基于SOA的軍事目標“選打一體化”信息系統研究

曲婉嘉，劉 穎，徐忠林

（空軍航空大學 吉林 長春 130022）

基于SOA的軍事目標“選打一體化”信息系統研究

曲婉嘉，劉 穎，徐忠林

（空軍航空大學 吉林 長春 130022）

本文構建了一種新的指揮控制系統--目標“選打一體化”信息系統，并引入SOA體系，以柵格網絡為中心，采用面向服務的思想，將傳統分立的軍事目標選擇、打擊、評估能力改造為服務并封裝為一體。同時，系統能夠實時、動態調用各個模塊信息，滿足了戰場態勢急劇變化的需要。文章從需求分析、技術框架總體設計、系統功能設計以及系統實現等幾個大方面分別進行了詳細的分析研究。闡述了體系架構包含的6個模塊，以及系統提供的3個子服務。該系統能夠快速完成選打一體的功能，為滿足及時有效的資源配置和未來網絡中心化作戰提供了一種新的體系架構。

SOA；目標選擇；目標打擊；毀傷評估；“選打一體化”信息系統

信息化戰爭要求指揮員及時處理各種情報信息，指揮部隊快速精準的發現目標、打擊要害、評估毀傷效果，并能夠根據評估結果以及戰場態勢的變化，實時調整作戰計劃。傳統的目標偵察、打擊、評估工作較為分立，不能很好的適應數字化戰爭連貫性、實時性的需求。因此，構建軍事目標“選打一體化”電子信息系統，已成為數字化戰爭的必然要求。

面向服務的體系結構（Service-Oriented Architecture，SOA）是一個組件模型，以柵格網絡為中心，強調頂層設計。SOA提供的業務具有很強的靈活性與動態性。SOA架構在國際的市場中已經得到了大力提倡和推廣，獨立研究機構FORRESTER RESEARCH在2010年夏季對全球80家著名金融企業的調查報告顯示，超過80%的企業在他們的系統中采用了SOA[1]。

文中設計了一種基于SOA體系的軍事目標“選打一體化”信息系統，該系統將目標選擇、目標打擊和毀傷評估封裝成不同的服務，供指揮員總攬全局使用，這種扁平化結構能夠滿足及時有效的資源配置和未來網絡中心化作戰的需求[2]。

1 基于服務的軍事目標“選打一體化”信息系統理論

1.1 SOA概述

SOA，即面向服務的框架（Service-Oriented Architecture，SOA），以服務和共享為核心，基于開放的標準和協議，具有松耦合、支持應用系統高效整合和業務流程靈活等特點。SOA是一種軟件架構思想，而不是一種具體的產品；SOA的重點是面向服務，把這些服務從復雜的環境中獨立出來形成組件化封裝，然后通過標準的接口使不同的服務之間能夠相互調用[3]。

1.2 SOA的實現技術

SOA是一種不受限于具體技術的體系結構。理論上，Web Services、RMI、COM等技術都支持SOA體系架構。將Web Services運用于SOA體系較為普遍，它是建立在Web/ XML標準上的跨平臺的分布式體系結構，在Internet/Intranet上通過標準的XML協議和信息格式來發布和訪問應用系統。它以一種松耦合的捆綁形式，實現了不同服務之間的快速地查找、調用、發布和動態捆綁的功能[4]。

1.3 基于SOA的軍事目標“選打一體化”信息系統概念

文中提出基于SOA的軍事目標“選打一體化”信息系統模型，滿足了將獨立的目標偵察、打擊、評估工作向基于網絡服務的技術體制轉換的需求。采用面向服務的思想，將軍事目標偵察、打擊、評估能力改造為服務，并封裝起來，形成一體化的服務。服務規范了信息流程、組織關系和集成規范，依賴于一體化的信息基礎設施提供的基本服務，同時能夠動態集成各個軍兵種專用的服務和已有的輔助軟件，建立各種、各級信息系統的基本開發、運行支援平臺。依據作戰任務和需求，動態集成和調用相關服務，具有良好的升級性、復用性和適用性。同時，基于SOA體系架構的軍事目標信息系統能夠幫助技術人員站在一個新的高度去理解指揮級架構中的各種組件的開發與部署的實現，更迅速、更可靠、更具重用性地架構整個軍事目標信息系統。當作戰信息發生變化時，只需要修改相對應的服務即可，降低了修改的難度與復雜度，保證了軍事目標IT系統實現動態變化，更加從容地面對戰場態勢的急劇變化[5]。

