基于面向服務(wù)的海軍信息系統(tǒng)綜合集成技術(shù)研究

郭誼 隋波 鄭劍云

摘 ?要：軍事信息系統(tǒng)綜合集成可以有效提高海軍一體化聯(lián)合作戰(zhàn)能力。海軍信息系統(tǒng)集成必須首先實現(xiàn)信息和資源的共享，即解決當(dāng)前信息系統(tǒng)中由于歷史原因所形成的“信息孤島”。文章通過研究基于面向服務(wù)的海軍信息系統(tǒng)集成的技術(shù)，提出了一種以SOA為指導(dǎo)思想，基于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制平臺和Web Service技術(shù)的海軍信息系統(tǒng)綜合集成方法。

關(guān)鍵詞：海軍信息系統(tǒng);綜合集成;面向服務(wù);SOA

中圖分類號：TP315 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）35-0150-03

Abstract： Integration of military information system is the basis and linchpin of improving navy combined operations. The first task in naval information system integration is to solve the problems of an "isolated information islands" and achieve the information and resource sharing. Some naval information system integration technologies based on Web-Service-Oriented is researched. A prototype system of naval information system integration based on network interconnection control plat and Web Service is put forward.

Keywords： naval information system; integration; web-service; SOA

為適應(yīng)現(xiàn)代海戰(zhàn)海、陸、空、天協(xié)同作戰(zhàn)的軍事需求，我國海軍部隊從上世紀(jì)80年代就開始引入各種類型的全軍通用信息系統(tǒng)和海軍專用信息系統(tǒng)。但由于生產(chǎn)廠家、作戰(zhàn)需求、應(yīng)用平臺和設(shè)計方案的不同，造成各類信息系統(tǒng)差異很大，彼此互連互通互操作困難，如同一個個信息孤島，成為制約海軍信息系統(tǒng)建設(shè)和作戰(zhàn)能力發(fā)展的“瓶頸”。所以海軍信息系統(tǒng)綜合集成已成為海軍信息化建設(shè)的必然趨勢，本文主要研究面向服務(wù)的海軍信息系統(tǒng)綜合集成設(shè)計理念和實現(xiàn)途徑，發(fā)揮其關(guān)聯(lián)度松散、系統(tǒng)支持率高和組合靈活多變等優(yōu)點。

1 軍事需求

未來海上戰(zhàn)爭必將是系統(tǒng)間的整體對抗，這就要求參與作戰(zhàn)的水面艦艇部隊、海軍航空兵部隊、潛艇部隊、岸防部隊、海軍陸戰(zhàn)隊等諸兵種在多維復(fù)雜戰(zhàn)場空間中形成一個整體的作戰(zhàn)體系。針對這樣一個由龐大的人員、后勤物資、武器裝備、信息通道所構(gòu)成的開放復(fù)雜體系，并使之高效有序運轉(zhuǎn)，顯然海軍原有的傳統(tǒng)單一模式信息系統(tǒng)滿足不了需要，所以必須通過對海軍信息系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成來提高海軍部隊的整體作戰(zhàn)能力。

1.1 新軍事變革促使一體化海戰(zhàn)場作戰(zhàn)模式

從最近幾次高技術(shù)局部戰(zhàn)爭不難發(fā)現(xiàn)，戰(zhàn)爭的組織形態(tài)已經(jīng)發(fā)展成為軍兵種、作戰(zhàn)立體空間和武器平臺之間的聯(lián)合作戰(zhàn)，要想有效、協(xié)調(diào)地發(fā)揮整體作戰(zhàn)效能，就必須采取一體化作戰(zhàn)樣式，延伸到海戰(zhàn)場，也需要各作戰(zhàn)平臺合理融合信息系統(tǒng)，最大程度達(dá)到互聯(lián)互通和信息共享。

1.2 信息孤島阻礙海軍信息化建設(shè)

