劉潔，張勇丁，劉東紅，阮啟明

（1.海軍航空工程學院電子信息工程系，山東煙臺264001；2.中國電子設備系統(tǒng)工程公司，北京100141；3.中國電子設備系統(tǒng)工程公司研究所，北京100141）

戰(zhàn)術數據報文通用描述模型設計?

劉潔1，3，張勇丁2，劉東紅3，阮啟明3

（1.海軍航空工程學院電子信息工程系，山東煙臺264001；2.中國電子設備系統(tǒng)工程公司，北京100141；3.中國電子設備系統(tǒng)工程公司研究所，北京100141）

各軍兵種／業(yè)務部門戰(zhàn)術數據報文標準的差異性，給不同戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)之間的報文解析帶來困難，成為制約戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)互操作的“瓶頸”。為了實現不同軍兵種／業(yè)務部門之間的報文交互，從戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)自動化解析與展現的角度，建立了戰(zhàn)術數據報文通用描述模型，重點設計了表現層模板的描述規(guī)則，并給出了XML報文模板實例。

多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)；戰(zhàn)術數據報文；描述模型；互操作

1 引言

戰(zhàn)術數據報文作為戰(zhàn)場信息的載體，是多軍兵種聯(lián)合作戰(zhàn)條件下實施戰(zhàn)術級指揮協(xié)同的基本支撐［1］，其作戰(zhàn)效能的發(fā)揮依賴于戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)對報文的自動化解析與展現，要求報文收發(fā)雙方在報文的句法和語義上達成一致性理解，客觀上需要戰(zhàn)術數據報文標準作保障。而現役戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)中戰(zhàn)術數據報文標準的差異性，造成跨系統(tǒng)的報文解析困難，成為制約各軍兵種／業(yè)務部門共享戰(zhàn)場信息，實現聯(lián)合作戰(zhàn)的“瓶頸”。

目前，上述問題的解決主要通過報文格式轉換來實現，具體轉換方法有兩種：一對一的報文格式轉換和基于中間件的報文格式轉換［2］。前者報文解析的針對性較強，時效性較好，但可擴展性較差；后者利于系統(tǒng)擴展，但時效性較差且容易造成數據或數據精度的丟失。兩者均無法完全實現戰(zhàn)術信息的無縫傳輸要求，特別是對于在戰(zhàn)時條件下臨時建立指揮關系或進行越級指揮的各戰(zhàn)術單元而言，實時、準確、可靠的報文交互難以實現。

只有打破各軍兵種／業(yè)務部門戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)相對封閉的、“煙囪”式的發(fā)展模式，從系統(tǒng)自動化解析與展現的角度，建立能夠同時滿足軍兵種／業(yè)務部門共性及個性需求的數據戰(zhàn)術報文通用描述模型，才能真正實現戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)的互操作。

2 戰(zhàn)術數據報文通用描述模型設計

戰(zhàn)術數據報文的發(fā)送方與接收方既可以是人也可以是系統(tǒng)，報文不僅需要具有面向使用人員，供其閱讀、操作的能力，還必須具有面向計算機，供其提取所需的數據并進行相應信息處理的能力。為了便于人機交互和系統(tǒng)自動處理，戰(zhàn)術數據報文描述模型區(qū)分為表現層描述和編解碼層描述兩部分，如圖1所示。

戰(zhàn)術數據報文通用描述模型的表現層，主要描述戰(zhàn)術數據報文的基本信息（如報文標識、報文編號等）、數據項定義和連接詞，用于輔助用戶輸入報文數據及操作員閱讀接收報文時按照預設風格生成人機交互界面；戰(zhàn)術數據報文通用描述模型的編解碼層，主要描述表現層中的數據項序列及其編解碼定義，用于確定各數據項先后關系、各數據項所占比特位以及與編解碼數據字典的對應關系，負責戰(zhàn)術數據報文與二進制數據流的相互轉換。

戰(zhàn)術數據報文通用描述模型的實質是抽象化的戰(zhàn)術數據報文標準。它從更高層次上規(guī)定了戰(zhàn)術數據報文的功能、語義、結構及語法規(guī)則等多方面的內容，其最終表現形式是結構良好的戰(zhàn)術數據報文模板（表現層模板和編解碼模板，也可以是同時涵蓋表現層和編解碼層描述規(guī)則的模板）。戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)通過編解碼模板，將二進制數據流解碼為報文數據，將報文數據嵌入表現層模板，即可形成內容完整的戰(zhàn)術數據報文。

3 戰(zhàn)術數據報文表現層模板設計

戰(zhàn)術數據報文表現層模板主要用于實現戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)對報文的自動化展現，是戰(zhàn)術數據報文通用描述模型的重要組成部分，完善的表現層模板可以在編解碼信息出現錯誤的情況下，正常顯示戰(zhàn)術數據報文的基本內容。