2 軍事目標“選打一體化”信息系統的結構組成

該系統平臺由目標選擇、目標打擊和毀傷評估3大部分組成。3者緊密聯系，首先需要根據作戰需要進行目標選擇，這是下一步目標打擊的基礎，為目標打擊提供充分的情報保證；實施目標打擊之后要對打擊效果進行毀傷評估，依據評估結果，指揮機構要動態的修改作戰計劃與指令。

2.1 目標選擇

作戰目標必須具有限定明確的、有決定意義的、可實現的目的，每個軍事行動都應為此目的而實施。具體的目標選定是根據指揮機構的戰斗級別、任務和效果以及擬制作戰計劃而確定的。

2.1.1 目標選擇的要求

目標選擇必須符合作戰的企圖，作戰企圖規范著選取目標的范圍、種類、數量等。作戰企圖不同，目標選擇的類型、范圍、重點及毀傷程度都有所不同。

目標選擇必須符合己方打擊能力。選擇多少目標、打擊何種目標，在很大程度上取決于己方武器裝備的射程、精度、威力、可靠性、機動性以及總體打擊能力。

目標選擇必須能摧毀敵系統要害。只要能找到敵作戰系統中起支撐作用的要害目標，對這些要害目標進行有效打擊，就能迅速瓦解敵整個作戰系統。

目標選擇必須追求最大作戰效益。戰爭具有高投入、高消耗的特點。因此，要選擇效費比高的目標實施打擊，用最小的代價獲取最大的戰果。

2.1.2 目標選擇的程序

目標選擇前，首先要對敵方目標系統進行詳細的研究分析，了解敵方目標的特性和部署情況；然后進行打擊目標的擬定、提名與優先排序，優先選擇高價值目標和高效益的要害目標。由指揮機關對選取的目標進行審定與核實，確保所選擇的目標符合交戰規則，并要確保打擊選定的目標能夠實現作戰目的。優化目標排序的結果，最終形成目標清單。

2.1.3 目標選擇的分類

對于目標選擇，根據不同作戰樣式可以有不同的方法，主要有登陸作戰、電子作戰、信息作戰、城市作戰、空襲作戰、特種作戰等目標選擇的方法。作戰樣式不同，其作戰目的不同，目標選取的依據也不相同，打擊的重點也會有差異。

2.2 目標打擊

目標選擇為接下來的目標打擊提供了充分的情報保證。其主要任務就是根據目標的相關特點對目標進行打擊，打擊過程包括諸多方面，通常包括武器效能匹配、兵力部署、擬定打擊總計劃、下達作戰命令等內容。

2.2.1 武器匹配分析

為獲得對指定目標的具體毀傷效果或毀傷程度，需要確定具體的武器類型和數量，這個過程就是武器匹配。武器匹配需要考慮諸多因素，例如目標的弱點、敵人的應對行動、武器的特點與效果、彈藥投射誤差和準確性、毀傷機理和原則、殺傷概率、武器可靠性以及彈道等因素。

2.2.2 兵力部署

兵力部署是整個目標打擊過程中重要一環。為了判明相關部隊部署情況對具體作戰行動的影響，就必須要確定部隊力量的合理選擇和運用計劃，根據打擊目標的提名情況確定任務分配方案，同時還要把對己方部隊可能面臨的損失進行消耗分析。

2.2.3 擬定空中打擊總計劃

在相關的兵力部署任務完成之后，緊隨的主要工作就是擬定空中打擊總計劃，這是對兵力部署的具體戰斗行動的總計劃，主要包括明確需要打擊的目標數量、具體部隊的力量分配、戰時偵察情報的協調和反饋以及確定綜合重點目標清單。

