海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)需求分析方法研究*

喻　鵬　吳照林

(1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院　武漢　430033)(2.國防信息學(xué)院　武漢　430010)

海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)需求分析方法研究*

喻鵬1,2吳照林2

(1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院武漢430033)(2.國防信息學(xué)院武漢430010)

摘要針對海戰(zhàn)場偵察情報保障需求快速變化的特點,提出了一種面向服務(wù)的需求分析方法。該方法在軍事需求層和系統(tǒng)需求層之間增加了服務(wù)需求層,通過服務(wù)需求視圖實現(xiàn)了用戶情報需求與情報系統(tǒng)功能的松耦合關(guān)聯(lián),支持系統(tǒng)功能的動態(tài)擴展和作戰(zhàn)任務(wù)的動態(tài)變化,為海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)需求分析提供了良好的解決方案。

關(guān)鍵詞面向服務(wù); 需求分析; 海戰(zhàn)場; 偵察情報

Class NumberTP391

1引言

隨著以信息化為主要特征的新軍事革命的不斷深入,未來海上戰(zhàn)爭的主要形式必然是基于信息系統(tǒng)的一體化聯(lián)合作戰(zhàn),其作戰(zhàn)情報保障方式也必然是一體化情報支援保障。按照海上一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的行動意圖,構(gòu)建一個適應(yīng)海上作戰(zhàn)需求的、科學(xué)高效的海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng),是軍事信息系統(tǒng)建設(shè)的重要內(nèi)容,也是決定海上戰(zhàn)爭成敗的關(guān)鍵因素。

海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)是一個涵蓋太空、海空、海面、海中、海底以及從海岸到周邊島礁及大陸架海域等多元、多層、多維立體空間的,關(guān)聯(lián)陸、海、空、天等多個要素的、極其復(fù)雜和龐大的軍事信息系統(tǒng)[1],對于這樣一個復(fù)雜大系統(tǒng),明確軍事需求是系統(tǒng)建設(shè)的第一步,也是后續(xù)建設(shè)的基礎(chǔ)和依據(jù)[2]。軍事信息系統(tǒng)的需求分析方法,國內(nèi)外研究成果很多,比較典型的有多視圖的體系結(jié)構(gòu)需求分析方法[3]。這種方法適合描述靜態(tài)的系統(tǒng)需求,難以適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)條件下海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)用戶需求快速變化的特點。因此,本文借鑒當前流行的面向服務(wù)架構(gòu)(SOA)[4]的基本思想,提出一種面向服務(wù)的體系需求分析方法,以服務(wù)為導(dǎo)向,通過建立服務(wù)需求視圖來描述動態(tài)變化的用戶需求,滿足海戰(zhàn)場作戰(zhàn)態(tài)勢和情報保障需求快速變化的要求。

2基于SOA的偵察情報系統(tǒng)綜合集成方法

海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)是一個復(fù)雜大系統(tǒng),同樣存在“信息孤島”問題,為滿足聯(lián)合作戰(zhàn)要求,必須走系統(tǒng)綜合集成的發(fā)展道路。基于SOA的系統(tǒng)集成方案能夠?qū)M織內(nèi)分布、異構(gòu)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)資源進行有效地封裝和集成,通過快速構(gòu)建松耦合服務(wù)組合,提供跨組織的復(fù)雜應(yīng)用,具備適應(yīng)環(huán)境、用戶需求和業(yè)務(wù)流程快速變化的特點,具有其他集成方法不可比擬的優(yōu)勢,能夠適應(yīng)聯(lián)合作戰(zhàn)條件下復(fù)雜、異構(gòu)、多變的應(yīng)用需求,是當前信息系統(tǒng)集成技術(shù)的典型方向。

