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DIS作战指挥辅助决策系统的实现

　　论文关键词：DIS 作战指挥 辅助决策
　　论文摘要：文章首先提出了DIS作战指挥系统中辅助决策子系统的方案，然后给出系统的设计思想、软硬件方案，并讨论了关键技术。
　　1、前言
　　作战指挥决策是作战行动的基础，正确的行动来源于正确的决策。军事指挥决策的任务是定下决心和制定实现决心的行动计划。其目的是提高军队指挥效能，最大限度发挥部队的战斗力。DIS作战指挥系统作为DIS作战指挥手段的技术实现，是在现代作战理论指导下，综合运用现代电子信息技术和设备，与作战指挥人员紧密结合，对部队和武器实施指挥与控制的人机交互系统。
　　作为DIS作战指挥系统建设的一个重要方面，辅助决策为指挥员提供了拟制、评估、优先作战方案和保障方案，系统模拟、军事重演、军事专家系统等辅助决策的功能。
　　辅助决策系统以人工智能、军事运筹学和信息处理技术作为工具，以数据库、专家系统和数学模型为基础，通过计算、推理和仿真等辅助手段来实现上述功能，以辅助指挥人员制定作战方案，组织实施作战指挥，并在平时借此完成作战模拟和进行部队训练。
　　2、设计思想
　　为了适应部队指挥作战的需要，DIS作战指挥辅助决策系统应具有互操作性、资源共享、信息集成处理、分布式计算处理、安全保密及系统管理等多方面能力。系统设计的主要指导思想
　　实时性
　　辅助决策必须具有较高的实时性，表现为指挥员的指挥机关提供实时战场态势、敌我态势，实时、准确地计算出决策依据要素和备选决策方案，以提高指挥员在作战指挥中的快速反应能力。辅助决策的实时性要求使得在软件设计上有时无法采用运算量大的优化模型，或只能寻求简化模型，以满足必须的实时性。
　　科学性
　　必须采用合理的辅助决策模型，才能保证态势要素、威胁要素、决策要素的分析估计结果的科学性，成为指挥员决策的依据。辅助决策模型大约分为情报分析、资源分配和作战三类模型。
　　可扩充性
　　随着作战样式和方式的不断变化，辅助决策采用的手段和方法也应相应地变化，满足作战决策和指挥的需要。由于作战和技术体制的变化，辅助决策的范围也会不断变化，要求具有适应辅助决策范围变化的能力。所以，一个完整的辅助决策系统具有可扩充性。可扩充性包括两方面的内容：方案库的扩充和模型的扩充。方案库的扩充，提供作战方法的扩充手段，模型的扩充适应辅助决策范围变化和完善辅助决策体制，满足作战需要。
　　人机交互性
　　电脑不能代替人脑，辅助决策不能取代人工决策，决策活动本身是由人来完成的。在许多场合只是需要借助电脑中的某些知识，而最终用人的智慧进行决策，所以，所有的辅助决策系统都应具有良好的人机交互能力，协调人脑和电脑的工作，完成人脑和电脑的沟通。
　　3、主要功能
　　系统能根据作战任务、空情、装备部署及作战能力等情况，根据作战指挥原则、条令条例等规则对作战预案进行分析与仿真，选择最优方案供指挥员决策。辅助决策系统提供以下几大功能模块
　　情报决策
　　其基本任务是适时收集战场情报，优化配置情报力量，对采集的信息进行分析综合，判断敌方的战略或战术意图，预测敌方的行动方案及作战步骤、目标划分和威胁估计，为指挥员决策提供可靠的依据，如进行威胁估计、敌情综合、战态评估、作战过程复现和战后综合评价等。情报决策包括
　　战略预测：主要是预测敌方战略意图、主要战役方向、总攻击时间和战略预备队配置情况等；战术预测：综合雷达、无线电技术侦察、监视卫星和技术文件等情报源信息，预测敌方空中机群和地面集群的行动企图、攻击目标、攻击手段等；武器攻击预测：预测目标的性质、攻击地点、攻击手段、攻击任务和目标。
　　组织决策
