適應于多種應用場景和裝載平臺的機動式作戰指揮系統總體設計?

管東林 李冬梅 古英漢

（1.海軍研究院 北京 100036）（2.江蘇自動化研究所 連云港 222006）

1 引言

機動式作戰指揮系統是地面、地下、機動的三位一體指揮所編成的重要組成部分，擔負著戰時備份、接替、加強固定指揮所的任務與作用。在日常訓練、重大演習演練中，以及臨機突發事件處置時，機動式作戰指揮系統能夠為指揮員提供方便靈活的指揮所開設保障手段。正是因為機動式作戰指揮系統的應用廣泛，裝載平臺多樣（車載、船載等），對系統的硬軟件設計提出了更高的要求，需要我們在開展方案論證時加以特殊考慮，通過核心要素的服務化封裝和輕量化設計，實現軟件架構的動態構建，提高系統的靈活部署與運用能力，以滿足多樣化任務保障需要。

2 需求分析

機動式作戰指揮系統平時作為固定指揮所的備份指揮所，前出指揮時可作為前進指揮所開設，一般都具備固定指揮所的主要功能，依托與其配套的預設陣地、機動通信系統、平臺自身通信系統等，通過有線/無線/衛星等手段與上級及所屬兵力互連互通，保障作戰、訓練、演練、處突等軍事行動中的指揮任務。

按照擔負的任務，機動式作戰指揮系統有多種開設和運行方式。如表1所示。

機動式作戰指揮系統一般由指揮、情報分析、信息服務保障、網絡通信以及電源等功能組成。開設方式、裝載平臺和運用場景的不同，對機動式作戰指揮系統的設計提出了較高的要求，一是要求系統體系結構采用松耦合設計，確保能夠按需拆分和重組；二是作戰指揮、情報處理等核心功能具有可封裝的能力，有利于在各種平臺上的快速部署和輕量化運行；三是硬件系統應具有通用性，并具有較強的環境適應性。

表1 常見的機動式作戰指揮系統開設和運行方式

3 可擴展的體系結構設計

針對機動式作戰指揮系統應用場景和裝載平臺的多樣性，應構建按需組配、動態組合的應用框架，采用標準接口和協議，設計模塊化、標準化的軟硬件平臺，實現系統的靈活重組、動態部署、即插即用的擴展，提高系統的擴展性和靈活性。在體系結構設計上應重點解決軟件層、臺位層、系統層等三個層次問題，為系統輕量化設計和軟件架構動態構建創造條件，保障系統快速、靈活、可靠的動態構建能力。

1）軟件層

軟件層提供基于框架的軟件設計、開發、集成的技術和方法。軟件框架采用軟件構件的設計思想，結合軟件設計模式，針對各類應用業務特點，對各類應用業務的基礎功能和公共功能進行抽象和封裝，提供業務核心邏輯，構建框架與構件、構件與構件之間的交互機制，建立系列擴展點及其擴展定制機制，實現業務應用軟件框架式的靈活組裝。

2）臺位層

臺位層提供系統組裝工具、系統部署工具、運行調度工具。系統組裝工具提供軟件構件化封裝與管理、基于臺位的系統組成配置、用戶配置、基于軟件構件的邏輯臺位組裝等功能；系統部署工具提供物理臺位發現，邏輯臺位安裝與卸載等功能；運行調度工具基于系統組裝和部署，實現臺位構件運行調度功能。

3）系統層

系統層采用訂閱/發布模型，結合多通道控制技術、數據實時分發技術，實現支持局域網和廣域網數據按需訂閱分發的數據分發系統，提供系統層的軟件即插即用，數據按需訂閱分發功能支持。