3.1 組成元素

戰(zhàn)術數據報文模板由報文索引號、報文名稱、報文識別標識、報文路徑、連接詞、數據項等6個要素組成，為了使模板描述更加清晰、簡潔，采用（α，β，i，p，c，D）6元組的形式表示。其中，｛α，β，i，p｝是報頭，提供報文模板的整體性描述信息，用H表示；｛c，D｝是正文，提供對戰(zhàn)術數據報文的具體內容的描述，用B表示。戰(zhàn)術數據報文模板各組成要素的具體含義如下：

（1）α：報文編號，是報文模板的唯一標識；

（2）β：報文名稱，為報文模板的用途所命名的簡短文字描述；

（3）i（Identify）：報文識別標識，表示該報文模板是依賴于人還是機器來進行識別，i∈I，I=｛人工識別，機器識別，人機識別｝；

（4）p（Path）：報文所屬路徑，表示報文模板在使用分類中的分類層次路徑；

（5）c（Conjunction）：連接詞，用于串聯(lián)、修飾戰(zhàn)術數據報文中的數據項，不用于傳輸，c∈C，集合C中的元素是用戶自定義的字符串；

（6）D（Data）：數據項，是報文模板中具有唯一含義的信息基本單元，由用戶填寫，用于傳輸。

為了輔助指揮員填寫報文，數據項需要由多個子元素對其屬性進行詳細描述。數據項及其子元素可以表示成D=（t，μ，dt，l，η）5元組的形式，各子元素的含義如下：

1）t（Type）：數據項類型，指報文模板中由用戶填寫的數據項的類型，t∈T，T=｛自動填寫項，必填項，可選項，分類選擇項，組｝；

2）μ：數據名稱，對填入數據項內容的簡短文字描述；

3）dt（Data Type）：數據類型，填入數據項的數據類型，dt∈DT，DT=｛整型，浮點型，時間，字符串，文本，代碼型｝；

4）l（Length）：數據長度，填入數據項的數據所占比特位數；

5）η：庫關聯(lián)類型，可變數據項與數據庫的關聯(lián)關系。

數據項的屬性元素是可以選擇的，并不是每個數據項都必須用全部5個子元素來描述，可以根據實際情況，選用其中幾個來進行描述。如庫綁定類型，在數據項與數據庫無關聯(lián)關系時，即可省略。

3.2 元素的關聯(lián)關系

戰(zhàn)術數據報文模板的組成元素相互關聯(lián)，通過一定的組合形式構成語義完整的報文模板。戰(zhàn)術數據報文模板的報頭H按照α、β、i、p的順序描述，用于輔助用戶查找、調用、理解報文，一般不可省略；正文B由連接詞c和數據項D構成，根據報文內容的不同，c和D存在多種組合方式來合理表述報文。

（1）樣式Ⅰ

這類報文是形式最簡單的報文，僅由報頭和連接詞組成，不含數據元素，其一般表現形式為{c}。這類報文在交互時僅需發(fā)送報頭即可保證接收方正確調用報文模板、理解發(fā)方意圖，示例如圖2所示。

（2）樣式Ⅱ

一個連接詞后僅有一個數據項，這種樣式的正文結構的一般形式為｛c1，D1，c2，D2，…，cn，Dn｝，報文模板示例如圖3所示。

（3）樣式Ⅲ

一個連接詞后有兩個或兩個以上數據項，這種樣式的正文結構的一般形式為｛c1，D1，D2，…，Dn｝，報文模板示例如圖4所示。

在樣式Ⅱ和樣式Ⅲ中，連接詞和數據項的個數由用戶根據實際需求自行定義，理論上n值可以達到無窮大。兩種樣式既可單獨使用，也可以組合使用。

3.3 表現層報文模板XML描述

XML是一種可靠高效的建模工具，它在信息描述、編解碼及數據格式轉換等方面的可行性已被廣泛研究［3-5］。鑒于XML標準、簡潔、結構嚴謹、具有良好的開放性和可擴展性［6］，將其作為戰(zhàn)術數據報文模板的描述語言。

表現層報文模板的最終表現形式是以XML語言描述的報文模板。XML模板包括一個根節(jié)點和若干個子節(jié)點。

（1）根節(jié)點

根節(jié)點主要用來描述報文模板的整體，即上文中定義的報頭。

（2）子節(jié)點

子節(jié)點是將報文模板以數據項為單位分解成若干個描述段而形成的，每個節(jié)點必須對數據項的屬性進行描述。如果描述的是固定數據項，則節(jié)點屬性必須包括固定文本；如果描述的是可變數據項，則其節(jié)點屬性必須包括填充內容名稱、數據類型和ID；如果可變數據項有與數據庫的關聯(lián)關系，則該節(jié)點屬性必須包括庫關聯(lián)類型。

（3）屬性ID

屬性“ID”主要是用來標識描述可變數據項的節(jié)點的次序，其值從“1”開始遞增。如果可變數據項是嵌套的，則每嵌套一層，ID屬性值遞增一次；如果可變數據項為分類選擇項，則每個分類的描述節(jié)點其ID屬性值遞增一次。