　　其任务是根据预定目标和作战任务，对现有人员、武器、装备进行科学编组，使之发挥最大作用，如确定编制体制，人员配备，战斗编成，兵力剖分，阵地布防和优化配置情报、通信、筑城、航空等各种战斗实体和保障实体。
　　战斗决策
　　其基本任务是根据上级意图，敌情及我情，考察地形、气象等环境因素的影响，确定自己的行动目标，制定战备等级，明确主要作战方向，部署兵力兵器，确定作战模式，规定部队任务，组织协同保障等。
　　4、技术方案
　　系统组成
　　该系统采用三层客户(服务器服务模式，如图1。通过分开客户端、数据服务器和应用服务器，把各应用子系统之间的共享数据集中到数据服务器上，来实现数据的集中管理，以保证共享数据的可靠性、一致性和安全性。各个应用子系统则在一个或多个应用服务器上加以实现，实行分布管理。各应用服务器一方面是数据服务器的客户机，另一方面又是该应用的诸客户机的服务器。
　　该系统通过OAS Oracle Application Server )来实现三层结构中应用服务器的功能，OAS是一个以插件为基础的应用环境，采用三层体系结构：HTTP监听层、OAS层和应用层。其中HTTP监听层是由监听Listener）、适配器接口和分配器组成。OAS层是当处理请求时，为调用应用提供资源管理。应用层包括应用Cartridge和Cartridge Server.一个Cartridge.由执行应用逻辑的代码和使其定位于应用逻辑的配置数据组成。例如，PL/SQL Cartridge包含的代码可以使其与Oracle.数据库连接，并且可以执行数据库中的PL/SQL存储过程。DIS作战指挥辅助决策系统的结构图如图2所示。
　　该系统包括的子系统：作战静(动态资料管理子系统、作战预案想定子系统、作战实施管理子系统、作战方案论证子系统等。
　　软件结构
　　辅助决策系统采用一个三部件结构，包括对话部件、数据部件和模型部件。该软件主要作为作战研究、战前部署、预案拟制使用的辅助决策软件，为指挥员提供作战研究，全面掌握情况，合理进行资源分配、部队部署、优化配置的工具，具有全面、严密、准确的特点。该软件的创新点就是在标准辅助决策软件的基础上，加上了对数据仓库和数据开采的支撑能力。结构如图3所示。
　　关键技术
　　有关辅助决策涉及的较为复杂的战术理论、作战模型和数据处理技术，建立良好的数学模型，选择优化的算法实现是完成相关功能的关键技术问题。
　　数据库的设计
　　在辅助决策系统中，各功能子系统之间的数据共享是中心问题。该软件平台选用的数据库管理系统是Oracle　Enterprise Edition on NT，三层应用服务器是Oracle Application Server on NT，数据库访问工具是SQL/PLUS可以用命令方式访问本地或远程数据库。应用软件开发工具为Microsoft Visual C++，通过ODBC实现与数据库的接口。
　　该系统数据库设计的任务是在Oracle 8i所提供的RDBMS的支持下，按照系统应用功能的要求设计一个结构合理、使用效率较高的数据库及其应用系统，包含两方面的内容：一是数据设计，即设计数据库框架或数据库结构；二是物理设计，即设计数据库应用子系统。该系统数据库被分为以下几个专用数据库：系统运行状态库、情报数据库、部队管理数据库、作战综合数据库、图形图像库和资源数据库等等。
　　有关数据建模、数据库设计、动态数据库存储管理、信息查询、信息发布、信息分发、三层结构应用服务、空间数据库管理、远程数据库调用、数据库安全性、恢复备份等是数据库设计管理中的重要技术问题。在设计数据库时应考虑到数据库的安全性、完整性、并发控制、恢复、后备等多方面的因素，从而使系统方便地、及时地、准确地获取所需信息。
　　另外，在某些时候，当用户在读取、保存、打印与数据维护时不需要显示数据，这时候该系统采用数据仓库来解决此问题。数据仓库本身是一个看不到的对象。当人们需要使用它时，首先声明数据仓库的参考变量，然后利用程序建立一个数据仓库的实例。