2.1SOA概述

SOA是一種面向接口的軟件架構(gòu),它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來[4]。接口采用中立的方式進行定義,獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件、平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。SOA包括三個角色:服務(wù)注冊中心、服務(wù)提供者和服務(wù)請求者。SOA還包含三種操作:發(fā)布、查找和綁定。這些操作定義了SOA的角色之間的契約。SOA使用WSDL(Web-Service Description Language)來描述服務(wù),使用UDDI(Universal Description,Discovery,Integration)來發(fā)布、查找服務(wù),使用SOAP(Simple Object Access Protocol)來執(zhí)行服務(wù)調(diào)用。Web-service是SOA當前最流行的解決方案。

SOA具有松耦合、抽象、可重用、組件化、獨立于平臺和協(xié)議等良好特性,能夠以程序化的、可訪問的軟件服務(wù)形式公開其業(yè)務(wù)功能,并使其他應(yīng)用程序通過已發(fā)布的和可發(fā)現(xiàn)的接口來使用這些服務(wù)[5]。基于SOA的系統(tǒng)集成解決方案的目的是將信息系統(tǒng)建設(shè)和運用模式從傳統(tǒng)的“以系統(tǒng)為中心”向“以服務(wù)為中心”轉(zhuǎn)變,以服務(wù)驅(qū)動為核心理念,按需連接系統(tǒng)資源,實現(xiàn)服務(wù)的快速組合和重用,從而達到系統(tǒng)綜合集成的目的。SOA基本模型如圖1所示。

圖1　SOA基本模型

2.2面向服務(wù)的系統(tǒng)集成架構(gòu)

在偵察情報系統(tǒng)中,用戶是請求服務(wù)的實體,包括作戰(zhàn)人員、作戰(zhàn)系統(tǒng)和其他服務(wù);服務(wù)提供者的實體就是偵察情報系統(tǒng)的各類資源。按照SOA要求,這兩者通過服務(wù)形成松耦合構(gòu)架,其系統(tǒng)集成構(gòu)架模型如圖2所示。

圖2　面向服務(wù)的系統(tǒng)集成架構(gòu)

在面向服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)模型中,用戶層和系統(tǒng)層不再直接交互,而是通過服務(wù)層進行耦合,服務(wù)層向上面向用戶,按照用戶需求提供服務(wù),向下面向系統(tǒng),聚合系統(tǒng)功能形成服務(wù)。服務(wù)注冊中心是服務(wù)層的管理實體,系統(tǒng)在服務(wù)管理層的控制下,將功能按照要求聚合成服務(wù)后在服務(wù)注冊中心進行發(fā)布,用戶通過查找,從服務(wù)注冊中心發(fā)現(xiàn)服務(wù),然后通過服務(wù)管理層享受系統(tǒng)提供的服務(wù),而不需要關(guān)心系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)、協(xié)議等具體細節(jié)。

這種集成構(gòu)架可以克服聯(lián)合作戰(zhàn)條件下,海戰(zhàn)場情報體系中存在的不同軍兵種情報系統(tǒng)的異構(gòu)連接問題,可以提高海戰(zhàn)場情報信息的共享程度,可以提高各偵察情報保障單元的自我組織能力,促進單元之間的有效協(xié)作,幫助情報系統(tǒng)更好地理解用戶的真實意圖并采取有效的同步支援行動,從而提高作戰(zhàn)單元的反應(yīng)速度,大大加快作戰(zhàn)節(jié)奏。