2.2.4 下達作戰命令

空中打擊任務總計劃擬制后，重點目標清單即可確定下來，此時，指揮機構就可以下達作戰命令。下達的命令主要描述該部隊的任務和目的，清楚的指出需要執行的任務及原因。任務陳述主要包括：是誰、在哪里、為什么、什么時間等要素，如何進行任務行動通常在作戰企圖中予以明確。

2.3 目標毀傷評估

毀傷評估是對完成任務的進展情況進行估量的過程。各指揮員不斷對作戰環境和作戰進展進行評估，將作戰進展與開始作戰時的預期效果進行比較，并根據評估結果調整作戰行動，確保實現作戰目的。毀傷評估分為以下3個階段[6]。

2.3.1 第一階段：物理毀傷評估

進行物理毀傷評估時，根據觀察或主觀理解（彈藥爆炸、碎片或火力毀傷）對目標元素造成物理毀傷的數量程度的判斷。通常依據視頻情報或音頻報告、電子情報、人力情報、圖像情報以及公開來源情報進行物理毀傷的評估[7]。

2.3.2 第二階段：功能毀傷評估

功能毀傷評估是對某一目標履行使命的功能或運行能力被降低的估計。功能毀傷評估是根據物理毀傷評估結果和所有情報信息進行推斷的，必須考慮目標功能恢復或替代所需要的時間。

2.4 再打擊建議

通過以上幾個階段的評估結果，判明毀傷所屬等級，結合敵人尚存實力、打擊承受能力以及恢復潛力來擬定哪些目標可能需要再次打擊。向作戰和情報部門提出再次打擊建議和未來目標選定的系統建議[8]。

3 基于SOA體系的軍事目標“選打一體化”信息系統構建

3.1 系統架構設計

根據對軍事目標“選打一體化”特點的研究，提出一套以面向服務架構（SOA）為基礎的系統結構。該結構采用了多層架構設計，可支撐B/S模式和C/S模式的應用結構[9]。該系統結構如圖1所示。

圖1 面向服務的軍事目標"選打一體化"信息系統架構

該架構共分為6個層次，分別是用戶、應用層、應用支撐層、數據層、系統軟件層、系統硬件層[10]。每個層次功能如下：

1）用戶：描述了系統不同類型的用戶，包括各級指揮員以及系統管理人員等。

2）應用層：應用層提供了面向用戶的各種應用功能。該層次將各類業務邏輯封裝和發布為服務的形式，供系統調用。在信息處理系統、平臺管理系統和數據共享數據交換平臺的支撐下，應用系統可以順利運行。

3）應用支撐層：該層次擔負著前后端應用之間的交互通信，定義業務邏輯服務所提供的操作、服務相互之間交互的消息標準和方式。服務總線將SOA的所有參與者相互連接在一起，定義數據傳輸的標準格式，封裝各種類型的消息傳遞方式。

4）數據層：該層次的功能是對數據進行存儲和處理，采用Oracle、SQL Server、DB2等數據庫軟件進行管理，使數據讀取和存儲具有高效性、穩定性。

5）系統軟件支撐層：部署了應用系統運行所需的軟件環境。可支持標準的WinForm控件、Net環境下的Smart Client智能客戶端和通過標準瀏覽器軟件IE、FireFox等訪問的客戶端應用，通過GUI圖形界面訪問應用系統，簡潔方便。

6）系統硬件支撐層：是網絡結構的基礎性設施，包括硬件服務器、網絡設備和安全設備。

另外，從系統的縱向看，還有3條重要的方案保證了系統穩定高效運行。

1）安全保障系統：該系統能夠在應用層面以及物理層面維護整個體系的安全運行。

2）可用負載均衡方案：為了保證體系高質量運行，在系統設計時，考慮運行環境的負載均衡和部署方案。

3）應急響應機制：保證了體系的正常運行。包括應急預案和韻味方案。應急預案是在系統出現故障和突發問題時的響應方法；而運維方案是在系統正常運行時的維護方案。

3.2 服務功能設計

基于SOA的軍事目標“選打一體化”信息系統圍繞目標選擇、目標打擊和毀傷評估3大部分，分為目標識別模塊、火力打擊模塊、毀傷評估與分析模塊、數據庫系統、信息可視化模塊以及數據處理模塊[11]。同時，該系統能夠向用戶提供目標選擇建議服務、作戰單元分析服務以及毀傷效果分析服務等業務，具體由各自功能單元支撐。該系統功能構成如圖2所示。

