基于大數(shù)據(jù)的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理模型研究

初晉鋒 滿芳芳

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);導(dǎo)彈武器系統(tǒng);全壽命;管理模型

信息化建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)勢必推動(dòng)新軍事革命，并逐漸向著更加廣泛和深層次的發(fā)展。圍繞大數(shù)據(jù)時(shí)代軍隊(duì)建設(shè)支撐國家安全和可持續(xù)發(fā)展的需要，抓緊當(dāng)前的戰(zhàn)略機(jī)遇期，全面建成軍隊(duì)大數(shù)據(jù)體系。基于此，本文將引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，開展對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理模型研究。

1結(jié)合大數(shù)據(jù)的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理特點(diǎn)分析

1.1導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理意義

為實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命周期的高效管理，本文結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)行各類管理當(dāng)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。武器系統(tǒng)全壽命管理的定義是指，將武器裝備從確立項(xiàng)目開始，經(jīng)過生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)，最終退役報(bào)廢的整個(gè)生命周期作為一個(gè)完整的一體進(jìn)行管理。將武器系統(tǒng)全壽命周期進(jìn)行細(xì)化，除上述四個(gè)環(huán)節(jié)以外，還包含方案設(shè)計(jì)、工程研發(fā)、選型試驗(yàn)、采購等。針對其進(jìn)行管理的主要目的是保證武器系統(tǒng)能夠在其全壽命當(dāng)中的各個(gè)階段形成良好的協(xié)調(diào)配合能力，保證每個(gè)環(huán)節(jié)之間形成連貫的銜接，從而確保武器系統(tǒng)在使用過程中具備更高的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能，并進(jìn)一步縮短武器系統(tǒng)在初期建設(shè)完成階段的能力提升期限，減少武器系統(tǒng)在全壽命中的成本支出。

導(dǎo)彈武器系統(tǒng)是一個(gè)國家軍事實(shí)力和綜合科技發(fā)展水平的重要評價(jià)指標(biāo)，在國家綜合作戰(zhàn)系統(tǒng)當(dāng)中，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)占據(jù)著舉足輕重的地位。由于導(dǎo)彈與其他武器設(shè)備相比具有作用特殊性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、成本巨大化等特點(diǎn)，因此對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的全壽命進(jìn)行高效管理十分重要。

1.2武器裝備引入大數(shù)據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)提供了諸多益處，在軍事領(lǐng)域也為武器裝備系統(tǒng)的發(fā)展提供了全新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。美國是最先將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到軍事領(lǐng)域當(dāng)中的，并將其作為全新的戰(zhàn)略支持技術(shù)。美國政府將大數(shù)據(jù)研究與發(fā)展作為國家層面的計(jì)劃，并逐步明確了大數(shù)據(jù)在軍事領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用的重大意義。美國的軍事領(lǐng)域通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，對大量歷史軍事數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了深度的挖掘，從而提升了對數(shù)據(jù)信息的分析與處理的能力，實(shí)現(xiàn)緊握戰(zhàn)場信息數(shù)據(jù)資源的主導(dǎo)權(quán)。當(dāng)前國外軍事領(lǐng)域應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的案例包括：全球性情報(bào)采集與處理系統(tǒng)的建成、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)網(wǎng)電戰(zhàn)模擬“賽博空間”等。

2基于大數(shù)據(jù)的導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理模型設(shè)計(jì)

2.1導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理模型整體框架設(shè)計(jì)

本文將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理當(dāng)中，并建立相應(yīng)的管理模型，其基本框架應(yīng)當(dāng)滿足如下功能性需要：首先，模型當(dāng)中應(yīng)當(dāng)包含能夠覆蓋導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命三維信息的數(shù)據(jù)體系，形成完善的全壽命數(shù)據(jù)管理邏輯，下圖為覆蓋導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命三維信息的數(shù)據(jù)體系。

建立的三維信息數(shù)據(jù)體系，在時(shí)間上，應(yīng)當(dāng)覆蓋導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的全周期中各個(gè)階段的數(shù)據(jù)信息，上圖中A～G分別表示為立項(xiàng)論證、設(shè)計(jì)方案、工程研發(fā)、選型試驗(yàn)、生產(chǎn)采購、調(diào)配保障、使用維護(hù)以及退役報(bào)廢。在空間上，體系應(yīng)當(dāng)充分實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)彈武器研發(fā)部門、生產(chǎn)部門和使用部門等相互之間的連接，做到數(shù)據(jù)信息共享。在層次上，體系應(yīng)當(dāng)形成對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)各個(gè)層級上的數(shù)據(jù)支撐。

在模型當(dāng)中引入用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化和交互的輔助決策模塊。大部分導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息具備較高的動(dòng)態(tài)性和價(jià)值低密度性，因此通過大數(shù)據(jù)對其進(jìn)行計(jì)算和繪制能夠?qū)?shù)據(jù)更加主觀地展現(xiàn)，從而增強(qiáng)人機(jī)交互性。

