DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)
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論文摘要：文章首先提出了DIS作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中輔助決策子系統(tǒng)的方案，然后給出系統(tǒng)的設計思想、軟硬件方案，并討論了關鍵技術。
1、前言
作戰(zhàn)指揮決策是作戰(zhàn)行動的基礎，正確的行動來源于正確的決策。軍事指揮決策的任務是定下決心和制定實現(xiàn)決心的行動計劃。其目的是提高軍隊指揮效能，最大限度發(fā)揮部隊的戰(zhàn)斗力。DIS作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)作為DIS作戰(zhàn)指揮手段的技術實現(xiàn)，是在現(xiàn)代作戰(zhàn)理論指導下，綜合運用現(xiàn)代電子信息技術和設備，與作戰(zhàn)指揮人員緊密結合，對部隊和武器實施指揮與控制的人機交互系統(tǒng)。
作為DIS作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)建設的一個重要方面，輔助決策為指揮員提供了擬制、評估、優(yōu)先作戰(zhàn)方案和保障方案，系統(tǒng)模擬、軍事重演、軍事專家系統(tǒng)等輔助決策的功能。
輔助決策系統(tǒng)以人工智能、軍事運籌學和信息處理技術作為工具，以數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)和數(shù)學模型為基礎，通過計算、推理和仿真等輔助手段來實現(xiàn)上述功能，以輔助指揮人員制定作戰(zhàn)方案，組織實施作戰(zhàn)指揮，并在平時借此完成作戰(zhàn)模擬和進行部隊訓練。
2、設計思想
為了適應部隊指揮作戰(zhàn)的需要，DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)應具有互操作性、資源共享、信息集成處理、分布式計算處理、安全保密及系統(tǒng)管理等多方面能力。系統(tǒng)設計的主要指導思想如下：
（1）實時性
輔助決策必須具有較高的實時性，表現(xiàn)為指揮員的指揮機關提供實時戰(zhàn)場態(tài)勢、敵我態(tài)勢，實時、準確地計算出決策依據(jù)要素和備選決策方案，以提高指揮員在作戰(zhàn)指揮中的快速反應能力。輔助決策的實時性要求使得在軟件設計上有時無法采用運算量大的優(yōu)化模型，或只能尋求簡化模型，以滿足必須的實時性。
（2）科學性
必須采用合理的輔助決策模型，才能保證態(tài)勢要素、威脅要素、決策要素的分析估計結果的科學性，成為指揮員決策的依據(jù)。輔助決策模型大約分為情報分析、資源分配和作戰(zhàn)三類模型。
（3）可擴充性
隨著作戰(zhàn)樣式和方式的不斷變化，輔助決策采用的手段和方法也應相應地變化，滿足作戰(zhàn)決策和指揮的需要。由于作戰(zhàn)和技術體制的變化，輔助決策的范圍也會不斷變化，要求具有適應輔助決策范圍變化的能力。所以，一個完整的輔助決策系統(tǒng)具有可擴充性。可擴充性包括兩方面的內(nèi)容：方案庫的擴充和模型的擴充。方案庫的擴充，提供作戰(zhàn)方法的擴充手段，模型的擴充適應輔助決策范圍變化和完善輔助決策體制，滿足作戰(zhàn)需要。
（4）人機交互性
電腦不能代替人腦，輔助決策不能取代人工決策，決策活動本身是由人來完成的。在許多場合只是需要借助電腦中的某些知識，而最終用人的智慧進行決策，所以，所有的輔助決策系統(tǒng)都應具有良好的人機交互能力，協(xié)調(diào)人腦和電腦的工作，完成人腦和電腦的溝通。
3、主要功能
系統(tǒng)能根據(jù)作戰(zhàn)任務、空情、裝備部署及作戰(zhàn)能力等情況，根據(jù)作戰(zhàn)指揮原則、條令條例等規(guī)則對作戰(zhàn)預案進行分析與仿真，選擇最優(yōu)方案供指揮員決策。輔助決策系統(tǒng)提供以下幾大功能模塊：
（1）情報決策（情況判斷）
