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(shè)計(jì)思想、軟硬件方案，并討論了關(guān)鍵技術(shù)。
1、前言
作戰(zhàn)指揮決策是作戰(zhàn)行動(dòng)的基礎(chǔ)，正確的行動(dòng)來源于正確的決策。軍事指揮決策的任務(wù)是定下決心和制定實(shí)現(xiàn)決心的行動(dòng)計(jì)劃。其目的是提高軍隊(duì)指揮效能，最大限度發(fā)揮部隊(duì)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(shù)實(shí)現(xiàn)，是在現(xiàn)代作戰(zhàn)理論指導(dǎo)下，綜合運(yùn)用現(xiàn)代電子信息技術(shù)和設(shè)備，與作戰(zhàn)指揮人員緊密結(jié)合，對(duì)部隊(duì)和武器實(shí)施指揮與控制的人機(jī)交互系統(tǒng)。
作為DIS作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)建設(shè)的一個(gè)重要方面，輔助決策為指揮員提供了擬制、評(píng)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(yùn)籌學(xué)和信息處理技術(shù)作為工具，以數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)和數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過計(jì)算、推理和仿真等輔助手段來實(shí)現(xiàn)上述功能，以輔助指揮人員制定作戰(zhàn)方案，組織實(shí)施作戰(zhàn)指揮，并在平時(shí)借此完成作戰(zhàn)模擬和進(jìn)行部隊(duì)訓(xùn)練。
2、設(shè)計(jì)思想
為了適應(yīng)部隊(duì)指揮作戰(zhàn)的需要，DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)應(yīng)具有互操作性、資源共享、信息集成處理、分布式計(jì)算處理、安全保密及系統(tǒng)管理等多方面能力。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要指導(dǎo)思想如下：
（1）實(shí)時(shí)性
輔助決策必須具有較高的實(shí)時(shí)性，表現(xiàn)為指揮員的指揮機(jī)關(guān)提供實(shí)時(shí)戰(zhàn)場態(tài)勢、敵我態(tài)勢，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地計(jì)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(yīng)能力。輔助決策的實(shí)時(shí)性要求使得在軟件設(shè)計(jì)上有時(shí)無法采用運(yùn)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(shí)時(shí)性。
（2）科學(xué)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(jì)結(jié)果的科學(xué)性，成為指揮員決策的依據(jù)。輔助決策模型大約分為情報(bào)分析、資源分配和作戰(zhàn)三類模型。
（3）可擴(kuò)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(yīng)相應(yīng)地變化，滿足作戰(zhàn)決策和指揮的需要。由于作戰(zhàn)和技術(shù)體制的變化，輔助決策的范圍也會(huì)不斷變化，要求具有適應(yīng)輔助決策范圍變化的能力。所以，一個(gè)完整的輔助決策系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性?？蓴U(kuò)充性包括兩方面的內(nèi)容：方案庫的擴(kuò)充和模型的擴(kuò)充。方案庫的擴(kuò)充，提供作戰(zhàn)方法的擴(kuò)充手段，模型的擴(kuò)充適應(yīng)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(jī)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(dòng)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(shí)，而最終用人的智慧進(jìn)行決策，所以，所有的輔助決策系統(tǒng)都應(yīng)具有良好的人機(jī)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(wù)、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(duì)作戰(zhàn)預(yù)案進(jìn)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(bào)決策（情況判斷）
其基本任務(wù)是適時(shí)收集戰(zhàn)場情報(bào)，優(yōu)化配置情報(bào)力量，對(duì)采集的信息進(jìn)行分析綜合，判斷敵方的戰(zhàn)略或戰(zhàn)術(shù)意圖，預(yù)測敵方的行動(dòng)方案及作戰(zhàn)步驟、目標(biāo)劃分和威脅估計(jì)，為指揮員決策提供可靠的依據(jù)，如進(jìn)行威脅估計(jì)、敵情綜合、戰(zhàn)態(tài)評(píng)估、作戰(zhàn)過程復(fù)現(xiàn)和戰(zhàn)后綜合評(píng)價(jià)等。情報(bào)決策包括：
戰(zhàn)略預(yù)測：主要是預(yù)測敵方戰(zhàn)略意圖、主要戰(zhàn)役方向、總攻擊時(shí)間和戰(zhàn)略預(yù)備隊(duì)配置情況等；戰(zhàn)術(shù)預(yù)測：綜合雷達(dá)、無線電技術(shù)偵察、監(jiān)視衛(wèi)星和技術(shù)文件等情報(bào)源信息，預(yù)測敵方空中機(jī)群和地面集群的行動(dòng)企圖、攻擊目標(biāo)、攻擊手段等；武器攻擊預(yù)測：預(yù)測目標(biāo)的性質(zhì)（如飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船等）、攻擊地點(diǎn)、攻擊手段（如空降、常規(guī)轟炸、核攻擊等）、攻擊任務(wù)和目標(biāo)（如偵察、轟炸、偷襲、護(hù)航等）。
（2）組織決策
其任務(wù)是根據(jù)預(yù)定目標(biāo)和作戰(zhàn)任務(wù)，對(duì)現(xiàn)有人員、武器、裝備進(jìn)行科學(xué)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(bào)、通信、筑城、航空等各種戰(zhàn)斗實(shí)體和保障實(shí)體。
（3）戰(zhàn)斗決策（定下決心）