//声明数据仓库变量
DataStore ids_mystore
Ids_mystore=create DataStore
　　最后指定一个数据窗口对象跟它结合，可以设置交易对象读取数据并且与其它的数据窗口或是与数据仓库共享数据。
　　推理模块的建立
　　推理模块的质量和效率不仅依赖于所采用的求解方法，而且还依赖于求解问题的策略，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、冲突消解策略、求解策略及限制策略等。因此研究如何在计算机上实现推理的控制策略是辅助决策系统的一个关键问题。
　　推理模块的设计采用Microsoft Visual C++实现各种所需算法，程序采用结构化程序设计，程序模块具有良好的输入/输出接口。
　　推理模块中用到基于案例的推理方法、层次分析法、模糊排序法、模糊多属性决策方法和模糊综合判断法等多属性决策求解方法。其中重点采用AHP和模糊综合判断法。
　　人机界面的设计
　　总体程序的人机界面的设计采用Microsoft Visual C++集成开发环境提供的各种Windows标准控件，采用下拉式菜单设计与多窗口显示，便于请求和响应。设定数据时，可用对话方式键入，亦可调用数据库的数据文件输入。下面图4是辅助决策系统中战斗部署的人机界面。
　　仿真演示台建立在SGI工作站上，采用Mutigen-Paradigm公司的三维建模工具MutiGen Creator建模，并用场景管理和描述工具Vega完成实时视觉模拟。在该模拟训练系统中，需要进行大量的信息传输。系统采用了Microsoft Visual C++语言完成通信模块的设计。
　　为使该模拟训练系统能够协调一致地模拟演示，必须建立良好的网络运行环境，选用优良的网络操作系统，实现可靠的通信功能。Windows 2000/NT是一个具有网络高级管理和访问的操作系统，可方便地用于建立一个对等的局域网。但是Windows操作系统只能提供操作系统级的网络通信功能，不能提供进程或应用程序内部的网络通信功能，而系统中的信息传输要求在程序内部进行，必须通过编程才能实现系统中信号传递的要求。为此，笔者决定在网络协议的基础上开发通信程序。TCP/IP协议是目前最流行、使用最安全的网络协议之一。同时，它给用户提供了开发网络应用程序的接口，使应用程序开发者能够设计出高性能的网络程序。因此，笔者选用TCP/IP协议作为Windows系统的默认协议，并利用它提供的Windows Sockets/规范开发笔者的网络通信程序。
　　该项目进行了DIS作战指挥辅助决策系统框架的研究，已经具有某型导弹车、连指挥车和某自行高炮等虚拟实体。其中某型导弹车具备导弹的发射、导弹头体分离、子弹抛洒等战术动作。在视景上，将SGI 550超级图形工作站配以大屏幕投影仪产生大屏幕立体画面，在仿真运行过程中，实时显示三维虚拟战场环境和战斗景象，给人以身临其境的效果，实现了仿真结果的可视化，并解决了目标实体的灵活设置、三维战场实时显示、特殊效果的实时渲染等关键技术。
　　5结论
　　系统开发分为三步：首先经过科学分析、严密论证确定系统研制方案，并进行关键技术的预研；第二，进行DIS作战指挥辅助决策分析系统的初步研制，并不断改进直至满足设计要求；第三，根据DIS作战指挥系统的统一要求，增加和完善系统的功能。目前DIS作战指挥辅助决策系统已经具备基本功能，有待进一步完善。整个系统在实际应用中可从输入、输出、作战指挥等方面模拟装备配置，对于提高人员素质和部队作战能力起着重要作用。
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