其基本任務是適時收集戰(zhàn)場情報，優(yōu)化配置情報力量，對采集的信息進行分析綜合，判斷敵方的戰(zhàn)略或戰(zhàn)術意圖，預測敵方的行動方案及作戰(zhàn)步驟、目標劃分和威脅估計，為指揮員決策提供可靠的依據(jù)，如進行威脅估計、敵情綜合、戰(zhàn)態(tài)評估、作戰(zhàn)過程復現(xiàn)和戰(zhàn)后綜合評價等。情報決策包括：
戰(zhàn)略預測：主要是預測敵方戰(zhàn)略意圖、主要戰(zhàn)役方向、總攻擊時間和戰(zhàn)略預備隊配置情況等；戰(zhàn)術預測：綜合雷達、無線電技術偵察、監(jiān)視衛(wèi)星和技術文件等情報源信息，預測敵方空中機群和地面集群的行動企圖、攻擊目標、攻擊手段等；武器攻擊預測：預測目標的性質(zhì)（如飛機、導彈、艦船等）、攻擊地點、攻擊手段（如空降、常規(guī)轟炸、核攻擊等）、攻擊任務和目標（如偵察、轟炸、偷襲、護航等）。
（2）組織決策
其任務是根據(jù)預定目標和作戰(zhàn)任務，對現(xiàn)有人員、武器、裝備進行科學編組，使之發(fā)揮最大作用，如確定編制體制，人員配備，戰(zhàn)斗編成，兵力剖分，陣地布防和優(yōu)化配置情報、通信、筑城、航空等各種戰(zhàn)斗實體和保障實體。
（3）戰(zhàn)斗決策（定下決心）
其基本任務是根據(jù)上級意圖，敵情及我情，考察地形、氣象等環(huán)境因素的影響，確定自己的行動目標，制定戰(zhàn)備等級，明確主要作戰(zhàn)方向，部署兵力兵器，確定作戰(zhàn)模式，規(guī)定部隊任務，組織協(xié)同保障等。
4、技術方案
4.1系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)采用三層客戶(服務器服務模式，如圖1。通過分開客戶端、數(shù)據(jù)服務器和應用服務器，把各應用子系統(tǒng)之間的共享數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)服務器上，來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理，以保證共享數(shù)據(jù)的可靠性、一致性和安全性。各個應用子系統(tǒng)則在一個或多個應用服務器上加以實現(xiàn)，實行分布管理。各應用服務器一方面是數(shù)據(jù)服務器的客戶機，另一方面又是該應用的諸客戶機的服務器。
該系統(tǒng)通過OASOracleApplicationServer)來實現(xiàn)三層結構中應用服務器的功能，OAS是一個以插件為基礎的應用環(huán)境，采用三層體系結構：HTTP監(jiān)聽層、OAS層和應用層。其中HTTP監(jiān)聽層是由監(jiān)聽Listener）、適配器接口（AdapterInterface）和分配器組成。OAS層是當處理請求時，為調(diào)用應用提供資源管理。應用層包括應用Cartridge和CartridgeServer.一個Cartridge.由執(zhí)行應用邏輯的代碼和使其定位于應用邏輯的配置數(shù)據(jù)組成。例如，PL/SQLCartridge包含的代碼可以使其與Oracle.數(shù)據(jù)庫連接，并且可以執(zhí)行數(shù)據(jù)庫中的PL/SQL存儲過程。DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)的結構圖如圖2所示。
該系統(tǒng)包括的子系統(tǒng)：作戰(zhàn)靜(動態(tài)資料管理子系統(tǒng)、作戰(zhàn)預案想定子系統(tǒng)、作戰(zhàn)實施管理子系統(tǒng)、作戰(zhàn)方案論證子系統(tǒng)等。
4.2軟件結構
輔助決策系統(tǒng)采用一個三部件結構，包括對話部件、數(shù)據(jù)部件和模型部件。該軟件主要作為作戰(zhàn)研究、戰(zhàn)前部署、預案擬制使用的輔助決策軟件，為指揮員提供作戰(zhàn)研究，全面掌握情況，合理進行資源分配、部隊部署、優(yōu)化配置的工具，具有全面、嚴密、準確的特點。該軟件的創(chuàng)新點就是在標準輔助決策軟件的基礎上，加上了對數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)開采的支撐能力。結構如圖3所示。
4.3關鍵技術