其基本任務(wù)是根據(jù)上級(jí)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(dòng)目標(biāo)，制定戰(zhàn)備等級(jí)，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(duì)任務(wù)，組織協(xié)同保障等。
4、技術(shù)方案
4.1系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)采用三層客戶(服務(wù)器服務(wù)模式，如圖1。通過分開客戶端、數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器，把各應(yīng)用子系統(tǒng)之間的共享數(shù)據(jù)集中到數(shù)據(jù)服務(wù)器上，來實(shí)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(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)則在一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器上加以實(shí)現(xiàn)，實(shí)行分布管理。各應(yīng)用服務(wù)器一方面是數(shù)據(jù)服務(wù)器的客戶機(jī)，另一方面又是該應(yīng)用的諸客戶機(jī)的服務(wù)器。
該系統(tǒng)通過OASOracleApplicationServer)來實(shí)現(xiàn)三層結(jié)構(gòu)中應(yīng)用服務(wù)器的功能，OAS是一個(gè)以插件為基礎(chǔ)的應(yīng)用環(huán)境，采用三層體系結(jié)構(gòu)：HTTP監(jiān)聽層、OAS層和應(yīng)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(dāng)處理請(qǐng)求時(shí)，為調(diào)用應(yīng)用提供資源管理。應(yīng)用層包括應(yīng)用Cartridge和CartridgeServer.一個(gè)Cartridge.由執(zhí)行應(yīng)用邏輯的代碼和使其定位于應(yīng)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(chǔ)過程。DIS作戰(zhàn)指揮輔助決策系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
該系統(tǒng)包括的子系統(tǒng)：作戰(zhàn)靜(動(dòng)態(tài)資料管理子系統(tǒng)、作戰(zhàn)預(yù)案想定子系統(tǒng)、作戰(zhàn)實(shí)施管理子系統(tǒng)、作戰(zhàn)方案論證子系統(tǒng)等。
4.2軟件結(jié)構(gòu)
輔助決策系統(tǒng)采用一個(gè)三部件結(jié)構(gòu)，包括對(duì)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(yù)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(jìn)行資源分配、部隊(duì)部署、優(yōu)化配置的工具，具有全面、嚴(yán)密、準(zhǔn)確的特點(diǎn)。該軟件的創(chuàng)新點(diǎn)就是在標(biāo)準(zhǔn)輔助決策軟件的基礎(chǔ)上，加上了對(duì)數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)開采的支撐能力。結(jié)構(gòu)如圖3所示。
4.3關(guān)鍵技術(shù)
有關(guān)輔助決策涉及的較為復(fù)雜的戰(zhàn)術(shù)理論、作戰(zhàn)模型和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，建立良好的數(shù)學(xué)模型，選擇優(yōu)化的算法實(shí)現(xiàn)是完成相關(guān)功能的關(guān)鍵技術(shù)問題。
4.3.1數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)
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(tái)選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是Oracle8.1.6EnterpriseEditiononNT，三層應(yīng)用服務(wù)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用軟件開發(fā)工具為MicrosoftVisualC++6.0，通過ODBC實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的接口。
該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的任務(wù)是在Oracle8i所提供的RDBMS的支持下，按照系統(tǒng)應(yīng)用功能的要求設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、使用效率較高的數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，包含兩方面的內(nèi)容：一是數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫框架或數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；二是物理設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用子系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫管理及維護(hù)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(gè)專用數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)庫、情報(bào)數(shù)據(jù)庫、部隊(duì)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(guān)數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)管理、信息查詢、信息、信息分發(fā)、三層結(jié)構(gòu)應(yīng)用服務(wù)、空間數(shù)據(jù)庫管理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫調(diào)用、數(shù)據(jù)庫安全性、恢復(fù)備份等是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)管理中的重要技術(shù)問題。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫時(shí)應(yīng)考慮到數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性、并發(fā)控制、恢復(fù)、后備等多方面的因素，從而使系統(tǒng)方便地、及時(shí)地、準(zhǔn)確地獲取所需信息。