3面向服務(wù)的需求分析方法

3.1體系結(jié)構(gòu)需求分析

在體系結(jié)構(gòu)需求分析方法中,一般按照軍事需求、系統(tǒng)需求和技術(shù)需求三種視角來描述軍事信息系統(tǒng)需求[6]。軍事需求指為完成軍事任務(wù)相應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)具備的軍事能力[7],以海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)為目標系統(tǒng),一般指情報保障任務(wù)、為完成任務(wù)所需進行的情報支援活動以及系統(tǒng)應(yīng)具有的相關(guān)功能,可進一步分解為業(yè)務(wù)需求和組織需求。業(yè)務(wù)需求通常描述目標系統(tǒng)應(yīng)該完成的使命、范圍及運行方式,描述目標系統(tǒng)的使命與系統(tǒng)任務(wù)之間的關(guān)系,描述組成目標系統(tǒng)各項任務(wù)的業(yè)務(wù)活動、業(yè)務(wù)關(guān)系、業(yè)務(wù)流程以及執(zhí)行機構(gòu)等內(nèi)容。組織需求則主要描述目標系統(tǒng)的組織體制、組織流程、部署方式和職能劃分等內(nèi)容。系統(tǒng)需求是指目標系統(tǒng)完成情報保障活動,達成情報支援目標而必須具備的功能和狀態(tài),且這種功能和狀態(tài)能為用戶所用,按照表現(xiàn)層次可進一步分解為功能需求和能力需求[8]。功能需求通常描述目標系統(tǒng)所固有的、可以呈現(xiàn)出來的、提供某種具體功能的外部特征。能力需求主要描述目標系統(tǒng)為完成使命任務(wù)所應(yīng)該具備的能力,這種能力一般指多個系統(tǒng)功能模塊在一定的配置和使用方式下耦合產(chǎn)生出來的應(yīng)用效果。功能需求分析適用于系統(tǒng)的設(shè)計與研發(fā),能力需求分析適用于系統(tǒng)的組織與運用。技術(shù)需求是指設(shè)計實現(xiàn)目標系統(tǒng)需要的技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標準,受系統(tǒng)需求的約束,直接面向開發(fā)人員。三種需求視圖的層次關(guān)系如圖3所示。

圖3　體系結(jié)構(gòu)需求分析模型

在圖3的需求分析模型中,按照“通用聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)清單”對聯(lián)合作戰(zhàn)使命任務(wù)進行分解得到相應(yīng)的情報保障作戰(zhàn)活動,然后從情報保障作戰(zhàn)活動分析中提取情報保障業(yè)務(wù)及組織需求,根據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)系及組織流程要求,完成系統(tǒng)需求的描述,最后轉(zhuǎn)化為適合開發(fā)應(yīng)用的工程化技術(shù)需求。在體系結(jié)構(gòu)需求分析模型中,系統(tǒng)功能由相應(yīng)的情報保障單元提供,通過組合后形成系統(tǒng)能力,滿足相應(yīng)業(yè)務(wù)和組織需求。情報保障單元由情報資源組成,資源包括情報保障體系中的人員、物資、數(shù)據(jù)或信息,也可以是情報保障過程、產(chǎn)品、技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。在這種需求分析模式下,作戰(zhàn)任務(wù)、情報保障單元和系統(tǒng)資源之間的分配和調(diào)用關(guān)系是一種緊耦合的關(guān)系,當作戰(zhàn)任務(wù)發(fā)生變化時,可能需要對情報保障體系進行重構(gòu),難以滿足海戰(zhàn)場隨需應(yīng)變、動態(tài)重組的要求。因此,需要提供一種更為靈活的需求分析方法來指導(dǎo)偵察情報系統(tǒng)的構(gòu)建。

3.2面向服務(wù)需求分析方法

對于復(fù)雜大系統(tǒng)而言,大部分用戶直接關(guān)注的重點通常不是系統(tǒng)的整體功能和能力[9],他們更關(guān)心的是能從系統(tǒng)獲得什么樣的服務(wù),服務(wù)的內(nèi)容和方式能否滿足自己的使用要求。與功能和能力相比,服務(wù)才是直接而向用戶的,而功能和能力可能只有小部分需要直接面向用戶,且不同的用戶關(guān)注的功能和能力也會存在差異,或者說,系統(tǒng)大部分的功能和能力并不是所有用戶需要關(guān)心和了解的。根據(jù)這種特點,可以考慮將作戰(zhàn)需求和系統(tǒng)功能“松綁”,按照用戶使用需求對部分系統(tǒng)資源進行服務(wù)式封裝,由服務(wù)來向用戶提供系統(tǒng)能力,系統(tǒng)資源不再與用戶直接關(guān)聯(lián)。在這種思路下,當作戰(zhàn)任務(wù)或用戶對象發(fā)生變化時,只需要利用現(xiàn)有系統(tǒng)資源整合新的服務(wù)來提供新的系統(tǒng)能力即可滿足變化了的軍事需求,當服務(wù)整合過程與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、平臺和協(xié)議等無關(guān)時,就不需要對系統(tǒng)進行重新構(gòu)建。

