分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)*

張 曦，王永斌，劉宏波

（1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院，武漢 430033；2.解放軍91336部隊(duì)，河北 秦皇島 066326）

分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)*

張 曦1，2，王永斌1，劉宏波1

（1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院，武漢 430033；2.解放軍91336部隊(duì)，河北 秦皇島 066326）

以分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為研究對象，在設(shè)計(jì)了分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。通過分析數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求提出了設(shè)計(jì)方法，然后根據(jù)不同的部門職責(zé)對戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的參數(shù)進(jìn)行拆分、組合，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)方案。最后，利用PowerDesigner軟件建立了概念數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)了既能存儲數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃內(nèi)容，同時(shí)滿足分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)。

戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈，分布式，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

0 引言

數(shù)據(jù)鏈能夠?qū)崿F(xiàn)多作戰(zhàn)平臺之間的戰(zhàn)術(shù)信息交換，已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭指揮控制信息系統(tǒng)的核心組成部分［1］。戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃作為研究數(shù)據(jù)鏈組織使用的重要內(nèi)容，正在受到越來越多的探索和研究［2］。同時(shí)，針對數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)也成為了必然的發(fā)展要求。目前在國內(nèi)，李宏智研究了多數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題［3］，康文崢等研究了數(shù)據(jù)鏈組織運(yùn)用的原則［4］，姚文琳等對基于Oracle的分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與技術(shù)進(jìn)行了研究［5］。

本文基于外軍數(shù)據(jù)鏈的功能和組網(wǎng)方式分析了戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程，研究了數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的需求，提出了設(shè)計(jì)方法，最后運(yùn)用PowerDesigner11軟件，建立了分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中數(shù)據(jù)庫的概念數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)了滿足不同部門的規(guī)劃人員能夠獨(dú)立地根據(jù)分工進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的數(shù)據(jù)庫。為戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及應(yīng)用提供了參考。

1 分布式數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是根據(jù)作戰(zhàn)、訓(xùn)練等任務(wù)需求，根據(jù)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等條件，由通信部門協(xié)同情電部門，配合作戰(zhàn)部門對參與任務(wù)的平臺進(jìn)行規(guī)劃，滿足指揮、態(tài)勢等戰(zhàn)術(shù)信息在數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)共享的連接和互通關(guān)系，是戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行組織運(yùn)用的基礎(chǔ)和前提［6］。

傳統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，是由作戰(zhàn)、雷達(dá)、通信等多個(gè)部門的專業(yè)人員，根據(jù)各自不同的領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)鏈的使用進(jìn)行有序規(guī)劃［7］。但是隨著未來戰(zhàn)爭聯(lián)合作戰(zhàn)的趨勢日益明顯，信息化程度越來越高，分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃成為必然發(fā)展方向。

分布式數(shù)據(jù)鏈規(guī)劃主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過軟件的編寫，實(shí)現(xiàn)多部門合作進(jìn)行規(guī)劃行為開展和人員、臺位空間上的物理分布；通過數(shù)據(jù)庫的合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)分布錄入的數(shù)據(jù)集成儲存，并依托約束條件映射為數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

通過研究分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)方式，在分析各方面需求之后，確定數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求，并提出數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法。

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求

由于分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：

2.1.1 數(shù)據(jù)的相對獨(dú)立性

數(shù)據(jù)的獨(dú)立性有兩層含義：一是數(shù)據(jù)存儲的獨(dú)立性。規(guī)劃系統(tǒng)的分布式設(shè)計(jì)，本質(zhì)上是將規(guī)劃人員在空間上進(jìn)行非連續(xù)分布。這種物理分布的特性決定了不同部門的數(shù)據(jù)在存儲上應(yīng)當(dāng)具有獨(dú)立性。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)，將規(guī)劃方案中的相關(guān)參數(shù)按照不同部門的分工進(jìn)行分割和整合，形成相應(yīng)的參數(shù)庫。二是數(shù)據(jù)自身的獨(dú)立性。在分布式系統(tǒng)中，用戶無需關(guān)心數(shù)據(jù)如何存儲和互相關(guān)聯(lián)，只需將自身的本職工作完成即可。在用戶看來，其輸入的數(shù)據(jù)是獨(dú)立存儲的，可以隨時(shí)對其進(jìn)行增、刪、查和更新等操作。

2.1.2 不同部門數(shù)據(jù)之間的有限依賴性

一次完善的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，應(yīng)該是邏輯上的一個(gè)整體。不同部門錄入的數(shù)據(jù)，是規(guī)劃方案經(jīng)過分割、整合之后的結(jié)果，在形成規(guī)劃方案的時(shí)候，必然要經(jīng)歷再次的拆分與整合，重新組成一個(gè)整體。這種再次的整合，就需要通過數(shù)據(jù)之間的傳遞來進(jìn)行。對于戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，其數(shù)據(jù)庫的依賴與整合關(guān)系如圖2所示：

