炮兵指揮信息系統情報獲取能力優化

石景嵐，童 力，郭偉鋒

(中國人民解放軍63891部隊，河南 洛陽 471003)

0 引言

指揮信息系統是為完成不同任務需求，開發的基于網絡環境的應用系統［1］。獲取情報是系統應用的目的之一，情報獲取能力是反映指揮信息系統綜合集成性能與水平的關鍵指標。通常，作為戰術應用的炮兵指揮信息系統需要正確獲取其上下級指揮所、偵察單元及武器平臺的多種類情報信息，為其戰術決策提供依據。在系統研制與驗收過程中都需要對情報獲取能力進行充分的測試，以獲得對系統性能進行優化的信息。

進行充分的測試需要所有與系統具有信息交互關系的各類平臺，搭建這些平臺與系統之間進行情報信息傳輸的通信網絡，運用符合系統實際使用要求的情報產生和傳輸模式，對情報獲取的正確性、實時性等做出評價，對系統集成的各個環節存在的問題進行分析，以便采取相應的優化方法，提高系統的綜合性能。

1 系統網絡結構、協議與情報傳輸分析

炮兵指揮信息系統為炮兵戰術指揮控制服務，其通信網絡的拓撲結構和部隊編制、作戰指揮原則和作戰樣式相適應，基本結構形式為樹型［2］。群團級戰術指揮信息系統的通信網絡結構如圖1所示，在群、營、連各級指揮所內部，網絡交換設備將本級的數據和話音指揮終端組成局域網，執行TCP/IP協議，實現數據信息和話音信息在指揮所內部的交換。各級的通信控制處理機是系統自組網以及與其他具有信息交互關系的平臺進行組網的通信控制設備，完成有線、無線通信手段的控制，對外路由選擇和協議轉換。偵察信息機和火炮終端以有線和無線方式接入各級指揮所，進行情報信息的交互。

情報傳輸通信網絡采用報文分組交換體制，在各級的通信控制處理機中將報文拆分為適合信道設備傳輸的長度，對有線和無線傳輸采用不同的路由機制，將報文分組轉發至相應指揮所的通信控制機，在此重新將分組組裝成報文，傳輸至指揮終端計算機。

圖1 戰術指揮信息系統通信網絡結構

圖中，①代表各級通信控制處理機;②代表各級網絡交換機;③代表各級指揮終端;④ 代表各級語音終端;▽代表各無線通信子網的同頻電臺;□代表各級信息機。

2 情報獲取能力影響因素分析

作為情報信息的直接使用者——群指揮計算機，在獲取發送方情報信息的過程中要經歷以下環節:接口、通信線路、通信控制設備、網絡交換設備、通信軟件及應用軟件。

在圖1所示的網絡結構中，信息機是偵察器材與群指揮所的接口，接口通信協議不匹配直接影響偵察情報信息的正確接收。營指揮所以及群的上級指揮所和友鄰指揮所通過有線或無線方式與群進行報文交換，有無線通信線路沿途的噪聲干擾會帶來傳輸誤碼。通信控制設備對報文的拆分、重組錯誤會導致接收到的情報失真;分組到達通信控制設備時，若隊列已滿則產生分組丟失(也稱“丟包”)［3］。網絡交換設備在網絡層的IP協議本身，是非可靠的、無連接的服務，數據分組在傳輸中可能丟失、投遞無序或重復投遞［4］。在指揮終端計算機上通常安裝通信代理服務軟件和應用軟件，應用軟件通過通信代理軟件接收其他指揮終端的信息或向其他終端發送信息，底層通信軟件在向上層應用軟件投遞報文或從上層應用軟件接收報文過程中，程序設計缺陷等問題，都將導致接收方不能正常接收信息。尤其是在大批量情報信息傳輸過程中，更易暴露出上述各方面的問題。

3 情報獲取能力測試環境與方法

3.1 測試環境

圖2是對群指揮所獲取情報能力進行測試的硬件環境。

圖2 情報獲取能力測試環境

情報獲取能力測試的目的是從作戰使用的角度驗證系統集成的合理性，充分發現系統在集成各個環節隱藏的問題，為優化系統設計提供第一手資料。據此目的，設計測試環境應滿足情報傳輸對通信網絡容量的要求，情報產生和傳輸方式應與作戰實際使用方式一致。

群指揮所情報獲取來源主要有上級師指揮所、友鄰群指揮所、若干個下級營指揮所以及若干個偵察保障單元，這就要求通信網絡中各級指揮所的節點設備、網絡設備與終端的數量以及所屬偵察信息機的數量應達到實際要求的最大規模，同時，應保證通信鏈路中各設備的真實性［5］。

