控制下，對在線用戶發送的必須接受的系統控制類信息，用于對遠程終端的系統級控制。這類信息在分發節點具有可靠轉送能力，只要探測到特定的終端用戶在線，就能以最高的優先級占用信道傳送數據，接收終端由后臺處理程序完成信息的接受，其信息的處理和內容并不呈現和通知給終端操作使用人員。

強制分發針對的是終端設備的控制，保證設備處于管理人員所期望的狀態，這類信息主要有設備數據的清除、網絡配置的變更、設備的自毀信息等，是設備收到后系統必須無條件立即執行的信息，其執行過程終端操作人員無法干預和控制。

3.3 智能代理技術

智能代理對應的英文名稱是 Agent，對此目前還沒有權威的定義，研究人員一般根據研究的范圍和應用環境，給出其相應的含義。這里可認為Agent是一類在指定的操作系統下能靈活主動運行的、能感知外界環境、滿足使用者一定目標的程序或子程序，它能根據自身的規則庫和目標，采取相應的行動，具有自治性、反應性、能動性等特點。智能代理技術就是如何設計并實現其相應功能的技術。

從戰術數據分發的流程中可以看出，系統中大量的數據既要在異地分布的節點之間傳輸，又要在局域網內各應用之間交互共享，既有相對穩定的寬帶信道，又有動態變化的窄帶信道，因此，為了實現數據的按需數據流動，在部分應用程序數據收發中需要引入相應的智能性。按照Agent一般的結構組成，滿足數據分發要求的Agent具有圖6的形式。

圖6 數據分發功能模塊Agent的一般結構

其中：①感知接收，實時監控信道接口狀態，接收數據并發送給解碼匹配模塊處理；②解碼匹配，將接收的數據解碼為結構化的字段，在規則庫的支持下，確定出該數據的優先等級、目的地址等，然后交給選道發送模塊處理；③選道發送，對接收的數據按照動態數據庫中記錄的各通信線路通連統計結果，選擇路由發送到指定的地址，并根據回執情況，更新動態數據庫。

4 結束語

本文以信息化條件下作戰為背景，以滿足陸軍態勢共享和數據化指揮為目標，以可能的數據通信設備為基礎，以形成實時戰術態勢圖形、輔助定量決策和支持數據指揮為需求牽引，確定了情報信息流程和指揮控制流程。在軍事需求基礎上，按照不同的角色（指揮所、指揮實體和行動實體），構建了戰術數據分發系統的硬件拓撲結構圖，確定了各部分的軟件結構和功能。最后闡明了實現這些功能的需要使用的主要關鍵技術：一是實現數據指揮的指揮代碼技術，它以數據字典、規范化表示為基礎，以代碼生成（解析）器為具體實現方式；二是數據分發邏輯規則，用匯集、定制、訂閱、強制四個規則，確定了不同類別的數據在各節點之間的流轉和算法；三是智能代理技術，利用其自身的智能性，按照數據的優先級、網絡帶寬，實現數據的動態平衡傳輸。經過原型系統的初步試驗，其態勢形成和訂閱信息的時延在容許的范圍內，表明該技術架構是合理可行的。

[1]劉衛國. 作戰指揮標準化研究[M].北京:解放軍出版社,2005.

[2]張耀中,等. 基于網絡中心戰的戰術信息分發過程模型分析[J].系統工程與電子技術,2008(1).

[3]黃建華,朱才連. 戰場警覺及數據分發系統研究[J].計算機應用與軟件,2006(4):54-55.

[4]趙克儉. 陸海空天一體化信息支持系統的信息分發技術研究[J].軍隊指揮自動化,2005(3):68-69.

[5]趙克儉. 陸海空天一體化信息支持系統概念研究[J].軍隊指揮自動化,2005(3):60-61.

[6]藍羽石,趙克儉. 國外戰場態勢廣播系統研究.艦船電子工程[J].2005(4):5-8.

[7]王錫榮,陳有為,等. 高炮組網戰術信息分發系統(AAANTIDS)作戰結構[J].火力與指揮控制,2007.