圖2 系統功能構成

1）目標識別模塊。根據作戰目的與作戰樣式，選擇優先打擊的目標。選定目標后，調用數據庫內目標的幾何特征、屬性、物理特性等數據信息，再調用信息可視化模塊，對目標進行可視化描述，提供給系統相應的目標數據。

2）火力打擊模塊。根據選定打擊目標的情況以及戰場態勢，結合己方火力、兵力部署情況，調用數據庫內不同火力武器的作戰要素，協助指揮人員制定作戰方案。既是執行命令部隊的指揮信息系統，也可以是自動執行指令的裝置，如導彈的制導裝置、火炮的火控裝置等。

3）毀傷評估與分析模塊。調用信息可視化模塊對打擊效果進行監測，結合數據庫中的毀傷數據，按照其中的毀傷準則和模型數據，計算出目標毀傷效果。分析毀傷效果，判明是否需要實施二次打擊，最終向系統提供評估結果及下一步的打擊計劃。

4）數據處理模塊。將輸入計算機的信息，通過按預定目標編制的各類軟件進行信息的綜合、分類、存儲、檢索、計算等，具有數據搜集、錄入、讀取、查詢、調用、修改、存儲等功能。并能對各種方案進行模擬、情報檢索、圖形處理、圖像處理等。

5）信息可視化模塊。是封裝圖形可視化功能函數的模塊，為用戶提供可視化操作，有文字、符號、表格、圖形、圖像等多種形式，形象、直觀、清晰地顯示在各個屏幕上，供指揮和參謀人員研究使用。

通過上述功能組成，該系統可以方便快捷地為用戶提供目標選擇建議服務、作戰單元分析服務以及毀傷效果分析服務，從而滿足了目標“選打一體化”的現實需要。

1）目標選擇建議服務。該服務能夠實現根據不同作戰目的、不同作戰樣式以及不同戰場環境，按照目標的價值、效益以及對作戰的重要程度，排列敵方目標的先后順序，幫助用戶查看當次作戰行動中敵方重要目標的清單列表。用戶可根據列表選擇優先打擊的目標，制定打擊計劃。

2）作戰單元分析服務。該服務能夠實現通過戰場態勢信息以及敵方的兵力部署情況及時調整我方武器使用和打擊力度。分析敵方作戰單元的屬性，在執行控制的作戰進程中，判斷出本次作戰行動中對敵作戰資源的作戰效果。

3）毀傷效果分析服務。該服務能夠實現構建當前作戰活動中對敵作戰任務的毀傷評估分析，建立標準的評估指標體系和評估架構，完成對本次火力打擊的分析、評估與驗證。

4 系統實現

4.1 系統功能實現

軍事目標“選打一體化”信息系統向用戶提供3個子服務，分別是目標選擇建議服務、作戰單元分析服務以及毀傷效果分析服務。該系統作為SCA（業務組件框架）服務模塊以Web Service Binding對外發布，其中3個子服務功能同樣作為 SCA服務模塊，模塊與模塊之間也是通過 SCA Web Service Binding來連接。下面分別對每個子服務的實現過程做詳細描述[12]。

1）目標選擇建議服務。

在目標選擇建議服務中，用戶首先選擇作戰樣式，系統提供登陸作戰、電子作戰、城市作戰、空襲作戰、特種作戰、信息作戰等幾大類別。選定作戰樣式后，根據戰場實際情況確定環境約束條件，系統將為用戶提供重點目標的排列清單，用戶根據優先排序選擇打擊的目標。具體服務實現架構如圖3所示。