有關輔助決策涉及的較為復雜的戰(zhàn)術理論、作戰(zhàn)模型和數(shù)據(jù)處理技術，建立良好的數(shù)學模型，選擇優(yōu)化的算法實現(xiàn)是完成相關功能的關鍵技術問題。
4.3.1數(shù)據(jù)庫的設計
在輔助決策系統(tǒng)中，各功能子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享是中心問題。該軟件平臺選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是Oracle8.1.6EnterpriseEditiononNT，三層應用服務器是OracleApplicationServeronNT，數(shù)據(jù)庫訪問工具是SQL/PLUS可以用命令方式訪問本地或遠程數(shù)據(jù)庫。應用軟件開發(fā)工具為MicrosoftVisualC++6.0，通過ODBC實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的接口。
該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計的任務是在Oracle8i所提供的RDBMS的支持下，按照系統(tǒng)應用功能的要求設計一個結構合理、使用效率較高的數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，包含兩方面的內(nèi)容：一是數(shù)據(jù)設計，即設計數(shù)據(jù)庫框架或數(shù)據(jù)庫結構；二是物理設計，即設計數(shù)據(jù)庫應用子系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫管理及維護子系統(tǒng)和信息查詢子系統(tǒng)）。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫被分為以下幾個專用數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)運行狀態(tài)庫、情報數(shù)據(jù)庫、部隊管理數(shù)據(jù)庫、作戰(zhàn)綜合數(shù)據(jù)庫、圖形圖像庫和資源數(shù)據(jù)庫等等。
有關數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)庫設計、動態(tài)數(shù)據(jù)庫存儲管理、信息查詢、信息、信息分發(fā)、三層結構應用服務、空間數(shù)據(jù)庫管理、遠程數(shù)據(jù)庫調(diào)用、數(shù)據(jù)庫安全性、恢復備份等是數(shù)據(jù)庫設計管理中的重要技術問題。在設計數(shù)據(jù)庫時應考慮到數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性、并發(fā)控制、恢復、后備等多方面的因素，從而使系統(tǒng)方便地、及時地、準確地獲取所需信息。
另外，在某些時候，當用戶在讀取、保存、打印與數(shù)據(jù)維護時不需要顯示數(shù)據(jù)，這時候該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)倉庫來解決此問題。數(shù)據(jù)倉庫本身是一個看不到的對象。當人們需要使用它時，首先聲明數(shù)據(jù)倉庫的參考變量，然后利用程序建立一個數(shù)據(jù)倉庫的實例。
//聲明數(shù)據(jù)倉庫變量
DataStoreids_mystore
Ids_mystore=createDataStore
最后指定一個數(shù)據(jù)窗口對象跟它結合，可以設置交易對象讀取數(shù)據(jù)并且與其它的數(shù)據(jù)窗口或是與數(shù)據(jù)倉庫共享數(shù)據(jù)。
4.3.2推理模塊的建立
推理模塊的質(zhì)量和效率不僅依賴于所采用的求解方法（如匹配方法、不確定性的傳遞方法等），而且還依賴于求解問題的策略，即推理的控制策略。推理的控制策略主要包括推理方向、搜索策略、沖突消解策略、求解策略及限制策略等。因此研究如何在計算機上實現(xiàn)推理的控制策略是輔助決策系統(tǒng)的一個關鍵問題。
推理模塊的設計采用MicrosoftVisualC++6.0實現(xiàn)各種所需算法，程序采用結構化程序設計，程序模塊具有良好的輸入/輸出接口。