2.1.3 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案數(shù)據(jù)完整性約束

在各部門進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入之后，要依靠數(shù)據(jù)庫軟件本身提供的完整性約束方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行約束。本文所設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的完整性約束分為數(shù)據(jù)約束和表約束兩類。數(shù)據(jù)約束主要有主鍵約束（pk）、非空約束（notnull）、唯一性約束（uk）和check約束（ck）；表的約束主要通過外鍵約束（fk）來實(shí)現(xiàn)。

2.2 數(shù)據(jù)庫建模方法

本文選擇數(shù)據(jù)庫建模功能強(qiáng)大、操作簡易的PowerDesigner作為建模工具。數(shù)據(jù)庫建模是分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的重要階段。使用PowerDesigner進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)輔助，首先要建立概念數(shù)據(jù)模型（CDM，Conceptual Data Model）。概念數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實(shí)中實(shí)體以及實(shí)體之間對應(yīng)關(guān)系的抽象模型，是整個(gè)數(shù)據(jù)庫建模過程的關(guān)鍵階段。其次，利用已經(jīng)建立好的概念數(shù)據(jù)模型生成物理數(shù)據(jù)模型（Physical Data Model，PDM）。物理數(shù)據(jù)模型是以常用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將概念數(shù)據(jù)模型中所建立的模型生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的SQL腳本，利用該腳本在數(shù)據(jù)庫中建立相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)，并通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)自身提供的方案保證數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的完整性和一致性。

3 數(shù)據(jù)庫模型實(shí)現(xiàn)

根據(jù)圖1，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要分為作戰(zhàn)參數(shù)數(shù)據(jù)庫、通信參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及情電參數(shù)數(shù)據(jù)庫3個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。在對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)庫之前，要先進(jìn)行資源數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。為下一步的作戰(zhàn)和通信部門配置參數(shù)提供相應(yīng)的平臺和設(shè)備。

3.1 數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)

任何戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)是平臺和設(shè)備等資源，所以對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行資源數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：一是平臺數(shù)據(jù)庫。平臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)主要分為兩類：機(jī)動武器平臺和岸基指揮所。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該提取二者的共有參數(shù)；二是設(shè)備數(shù)據(jù)庫。設(shè)備數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)內(nèi)容包括參與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的通信設(shè)備，即數(shù)據(jù)鏈設(shè)備和電臺設(shè)備的參數(shù)。資源數(shù)據(jù)庫構(gòu)成了分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)連網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)和前提。

同時(shí)，由于分布式網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)之初首先考慮不同部門在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的概念集設(shè)計(jì)：

作戰(zhàn)概念集設(shè)計(jì)：作戰(zhàn)部門主要負(fù)責(zé)任務(wù)的基本信息、兵力組成以及指揮、協(xié)同關(guān)系，是戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的框架。任務(wù)信息表與指揮協(xié)同關(guān)系之間的對應(yīng)關(guān)系是一對多，即一個(gè)任務(wù)對應(yīng)多個(gè)指揮協(xié)同關(guān)系；同時(shí)，指揮協(xié)同關(guān)系與平臺之間的對應(yīng)關(guān)系是多對多，即一個(gè)平臺可以被多個(gè)指揮協(xié)同關(guān)系調(diào)用，一個(gè)指揮協(xié)同關(guān)系也會調(diào)用多個(gè)平臺。

雷情概念集設(shè)計(jì)：雷達(dá)部門主要負(fù)責(zé)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)連網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的雷達(dá)保障、雷達(dá)編識號指派以及情報(bào)信息的標(biāo)識分配，是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的重要組成部分。雷情保障參數(shù)與作戰(zhàn)概念集中的指揮協(xié)同關(guān)系和通信概念集中的數(shù)據(jù)鏈組織文件均為一對一的關(guān)系。

通信概念集設(shè)計(jì)：通信部門主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈組織文件的形成，也是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的核心內(nèi)容。數(shù)據(jù)鏈組織文件與作戰(zhàn)概念集中的指揮協(xié)同關(guān)系是一對一的關(guān)系，即一個(gè)指揮協(xié)同關(guān)系對應(yīng)一份數(shù)據(jù)鏈組織文件；數(shù)據(jù)鏈設(shè)備和電臺設(shè)備與數(shù)據(jù)鏈組織文件的對應(yīng)關(guān)系均為多對一，即多個(gè)數(shù)據(jù)鏈設(shè)備和電臺設(shè)備對應(yīng)一份數(shù)據(jù)鏈組織文件，同時(shí)一份數(shù)據(jù)鏈組織文件對應(yīng)多個(gè)不同的數(shù)據(jù)鏈和電臺設(shè)備。