面向服務(wù)的計算(Service Oriented Computing，SOC)以SOA為基礎(chǔ)邏輯架構(gòu),通過整合服務(wù)來構(gòu)建系統(tǒng)的解決方案[10]。SOC和SOA以其松散耦合、動態(tài)綁定、平臺無關(guān)、開發(fā)技術(shù)無關(guān)、支持應(yīng)用系統(tǒng)高效整合和業(yè)務(wù)流程隨需應(yīng)變等特點,為海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)需求分析提供了實現(xiàn)途徑。

本文借鑒面向服務(wù)的思想,以用戶為中心,通過自上而下的使命任務(wù)分析,從作戰(zhàn)活動中抽象出系統(tǒng)的情報服務(wù)需求,按照服務(wù)需求聚合系統(tǒng)功能,形成系統(tǒng)需求,最后從技術(shù)實現(xiàn)的角度,通過自下而上的技術(shù)分析,開發(fā)滿足用戶需求的情報保障系統(tǒng)。在這種需求分析模式指導(dǎo)下建立的系統(tǒng),能夠根據(jù)不同用戶的情報保障任務(wù)動態(tài)地聚合服務(wù),支持情報保障作戰(zhàn)活動的開展,可以實現(xiàn)系統(tǒng)與作戰(zhàn)任務(wù)的動態(tài)組合。具體的需求分析模型如圖4所示。

圖4　面向服務(wù)的需求分析模型

3.3服務(wù)需求分析過程

服務(wù)是直接面向用戶的,因此,服務(wù)需求分析的關(guān)鍵是明確服務(wù)用戶。作戰(zhàn)活動是確定服務(wù)用戶的基礎(chǔ),因此,服務(wù)需求分析的第一步是將作戰(zhàn)任務(wù)按照“通用聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)清單”進行分解,建立

實現(xiàn)作戰(zhàn)目標的作戰(zhàn)活動模型。再參照典型的作戰(zhàn)過程或作戰(zhàn)想定對作戰(zhàn)活動模型進行優(yōu)化,與海戰(zhàn)場情報保障流程相結(jié)合,可以確定偵察情報系統(tǒng)的用戶范圍,建立用戶列表。

用戶是需求的來源,將用戶對系統(tǒng)的要求按照服務(wù)規(guī)則進行整理,可以得到服務(wù)需求列表。服務(wù)的用戶不僅是服務(wù)的來源,也是評估所開發(fā)的服務(wù)能否滿足其需求的執(zhí)行者,而服務(wù)的構(gòu)成則從技術(shù)的角度確定滿足用戶需求的系統(tǒng),提供服務(wù)聚合的解決方案,因此,對于每一項服務(wù),應(yīng)該明確服務(wù)對系統(tǒng)的功能指標要求、服務(wù)方式和信息流程等內(nèi)容,為技術(shù)需求分析提供指導(dǎo)。

服務(wù)用戶可以是作戰(zhàn)人員、系統(tǒng)和設(shè)施,也可以是其它服務(wù),假如A服務(wù)的實現(xiàn)依賴于B服務(wù),那么A可以看作是B的用戶,因此,明確服務(wù)之間的交互關(guān)系也是服務(wù)需求分析的重要內(nèi)容。

服務(wù)需求分析具有階段性,當前的服務(wù)需求列表只是對應(yīng)當前的作戰(zhàn)任務(wù)。當作戰(zhàn)任務(wù)發(fā)生變化時,需要重新建立作戰(zhàn)活動模型,構(gòu)建服務(wù)用戶列表和服務(wù)需求列表,將需求分析結(jié)果與原始列表進行對比,當有新的用戶和服務(wù)出現(xiàn)時,分別添加到各自的原始列表中。經(jīng)過反復(fù)迭代,不斷完善服務(wù)需求分析結(jié)果。