推理模塊中用到基于案例的推理方法、層次分析法（AHP）、模糊排序法、模糊多屬性決策方法和模糊綜合判斷法等多屬性決策（MCDM）求解方法。其中重點采用AHP和模糊綜合判斷法。
4.3.3人機界面的設計
總體程序的人機界面的設計采用MicrosoftVisualC++6.0集成開發(fā)環(huán)境提供的各種Windows標準控件，采用下拉式菜單設計與多窗口顯示，便于請求和響應。設定數(shù)據(jù)時，可用對話方式鍵入，亦可調(diào)用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)文件輸入。下面圖4是輔助決策系統(tǒng)中戰(zhàn)斗部署的人機界面。
仿真演示臺建立在SGI工作站上，采用Mutigen-Paradigm公司的三維建模工具MutiGenCreator建模，并用場景管理和描述工具Vega完成實時視覺模擬。在該模擬訓練系統(tǒng)中，需要進行大量的信息傳輸。系統(tǒng)采用了MicrosoftVisualC++語言完成通信模塊的設計。
為使該模擬訓練系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)一致地模擬演示，必須建立良好的網(wǎng)絡運行環(huán)境，選用優(yōu)良的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，實現(xiàn)可靠的通信功能。Windows2000/NT是一個具有網(wǎng)絡高級管理和訪問的操作系統(tǒng)，可方便地用于建立一個對等的局域網(wǎng)。但是Windows操作系統(tǒng)只能提供操作系統(tǒng)級的網(wǎng)絡通信功能，不能提供進程或應用程序內(nèi)部的網(wǎng)絡通信功能，而系統(tǒng)中的信息傳輸要求在程序內(nèi)部進行，必須通過編程才能實現(xiàn)系統(tǒng)中信號傳遞的要求。為此，筆者決定在網(wǎng)絡協(xié)議的基礎上開發(fā)通信程序。TCP/IP協(xié)議是目前最流行、使用最安全的網(wǎng)絡協(xié)議之一。同時，它給用戶提供了開發(fā)網(wǎng)絡應用程序的接口，使應用程序開發(fā)者能夠設計出高性能的網(wǎng)絡程序。因此，筆者選用TCP/IP協(xié)議作為Windows系統(tǒng)的默認協(xié)議，并利用它提供的WindowsSockets/規(guī)范開發(fā)筆者的網(wǎng)絡通信程序。
該項目進行了DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)框架的研究，已經(jīng)具有某型導彈車、連指揮車和某自行高炮等虛擬實體。其中某型導彈車具備導彈的發(fā)射、導彈頭體分離、子彈拋灑等戰(zhàn)術動作。在視景上，將SGI550超級圖形工作站配以大屏幕投影儀產(chǎn)生大屏幕立體畫面，在仿真運行過程中，實時顯示三維虛擬戰(zhàn)場環(huán)境和戰(zhàn)斗景象，給人以身臨其境的效果，實現(xiàn)了仿真結果的可視化，并解決了目標實體的靈活設置、三維戰(zhàn)場實時顯示、特殊效果的實時渲染等關鍵技術。
5結論
系統(tǒng)開發(fā)分為三步：首先經(jīng)過科學分析、嚴密論證確定系統(tǒng)研制方案，并進行關鍵技術的預研；第二，進行DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策分析系統(tǒng)的初步研制，并不斷改進直至滿足設計要求；第三，根據(jù)DIS作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的統(tǒng)一要求，增加和完善系統(tǒng)的功能。目前DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)已經(jīng)具備基本功能，有待進一步完善。整個系統(tǒng)在實際應用中可從輸入、輸出、作戰(zhàn)指揮等方面模擬裝備配置，對于提高人員素質(zhì)和部隊作戰(zhàn)能力起著重要作用。
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