2.2導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命多源數(shù)據(jù)獲取

本文采用Flume數(shù)據(jù)采集技術(shù)，構(gòu)建分布式的數(shù)據(jù)獲取管道，用于對多源導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命數(shù)據(jù)獲取，在數(shù)據(jù)源到數(shù)據(jù)管理中心之間，構(gòu)建Agent網(wǎng)絡(luò)，并在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中建立數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)通道以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫。通過設(shè)定轉(zhuǎn)換機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)的過程中不被破壞。在建立數(shù)據(jù)獲取管道的過程中，可適當(dāng)引入鏈路交叉接口，用于對未來導(dǎo)彈武器系統(tǒng)數(shù)據(jù)量不斷增加構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供充足的連接端口。對于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中無法覆蓋到的節(jié)點(diǎn)，可通過設(shè)置數(shù)據(jù)擺渡的方式實(shí)現(xiàn)，并保證泄密數(shù)據(jù)的安全性。

當(dāng)數(shù)據(jù)從系統(tǒng)當(dāng)中的某一位置傳輸?shù)侥Ｐ彤?dāng)中時(shí)，在不進(jìn)行返回或來回地傳輸時(shí)，采用B2B平臺(tái)，對信息進(jìn)行追蹤，并將追蹤數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。當(dāng)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行往返操作時(shí)，可重新建立一個(gè)POS節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)當(dāng)中傳送到POS節(jié)點(diǎn)上，再由POS節(jié)點(diǎn)發(fā)送到模型，返回階段可直接由POS節(jié)點(diǎn)傳輸，不再需要模型響應(yīng)。除此之外，本文在對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命多源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，結(jié)合分布式計(jì)算和虛擬化云平臺(tái)，保證獲取到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境更加安全，并在緊急情況下保證數(shù)據(jù)的不丟失。

2.3導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命數(shù)據(jù)發(fā)展態(tài)勢預(yù)測管理

為實(shí)現(xiàn)模型的最大利用，本文在設(shè)計(jì)模型時(shí)，引入數(shù)據(jù)信息隸屬度分析方法，針對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命周期中的數(shù)據(jù)信息隸屬度進(jìn)行提取和分析，對其發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)導(dǎo)彈武器系統(tǒng)在數(shù)據(jù)環(huán)境中受到攻擊時(shí)具備的特性，利用攻擊信號具備的時(shí)頻伸縮形態(tài)，得出導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命數(shù)據(jù)發(fā)展態(tài)勢函數(shù)：

公式中，P（x）表示為導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命數(shù)據(jù)發(fā)展態(tài)勢函數(shù);a表示為數(shù)據(jù)在受到攻擊時(shí)出現(xiàn)的模糊特征數(shù)據(jù)。根據(jù)上述公式得出態(tài)勢指向性函數(shù)，從而逐步將導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信道中的攻擊信號歷史結(jié)果去除。再利用級聯(lián)濾波對攻擊信號進(jìn)行降噪抑制處理，從而得出數(shù)據(jù)信息安全態(tài)勢分析的響應(yīng)特征。最后，引入高斯函數(shù)極限分離技術(shù)，對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中各個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)變量進(jìn)行分成、分表征處理，從而完成對數(shù)據(jù)發(fā)展態(tài)勢預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理。

3實(shí)驗(yàn)論證分析

利用設(shè)計(jì)模型與傳統(tǒng)模型對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命管理，測試兩種模型數(shù)據(jù)誤碼率，設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)。為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的有效性，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)兩種模型均操作在WindowsSC操作系統(tǒng)上。采用Flume數(shù)據(jù)采集技術(shù)采集導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命數(shù)據(jù)，模型數(shù)據(jù)采集周期設(shè)定為1.5s，模型數(shù)據(jù)采集頻率設(shè)定為0.68Hz，采集到的全壽命周期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到RENAME DA-TABASE數(shù)據(jù)庫，模型數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)定為TCP/IP，導(dǎo)彈武器系統(tǒng)實(shí)際全壽命數(shù)據(jù)數(shù)量為1500GB，組網(wǎng)時(shí)間為10min。實(shí)驗(yàn)利用Packer Sniffer和SMAIER這兩款軟件對模型管理的系統(tǒng)全壽命數(shù)據(jù)誤碼率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過一系列測量得到大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析出模型的誤碼率。下表為實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表。

從上表可以得出，此次設(shè)計(jì)模型對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命的管理數(shù)據(jù)誤碼率較低，基本可以控制在1%以下，說明設(shè)計(jì)模型對導(dǎo)彈武器全壽命數(shù)據(jù)發(fā)展態(tài)勢預(yù)測精度較高;而傳統(tǒng)模型對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命的管理數(shù)據(jù)誤碼率高于設(shè)計(jì)模型，最大誤碼率可以達(dá)到36.25%，不利于對導(dǎo)彈武器全壽命管理，因此實(shí)驗(yàn)證明了設(shè)計(jì)模型相對于傳統(tǒng)模型更適用于導(dǎo)彈武器全壽命管理。

4結(jié)語

在針對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全壽命產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理時(shí)，本文結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，提出一種全新的管理模型，解決了以往數(shù)據(jù)利用率低、集成整合效率低等問題。同時(shí)，本文在構(gòu)建模型的過程中，將數(shù)據(jù)的安全性、可擴(kuò)展性作為構(gòu)建目標(biāo)，可充分實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析和處理，進(jìn)一步提升導(dǎo)彈武器系統(tǒng)全生命周期的管理水平，將該模型應(yīng)用并推廣于軍事領(lǐng)域中其他武器系統(tǒng)中，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)軍事領(lǐng)域的信息化建設(shè)。