3.2 數(shù)據(jù)庫概念模型建立

數(shù)據(jù)庫建模是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的重要階段，其中的概念數(shù)據(jù)模型（Conceptual Data Model，CDM）是系統(tǒng)建模過程的關(guān)鍵階段。CDM可由E-R模型細(xì)化而建立，是對現(xiàn)實(shí)應(yīng)用實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的抽象表示，通常包含了與具體物理數(shù)據(jù)庫無關(guān)的數(shù)據(jù)對象［8］。分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)的主體是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，涉及的主要實(shí)體集有參加任務(wù)平臺以及數(shù)據(jù)鏈、電臺等設(shè)備，概念集按照部門分為3類：作戰(zhàn)概念集、通信概念集以及情電概念集。作戰(zhàn)概念集包括任務(wù)信息、參與任務(wù)的平臺集、指控、協(xié)同關(guān)系集；通信概念集包括數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)參數(shù)集；情電概念集包括指控信息。在PowerDesigner中建立的CDM如圖3所示。

圖3中，平臺、數(shù)據(jù)鏈設(shè)備、電臺設(shè)備3個(gè)模型屬于資源集，參與行動兵力表、任務(wù)信息表、指揮協(xié)同關(guān)系3個(gè)模型屬于作戰(zhàn)概念集，數(shù)據(jù)鏈組織文件屬于通信概念集，指控參數(shù)模型屬于情電概念集［9］。

3.3 數(shù)據(jù)庫物理模型建立

數(shù)據(jù)庫的物理數(shù)據(jù)模型（Physical Data Model， PDM）是根據(jù)概念數(shù)據(jù)模型生成的。PDM是以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS理論為基礎(chǔ)，將CDM中所建立的資源集合概念集生成相應(yīng)DBMS的SQL腳本，并依靠DBMS提供的完整性約束方案保證數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的完整性和一致性。分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃在PowerDesigner中建立的PDM如圖4所示：

以上為分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的物理數(shù)據(jù)模型，通過與需求結(jié)合可以看出：數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)能夠滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)的分布式需求，同時(shí)由PowerDesigner軟件保障了數(shù)據(jù)庫中存儲的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的完整性。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫儲存網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，既是實(shí)現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)鏈規(guī)劃系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是規(guī)劃方案重復(fù)利用的前提。本文以分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案為研究對象，研究了存儲方案的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求，通過PowerDesigner11軟件按照分布式要求設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的概念數(shù)據(jù)模型，并由概念數(shù)據(jù)模型生成了Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物理數(shù)據(jù)模型，理論上能夠滿足分布式戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的要求，為提高數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃效率和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案重復(fù)利用提供了方法和思路。

［1］駱光明.數(shù)據(jù)鏈——信息系統(tǒng)連接武器系統(tǒng)的捷徑［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

［2］呂娜.數(shù)據(jù)鏈理論與系統(tǒng)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［3］李宏智.多數(shù)據(jù)鏈聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃［J］.指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2013，4（2）：50-53.

［4］康文崢，盛亮.數(shù)據(jù)鏈組織運(yùn)用原則探析［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013，31（5）：15-19.

［5］姚文琳，王存剛，劉世棟，等.基于Oracle的分布式數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與技術(shù)進(jìn)行了研究［J］.計(jì)算機(jī)工程，2006，32（20）：89-91.

［6］金善來.基于柔性架構(gòu)的數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究［D］.武漢：海軍工程大學(xué)，2011.

［7］衛(wèi)澤.數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及評估研究［D］.武漢：海軍工程大學(xué)，2012.

［8］肖海蓉.基于PowerDesigner的員工醫(yī)療保險(xiǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2010，42（6）：189-191.

［9］周進(jìn)，張曦，劉宏波.基于OMNeT++的數(shù)據(jù)鏈分布式仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2013，41（5）:757-759.

Database Design in Distributed Net Programming of Tactical Data Link

ZHANG Xi1，2，WANG Yong-bin1，LIU Hong-bo1
（1.School of Electronic Engineering，Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China；2.Unit 91336 of PLA，Qinhuangdao 066326，China）

The Paper studies the distributed net programming process of tactical data link，on the basis of designing the system structure of the distributed net programming of tactical data link，it focus on the study of database designing of net programming of tactical data link.Through the analysis of database design requirements，the design method is put forward，and then according to their different responsibilities of departments，by analyzing the parameters of separation，combination of tactical data link，the net programming database implementation plan is designed.Finally the net programming database Physical Data Model（PDM）and Conceptual Data Model（CDM）is established by using PowerDesigner software.It can store the net programming of tactical data link content，at the same time，it meets the requirements of database storage scheme of distributed net programming.

tactical data link（TDL），distributed，database design，net program

TJ630

A

1002-0640（2015）10-0133-04

2014-09-15

2014-10-07

全軍軍事學(xué)研究生課題資助項(xiàng)目（2012 YJ-002-474）

張 曦（1987- ），男，山西介休人，碩士研究生。研究方向：軍事信息學(xué)。