另外，在某些時(shí)候，當(dāng)用戶在讀取、保存、打印與數(shù)據(jù)維護(hù)時(shí)不需要顯示數(shù)據(jù)，這時(shí)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(gè)看不到的對(duì)象。當(dāng)人們需要使用它時(shí)，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(gè)數(shù)據(jù)倉庫的實(shí)例。
//聲明數(shù)據(jù)倉庫變量
DataStoreids_mystore
Ids_mystore=createDataStore
最后指定一個(gè)數(shù)據(jù)窗口對(duì)象跟它結(jié)合，可以設(shè)置交易對(duì)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(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)推理的控制策略是輔助決策系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵問題。
推理模塊的設(shè)計(jì)采用MicrosoftVisualC++6.0實(shí)現(xiàn)各種所需算法，程序采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，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(diǎn)采用AHP和模糊綜合判斷法。
4.3.3人機(jī)界面的設(shè)計(jì)
總體程序的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)采用MicrosoftVisualC++6.0集成開發(fā)環(huán)境提供的各種Windows標(biāo)準(zhǔn)控件，采用下拉式菜單設(shè)計(jì)與多窗口顯示，便于請(qǐng)求和響應(yīng)。設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)，可用對(duì)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(jī)界面。
仿真演示臺(tái)建立在SGI工作站上，采用Mutigen-Paradigm公司的三維建模工具M(jìn)utiGenCreator建模，并用場景管理和描述工具Vega完成實(shí)時(shí)視覺模擬。在該模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中，需要進(jìn)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(shè)計(jì)。
為使該模擬訓(xùn)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(luò)運(yùn)行環(huán)境，選用優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可靠的通信功能。Windows2000/NT是一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)高級(jí)管理和訪問的操作系統(tǒng)，可方便地用于建立一個(gè)對(duì)等的局域網(wǎng)。但是Windows操作系統(tǒng)只能提供操作系統(tǒng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信功能，不能提供進(jìn)程或應(yīng)用程序內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)通信功能，而系統(tǒng)中的信息傳輸要求在程序內(nèi)部進(jìn)行，必須通過編程才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中信號(hào)傳遞的要求。為此，筆者決定在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)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(luò)協(xié)議之一。同時(shí)，它給用戶提供了開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的接口，使應(yīng)用程序開發(fā)者能夠設(shè)計(jì)出高性能的網(wǎng)絡(luò)程序。因此，筆者選用TCP/IP協(xié)議作為Windows系統(tǒng)的默認(rèn)協(xié)議，并利用它提供的WindowsSockets/規(guī)范開發(fā)筆者的網(wǎng)絡(luò)通信程序。
該項(xiàng)目進(jìn)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(dǎo)彈車、連指揮車和某自行高炮等虛擬實(shí)體。其中某型導(dǎo)彈車具備導(dǎo)彈的發(fā)射、導(dǎo)彈頭體分離、子彈拋灑等戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作。在視景上，將SGI550超級(jí)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(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)了仿真結(jié)果的可視化，并解決了目標(biāo)實(shí)體的靈活設(shè)置、三維戰(zhàn)場實(shí)時(shí)顯示、特殊效果的實(shí)時(shí)渲染等關(guān)鍵技術(shù)。
5結(jié)論
系統(tǒng)開發(fā)分為三步：首先經(jīng)過科學(xué)分析、嚴(yán)密論證確定系統(tǒng)研制方案，并進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研；第二，進(jìn)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(jìn)直至滿足設(shè)計(jì)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(jìn)一步完善。整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中可從輸入、輸出、作戰(zhàn)指揮等方面模擬裝備配置，對(duì)于提高人員素質(zhì)和部隊(duì)作戰(zhàn)能力起著重要作用。
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