指控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺設(shè)計

王 健，王 薇，王 斐，解 彪，劉 健

（北方自動控制技術(shù)研究所，太原 030006）

0 引言

信息化條件下的作戰(zhàn)，為了使得對戰(zhàn)場態(tài)勢的感知更加準確，運用了多種信息化技術(shù)手段，也使得戰(zhàn)場數(shù)據(jù)呈現(xiàn)來源廣泛、數(shù)量龐大、更新迅速等新的特點［1］。美軍認為當前信息化作戰(zhàn)的根本目標是奪取“信息優(yōu)勢”，不僅包括有效地阻止敵對方獲取信息數(shù)據(jù)，還包括高效地采集、處理、傳遞和利用有效信息［2］。各級指揮員在獲取大量作戰(zhàn)信息的同時，快速準確地提取和加工有效信息，并科學地利用有利的信息和知識來進行戰(zhàn)場指揮決策，成為突出且亟待解決的問題［3］。目前，國內(nèi)的指控裝備只能在作戰(zhàn)通信時，按需存儲指揮報文類數(shù)據(jù)，采集的信息數(shù)據(jù)具有單一性［4］；其次，保存的信息數(shù)據(jù)具有原始性，沒有全面地分析數(shù)據(jù)情報及指揮命令，不能有效地掌控和保存作戰(zhàn)時完整的戰(zhàn)場情況［5］；再次，指控裝備對所存儲信息數(shù)據(jù)的處理也基本停留在單一類型、單一作戰(zhàn)單元數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)查詢階段［6］，并未對指揮信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行全面的融合和關(guān)聯(lián)分析，造成對戰(zhàn)場情況的感知不夠準確，不足以支撐戰(zhàn)后的過程重演和故障分析。

1 數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺硬件設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺的硬件部分為數(shù)據(jù)采集裝置，由處理器模塊、存儲模塊、功能模塊和交換模塊等4 部分組成。主要完成數(shù)據(jù)的采集、存儲等工作，并將采集到的音視頻和報文信息提供給數(shù)據(jù)分析管理軟件，以便進行數(shù)據(jù)分析、重演和評估分析。數(shù)據(jù)采集平臺的組成框圖如圖1 所示。

1.2 應(yīng)用場景分析

數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺可部署在指揮控制系統(tǒng)各類新老裝備上，具有較強的兼容性，作為指揮控制系統(tǒng)的“黑匣子”裝備，通過接入車內(nèi)局域網(wǎng)完成車內(nèi)及車際通信數(shù)據(jù)的采集、存儲等工作，并將采集到的音視頻和非格式化數(shù)據(jù)提供給應(yīng)用軟件，以便進行數(shù)據(jù)分析、過程重演和評估分析。數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺的應(yīng)用場景如圖2 所示。

2 數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺軟件采用模塊化設(shè)計思想，將數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯解耦分離。數(shù)據(jù)采用專有任務(wù)方式進行分析處理，業(yè)務(wù)邏輯采用Java 技術(shù)+存儲過程方式實現(xiàn)。數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺軟件由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)解析模塊和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析模塊3 部分組成。

圖1 數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺硬件設(shè)計框圖

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)采集模塊主要負責實現(xiàn)指揮控制信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、過濾和去重。其中數(shù)據(jù)采集是利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)層所有數(shù)據(jù)的獲?。粩?shù)據(jù)過濾是指增加特定的過濾機制實現(xiàn)指定協(xié)議、數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)目的等的過濾；數(shù)據(jù)去重是將由于兩次端口鏡像產(chǎn)生的重復(fù)數(shù)據(jù)包進行去重處理。數(shù)據(jù)采集模塊的工作流程如下頁圖3 所示。

2.2 數(shù)據(jù)解析模塊設(shè)計

數(shù)據(jù)解析模塊的設(shè)計采用多維遞進解析模式，分別解析參考模型各層的協(xié)議首部，這種方法可以有效地提高數(shù)據(jù)解析的效率。經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊過濾后，僅保留網(wǎng)絡(luò)層符合IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)包，在數(shù)據(jù)解析模塊中先進行協(xié)議的逐層解析，最后再進行底層數(shù)據(jù)的具體解析。數(shù)據(jù)解析模塊工作流程圖如圖4 所示。

圖2 數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺應(yīng)用場景

圖3 數(shù)據(jù)采集模塊工作流程圖

2.3 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析模塊設(shè)計

關(guān)聯(lián)分析主要對作戰(zhàn)時各作戰(zhàn)單元指控裝備間的通信數(shù)據(jù)進行綜合，分析判斷數(shù)據(jù)傳輸過程。關(guān)聯(lián)分析的過程包括在戰(zhàn)爭演習結(jié)束后將多個數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺采集的數(shù)據(jù)按一定條件導入到本地，進行不同條件內(nèi)容下的相互之間的關(guān)聯(lián)分析以及最終關(guān)聯(lián)結(jié)果的展現(xiàn)。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析模塊流程圖如圖5 所示。

3 測試結(jié)果

圖4 數(shù)據(jù)解析模塊工作流程圖

圖5 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析模塊流程圖

搭建指揮控制系統(tǒng)車內(nèi)局域網(wǎng)環(huán)境，包括兩個及以上裝有某旅指揮控制系統(tǒng)軟件的不同角色席位、車通控制系統(tǒng)、車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)攝像系統(tǒng)，模擬真實作戰(zhàn)環(huán)境下指揮車內(nèi)部及車間通信系統(tǒng)，測試數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺在復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境中各類數(shù)據(jù)（包括報文類、音頻類、視頻類數(shù)據(jù)）的采集解析及關(guān)聯(lián)分析情況。測試結(jié)果如圖6 所示。

圖6 測試結(jié)果

測試結(jié)果表明，指控信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺可以采集指控系統(tǒng)內(nèi)大量的指揮控制報文及音視頻等異構(gòu)數(shù)據(jù)，并且可以準確地解析出原始的報文及會話數(shù)據(jù)，同時通過音視頻的正常播放，測試了數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺采集數(shù)據(jù)的完整性。

4 結(jié)論

本文面向未來戰(zhàn)場，通過研究相關(guān)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了指控裝備信息數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺。實際測試表明，指控裝備信息數(shù)據(jù)解析關(guān)聯(lián)平臺數(shù)據(jù)采集完整，戰(zhàn)場數(shù)據(jù)解析準確，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析完整可靠，可穩(wěn)定有效地應(yīng)用于指揮控制領(lǐng)域，為指揮員在復(fù)雜戰(zhàn)場條件下決策提供數(shù)據(jù)支撐。