以樣式Ⅱ為例，其XML模板的描述一般結構如圖5所示。

4 戰(zhàn)術數據報文模板實例

下面以行動命令報文為例，給出戰(zhàn)術數據報文通用描述模型表現層XML模板實例。報文內容如圖6所示。

可以看到，行動命令報文正文的連接詞和數據項采用了樣式Ⅱ的組合方式，套用其XML模板的一般描述結構（如圖5），行動命令報文的XML模板如圖7所示。

5 結束語

本文提出的戰(zhàn)術數據報文通用描述模型從表現層和編解碼層刻畫了戰(zhàn)術數據報文的一般性定義，重點研究了表現層報文模板的構成要素及報文邏輯，并提出了基于XML語言的報文模板描述方法及描述規(guī)則。戰(zhàn)術數據報文通用描述模型的表現層模板已通過戰(zhàn)術數據報文模板制作軟件實現，并在部分戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)中得到應用，較好地實現了系統(tǒng)對其它標準所定義報文的展現。今后，需加強編解碼層模板描述規(guī)則的研究，通過兩層模板的配合使用，有效增強軍兵種間的互操作能力，提高作戰(zhàn)指揮效能。

［1］劉潔，張勇丁，劉東紅，等.戰(zhàn)術數據指揮系統(tǒng)格式化消息標準淺析［J］.艦船電子工程，2011（8）：123-127.

LIU Jie，ZHANG Yong-ding，LIU Dong-hong，et al. Analysis of Tactical Data Command System′Formatted Message Standard［J］.Ship Electronic Engineering，2011（8）：123 -127.（in Chinese）

［2］童志鵬.綜合電子信息系統(tǒng)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2010：85-87.

TONG Zhi-peng.Integrated electronic information system［M］.Beijing：National Defence Industry Press，2010：85-87.（in Chinese）

［3］陳春詠，史金飛.基于XML的C4ISR系統(tǒng)信息表達模式［J］.火力與指揮控制，2007，32（10）：22-26.

CHENChun-yong，SHIJin-fei.Research on Information Expressing Schema of C4ISR System based on XML［J］.Fire Control and Command Control，2007，32（10）：22-26.（in Chinese）

［4］肖凡，劉忠，黃金才.基于C4ISR系統(tǒng)仿真的報文編解碼方法研究［J］.計算機工程與應用，2008，44（7）：217-219.

XIAO Fan，LIU Zhong，HUANG Jin-cai.Study ofmessage encoding and decodingmethod based on C4ISR system［J］. Computer Engineering and Applications，2008，44（7）：217 -219.（in Chinese）

［5］徐俊杰.基于XML的數據交換模型研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2006.

XU Jun-jie.Research on XML Based Data Exchange Model［D］.Harbin：Harbin Engineering University，2006.（in Chinese）

［6］Goldfarb C F，Prescod P.The XML Handbook［M］.4th ed. Upper Saddle River，NJ：Prentice Hall，2002：3-18.

LIU Jie was born in Yantai，Shandong Province，in 1984.She received the B.S.degree in 2007.She is now a graduate student. Her research direction ismilitary communications.

Email：qiuqiu20090527＠yahoo.cn

張勇丁（1960—），男，河北大名人，1982年獲學士學位，現為高級工程師，主要研究方向為無線通信；

ZHANGYong-ding was born in Daming，Hebei Province，in 1960.He received the B.S.degree in 1982.He is now a senior engineer.His research direction iswireless communication.

劉東紅（1966—），女，陜西澄城人，2005年獲碩士學位，現為高級工程師，主要研究方向為指揮自動化；

LIU Dong-hong was born in Chengcheng，Shaanxi Province，in 1966.She received the M.S.degree in 2005.She isnow a senior engineer.Her research direction is command automation.

阮啟明（1978—），男，江西吉安人，2006年獲博士學位，現為工程師，主要研究方向為指揮自動化。

RUAN Qi-ming was born in Ji′an，Jiangxi Province，in 1978. He received the Ph.D.degree in 2006.He is now an engineer.His research direction is command automation.

Design of Tactics Datagram General Description Model

LIU Jie1，3，ZHANGYong-ding2，LIU Dong-hong3，RUAN Qi-ming3
（1.Department of Electronic and Information Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai264001，China；2.Chinese Electronic Equipment System Engineering Corporation，Beijing 100141，China；3.Institute of Chinese Electronic Equipment System Engineering Corporation，Beijing 100141，China）

There exist differences betweenmilitary branches and branches of themilitary／business departmental tactics datagram standards，which brings difficulties for decoding and becomes the bottle neck constraining interoperability among various tactical data command systems.In order to realize tactics datagram interoperability，this paper establishes tactics datagram general descriptionmodel from the angle of automated decoding and presentation，designs description rules of templatewhich is belonging to presentation layer，and finally gives an example of XML template.

mult-services and arms joint operation；tactics datagram；descriptionmodel；VMF；interoperability

TN915；TP39

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2011.11.004

劉潔（1984—），女，山東煙臺人，2007年獲學士學位，現為海軍航空工程學院碩士研究生，主要研究方向為軍事通信；

1001-893X（2011）11-0016-04

2011-08-17；

2011-09-23