2）作戰單元分析服務。

作戰單元分析服務具有向用戶提供火力打擊建議的功能。首先進行武器種類的選擇；系統將提供槍械、火炮、戰斗機、戰艦、精確制導武器、激光武器、電磁類武器等不同類別供用戶選擇；結合選定武器種類確定彈藥威力屬于強、中或是弱；并選擇相應的彈藥消耗量1發、2發或是3發及3發以上；分析選定目標防護能力屬于強、中或是弱；最終給出打擊建議。具體服務實現架構如圖4所示。

圖3 目標選擇建議服務實現架構圖

圖4 作戰單元分析服務實現架構圖

3）毀傷效果分析服務。

毀傷效果分析服務能夠向用戶提供毀傷評估結果以及下一步的打擊計劃。系統將目標毀傷程度劃分為5個等級：無毀傷、輕度毀傷、中度毀傷、嚴重毀傷和摧毀。該子服務系統通過數據處理模塊、信息可視化模塊以及數據庫的技術支撐，利用可視化功能提取毀傷圖像特征參數，調用應用支撐層的毀傷評估指標體系以及毀傷評估模型，計算出毀傷屬于哪個等級，并由系統給出再次打擊建議。若目標毀傷程度屬于無毀傷，則建議實施火力強度更大的打擊或更換效力更強的武器；若毀傷程度屬于輕度毀傷，則建議按相同的火力配置實施二次打擊；若目標屬于中度毀傷，則應建議實施火力略輕的二次打擊；若目標屬于嚴重毀傷，則應建議實時監視目標，確保該目標不能恢復功能。若目標被摧毀，則說明達到預期打擊效果，完成本次打擊任務。具體服務實現架構如圖5所示。

圖5 毀傷效果分析服務實現架構圖

4.2 系統實現

各個模塊之間采用Web Service綁定，各個子系統通過Wire來連接，系統的用戶在使用時，服務請求先進入整合系統，由整合系統先判斷是否是整合的業務請求，如果有對應的組件服務則調用服務接口，如果是非整合業務請求，則通過ESB（服務總線）系統對服務進行集成來對請求進行服務的調用。系統通過基于SOA的設汁，服務模塊之間的整合可以通過業務需求的變化而改變，不會涉及到技術層的修改。并且在之后的系統中可以重用已有的服務[14-15]。

圖6 毀傷效果分析服務效果展示

圖6展示了毀傷效果分析服務的界面效果。

由圖可知，系統主界面可以分為首頁、目標選擇建議服務模塊、作戰單元分析服務模塊以及毀傷效果分析服務等幾大模塊。通過左側的樹型結構圖能看到已選的目標選擇、目標打擊以及毀傷評估中項目。在主界面中，形象直觀的顯示了目標選擇結果以及所選目標的衛星影像圖。

5 結束語

基于服務的一體化信息平臺是未來數字化戰爭的必然要求，文中提出了基于SOA體系的軍事目標“選打一體化”信息系統。從需求分析、技術框架總體設計、系統功能設計以及系統實現等幾個大方面進行了詳細的研究。介紹了目標選擇、目標打擊和毀傷評估的方法；闡述了“選打一體化”信息系統的實現機制；描述了目標識別、火力打擊、毀傷評估與分析、數據庫系統、信息可視化以及數據處理6個模塊；探討了目標選擇建議服務、作戰單元分析服務以及毀傷效果分析服務等幾個關鍵的服務功能。從不同側面和角度剖析了目標選打一體化的內涵與實質，為新型指揮控制系統的運行和管理提供了一種新的方法。同時，面向SOA架構的軍事目標“選打一體化”信息系統也需要不斷地完善和更新，以便充分發揮SOA體系框架的優勢，真正實現目標選打一體化建設的整體性、高效性與靈活性。

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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稿件編號：201511295

武器裝備軍內科研項目（KJ2013122）

曲婉嘉（1992—），女，吉林吉林人，碩士研究生。研究方向：情報保障、目標毀傷評估。