4結(jié)語

本文提出了一種面向服務(wù)的海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)需求分析方法,以服務(wù)為導(dǎo)向引導(dǎo)系統(tǒng)的需求分析過程,指導(dǎo)系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn),在面向服務(wù)的技術(shù)框架下,聚合系統(tǒng)功能為用戶提供情報保障服務(wù)。由于面向服務(wù)技術(shù)框架的最大特點就是支持服務(wù)與系統(tǒng)平臺、協(xié)議的無關(guān)性,從而在作戰(zhàn)活動和情報資源之間構(gòu)建了了一個中間層次—服務(wù),由活動調(diào)用服務(wù),再由服務(wù)使用資源。因此,情報系統(tǒng)能力的部署可以通過整合一系列的服務(wù)來實現(xiàn),作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)活動和資源之間構(gòu)成了一種松耦合的關(guān)系,能夠支持系統(tǒng)的動態(tài)擴展和作戰(zhàn)任務(wù)的動態(tài)變化,為海戰(zhàn)場偵察情報系統(tǒng)的構(gòu)建提供了良好的解決方案。

參 考 文 獻

[1] 劉穎,王群懷.一體化聯(lián)合作戰(zhàn)條件下海戰(zhàn)場綜合情報體系研究[J].海軍工程大學(xué)學(xué)報(綜合版),2009,6(4):34-37.

[2] Karl E Wiegers.軟件需求第二版(6-7)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[3] CJCSI 3170.01C Washington, D. C. Joint Capabilities and Integration Development System[S]. Organization of the Joint Chiefs of Staff,2003.

[4] 鄭偉,徐寶祥.面向服務(wù)架構(gòu)研究綜述[J].情報科學(xué),2009,27(8):1269-1274.

[5] 鄭合鋒,陳四軍.基于SOA的軍事信息系統(tǒng)綜合集成研究[J].火力與指揮控制,2010,35(1):81-83.

[6] 張佩.面向方面的C4ISR系統(tǒng)需求分析方法研究[D].長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2010.

[7] 鄧鵬華,畢義明,姜志平,等.C4ISR系統(tǒng)軍事需求開發(fā)方法研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù),2009,37(3):57-63.

[8] 程華云,尹迪,汪銘東.美軍C4ISR系統(tǒng)核心體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的分析[J].情報指揮控制系統(tǒng)與仿真技術(shù),2005,27(3):53-56.

[9] 羅雪山.IDEF0方法在軍事綜合電子信息系統(tǒng)分析設(shè)計中的應(yīng)用[J].國防科技大學(xué)學(xué)報,2001,23(3):88-92.

[10] Dimitrios Georgakopoulos, MICHAEL P P. Service oriented computing[M]. Cambridge: The MIT Press, 2009.

Requirement Analysis Method of Sea Battlefield Reconnaissance Intelligence System

YU Peng1,2WU Zhaolin2

(1. Department of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan430033)(2. College of National Defense Information Science, Wuhan430010)

AbstractAccording to the rapid variational assurance requirement of sea battlefield reconnaissance intelligence, a service-oriented requirement analysis method is proposed. This method addes service requirements level between the military requirements level and the system requirements level, and establishes the loosely-coupled relationship between user needs and system function through service requirements view, which supports dynamic expansion in system function and dynamic changing in operational task. The method provides a sound solution to requirement analysis of sea battlefield reconnaissance intelligence system.

Key Wordsservice-oriented, requirement analysis, sea battlefield, reconnaissance intelligence

*收稿日期:2015年12月10日,修回日期:2016年1月23日

作者簡介:喻鵬,男,博士研究生,講師,研究方向:指揮信息系統(tǒng)組織運用。吳照林,男,博士,教授,研究方向:指揮信息系統(tǒng)建設(shè)與運用。

中圖分類號TP391

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.06.002