一種可擴展的機動式作戰指揮系統體系構建方法示意圖如圖1所示。

4 核心功能的服務化封裝

在機動式作戰指揮系統中，作戰態勢綜合、方案計劃生成、輔助推演計算、兵力指揮控制等核心功能模塊以構件（插件）式進行設計。整體上采用基于構件技術的集成框架實現以及動態集成設計方法，實現對核心功能構件的加載和按需調度、UI資源的配置與生成、構件間的數據通信等功能。各構件具備獨立開發能力，能夠動態地加入到總體集成框架中，并且可被自由地刪除和替換，增強應用程序的可運行、可擴展、可維護性。由構件之間通過接口、消息、命令等方式進行相互的調用，構件內高內聚，構件間低耦合，最終實現了核心功能在總體框架中的封裝以及其他應用軟件的柔性重組。其組成結構如圖2所示。

在調用方式上，機動式作戰指揮系統對人機交互界面進行重新定義和設計，包括菜單、工具欄、狀態欄以及其他公共交互窗口等。在軟件后臺，依托軟件數據傳輸總線提供服務化的訪問機制，實現信息訂閱/發布、組播推送和點對點通信等信息交換功能，為系統內各個應用構件之間提供統一的信息通信服務。基于訂閱/發布的數據傳輸總線基于DDS 標準，在設計時構建一條支持構件即插即用、構件之間信息按需獲取、具有高實時性、高可靠性的信息軟總線，支持系統的動態重組和靈活部署，同時能夠提供多樣的服務Qos 配置，滿足構件間不同的信息傳輸要求，并為各類應用構件提供便捷的應用接口，為系統提供應用構件無縫集成手段。

圖1 可擴展的機動式作戰指揮系統體系結構設計方法示意圖

圖2 機動式作戰指揮系統核心功能構件的集成框架結構示意圖

圖3 機動式作戰指揮系統基于訂閱/分發的數據傳輸總線技術

通過總體集成框架和訂閱分發數據總線的設計，實現了機動式作戰指揮系統核心功能模塊的封裝和靈活調用，為系統解構和重組創造了條件。

5 硬件通用化設計

為適應多種組合方式和裝載平臺，機動式作戰指揮系統的硬件應具有接口通用、易于拆卸組合、適應性強、抗毀能力強、可靠性高等特點。重點如下。

1）在通信系統的接口設計方面，應具備有線通信、無線通信、衛星通信等多種通信接入手段，各種通信手段互為備份；系統內部應具備光纖環網、被復線傳輸網以及局域網電口、電話接口等接口，內部互連應具有多種備份手段。

2）在指揮工作臺的設計方面，臺位硬件應盡量通用，當某指揮工作臺故障時，即可由其他臺位通過軟件定義重組實現其功能，快速接替，確保系統主要功能快速恢復。

3）在服務器設計方面，關鍵服務器采用雙機備份設計，確保關鍵業務的正常運行。

4）供電設計方面，采用冗余設計，應具有市電、電源車供電兩種供電手段，各獨立單元（如車載方艙等）設置UPS，可提供短時間持續供電。

5）在硬件外部設計方面，根據裝載環境配備相應加固設備，提高系統的可靠性。對直接采購的商用設備進行再加固處理，確保設備能滿足環境要求；各獨立單元（如車載方艙等）的結構設計充分考慮環境要求，嚴格控制質量，確保外部的剛度、強度能滿足裝載平臺振動及外部沖擊要求；各獨立單元（如車載方艙等）應配備空調設備，實現艙內溫濕度的調節，改善設備工作環境條件。

圖4 所示為指揮作業臺的通用設計示意圖，可組合為多席位會議桌、多席位聯排、單席位、雙席位背靠背等多種形式，以適應不同任務指揮保障需要。

圖4 機動式作戰指揮系統指揮作業臺位通用化設計示意圖

6 結語

機動式作戰指揮系統在作戰、訓練、非戰爭軍事行動等方面發揮著重要作用，通過集成化、輕量化設計，尤其是核心功能的封裝和調用，以及硬件設備的通用化設計，有效解決不同應用場景和裝載平臺上開設及部署問題，有效發揮機動式作戰指揮系統的作戰使用效能，提高了各級指揮機構遂行多類型任務的能力。本文所提出的機動式作戰指揮系統硬軟件設計方法在海軍多型多類機動式作戰指揮系統中進行了廣泛應用，取得了良好的效果。