炮兵作戰指揮中使用的情報信息由偵察器材通過探測得到，信息機作為偵察器材與指揮所的接口轉換設備，完成必要的硬件接口轉換和情報信息的格式轉換。偵察器材以自動方式輸入接口設備信息，接口設備自動完成QDB81格式偵察信息向炮兵專用情報信息格式的轉換，并將信息發送給指揮所。各級指揮所之間傳遞信息，是經指揮員對本級情報進行篩選、融合等處理后的信息，以人工發送方式向上下級和友鄰指揮所通報。

通過上述分析，測試環境需達到實際使用要求的規模，偵察情報信息的產生與發送方式為自動，各級指揮所間情報信息傳輸方式為手動。偵察情報利用模擬信息源產生，以便于實現炮兵偵察、測地、氣象等多種類信息的產生，以及便于控制模擬信息的自動傳輸。

3.2 測試方法

在上節所述測試環境的基礎上，進行系統情報獲取能力測試的步驟是:① 輸入測試信息;② 采集輸出信息;③對輸出信息的判斷。

輸入測試信息的類型包括目標信息、炮兵氣象信息及炮兵測地信息等情報信息。目標信息由模擬信息源，師、友鄰及下級指揮所產生。氣象和測地信息由模擬信息源產生。采集輸出信息，即在群指揮所指揮終端上顯示、存儲接收到各類情報信息，對輸入和輸出各類信息的數據項的正確性等進行判斷。

4 系統測試問題分析與解決

4.1 系統測試問題分析

下面對測試中的幾個實例進行分析。

①群指揮所在接收信息機發送的炮兵專用格式偵察信息時，系統運行正常;但在接收由模擬信息源發送的QDB81格式的偵察信息時，應用軟件出錯，程序無法運行。研究發現，群應用軟件對2種不同格式報文的解析處理程序沒有進行區分，把對專用格式報文的解析程序應用于QDB81格式報文的解析而導致程序出錯。

②在有線通信條件下，群指揮所在接收單路情報信息時，系統運行正常，而在接收最大規模配置的情報信息，在應用軟件上出現有些信息重復多次收到，有些信息遺漏。通過在底層通信服務軟件上監測，發現通信軟件已正確收到所有報文，進一步對通信服務軟件與應用軟件的接口程序研究發現，通信軟件在同一時刻向上層應用軟件轉發信息時，采用的消息發送機制不當，造成先收到的信息還未來得及向上層轉發，就被后面的信息所覆蓋。

③在無線通信條件下，多路偵察信息機的信息丟失。通過對偵察信息機硬件接口檢查以及對無線通信信道監測，可排除該2方面的原因。進一步調試證明偵察信息機與群指揮所的通信應答與重發機制，群指揮所通信服務軟件與應用軟件之間的應答與等待時間不協調。

4.2 系統問題解決方法

對上節所述問題，分別采用相應的程序優化方法。大量的測試表明，優化方法是行之有效的。

①針對報文解析程序未對2種不同格式的報

文分開處理的情況，需增加對2種不同格式報文的分支判斷，修改的報文解析程序如下。

∥增加分支判斷

②針對消息發送機制的設計缺陷，導致后面的信息覆蓋掉先前未向應用層轉發的信息的問題，分配一個新的結構體保存目標信息，發送消息的結構體在其內容受到后續信息覆蓋時并不影響向應用層轉發。

③信息收發雙方的應答與重發的不協調主要是發信方在未接到收信方的應答時，在其等待時間內反復重發信息，造成接收方信息堵塞;信息接收方的通信服務軟件與應用軟件之間的等待時間較短，在通信服務等待時間內沒有收到應用軟件回執，通信服務軟件就會丟掉未及時上報的數據信息，造成信息丟失。從信息接收方對信息的處理時間，通信服務等待時間，信息發送方的重發間隔3個方面進行調整:減少群指揮所對收到信息時的處理時間，并將其通信服務的等待時間延長，將偵察信息機的重發間隔適當延長。

接收信息的群應用軟件:

5 結束語

指揮信息系統是軟硬件集成度很高的系統，對于系統性能的測試必須運用系統的方法，重視整體環境，突出使用條件，通過充分的測試發現系統集成各環節的問題，對于采取針對性的優化方法，提升系統整體性能是非常有效的。

［1］鄭玉輝.炮兵指揮自動化［M］.北京:解放軍出版社.2007.

［2］竇麗華.炮兵戰術互聯網的綜合故障管理系統［J］.北京理工大學學報，2001，21(6):724-727.

［3］尹正利.寬帶數據電臺在戰術互聯網中的應用［J］.計算機工程，2001，27(6):123-125.

［4］KUROSE J F.計算機網絡:自頂向下方法［M］.陳鳴譯.北京:機械工業出版社，2009.

［5］劉曙陽.C3I系統開發技術［M］.北京:國防工業出版社，1997.