海軍信息化建設(shè)是應(yīng)該建立在全海軍的戰(zhàn)略層面上，但岸基、海上、空中平臺的信息系統(tǒng)在開發(fā)之初并未考慮到與其它系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)同通信，從而導(dǎo)致不同系統(tǒng)間互連互通互操作困難，阻礙了海軍信息化建設(shè)的全局。

1.3 重新開發(fā)新系統(tǒng)浪費資源、代價較高

現(xiàn)有運行系統(tǒng)往往執(zhí)行著重要的業(yè)務(wù)流程，故重新開發(fā)新的系統(tǒng)，不僅造成對已有資源的浪費，而且開發(fā)周期較長，投入的人力物力較大，代價較高。

因此，對海軍各平臺信息系統(tǒng)進(jìn)行綜合集成已成為海軍信息化建設(shè)的迫切需求，通過綜合集成技術(shù)能夠解決上述現(xiàn)實問題。所謂信息系統(tǒng)綜合集成是指綜合運用信息融合技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，按照海上信息化戰(zhàn)爭要求，通過功能優(yōu)化、結(jié)構(gòu)重組、信息化提升及改造等方法，取得體系運行的整體作戰(zhàn)優(yōu)勢，包括各種探測情報的實時共享、目標(biāo)態(tài)勢與打擊火力的信息融合、偵控打一體化數(shù)據(jù)鏈流程等。

2 海軍信息系統(tǒng)集成模型

海軍的信息系統(tǒng)的綜合集成一般以通信服務(wù)為基礎(chǔ)，利用柵格化信息基礎(chǔ)設(shè)施作為平臺，按照標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議對原有的系統(tǒng)構(gòu)件進(jìn)行重新開發(fā)和封裝，以信息服務(wù)驅(qū)動模型建設(shè)，按需配置系統(tǒng)資源、實現(xiàn)各項服務(wù)的快速組合和重用，滿足系統(tǒng)“即插即用”的需求，從而達(dá)到系統(tǒng)綜合集成的目的。信息系統(tǒng)的這種動態(tài)重組和再分配作戰(zhàn)資源的能力，很大程度上提高了海上聯(lián)合作戰(zhàn)面向作戰(zhàn)任務(wù)的靈活性。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

Web Service結(jié)構(gòu)模型基于服務(wù)提供者、服務(wù)注冊中心和服務(wù)請求者三種角色之間的交互，涉及發(fā)布、查找和綁定操作，這些角色和操作一起作用于Web Service組件，即Web Service軟件模塊及其描述。在軍事背景下，服務(wù)的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

從圖1中可以看出，該模型中有三種角色。（1）提供情報來源或目標(biāo)打擊的服務(wù)單元：海戰(zhàn)場任務(wù)服務(wù)提供者按統(tǒng)一的任務(wù)服務(wù)發(fā)布格式發(fā)布自己可提供的數(shù)據(jù)類型和作戰(zhàn)服務(wù)，并響應(yīng)對業(yè)務(wù)的請求;（2）作戰(zhàn)服務(wù)任務(wù)注冊管理中心：登記已經(jīng)發(fā)布的任務(wù)服務(wù)，并提供分類、搜索等功能;（3）需要情報信息或火力支援的服務(wù)請求者：利用服務(wù)注冊中心查找本平臺所需的作戰(zhàn)服務(wù)，然后申請并獲取所需的服務(wù)支撐作戰(zhàn)需求。

這些平臺之間通過標(biāo)準(zhǔn)的作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)描述、通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式來實現(xiàn)作戰(zhàn)服務(wù)的發(fā)布、查詢和綁定操作。

2.2 系統(tǒng)應(yīng)用模型

基于面向服務(wù)的海軍信息系統(tǒng)的典型應(yīng)用模型如圖2所示。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭條件下，按照海軍作戰(zhàn)指揮過程的任務(wù)邏輯，每個作戰(zhàn)任務(wù)可由不同層次的兵力行動構(gòu)成，因此基于服務(wù)的信息系統(tǒng)應(yīng)用過程，體現(xiàn)了服務(wù)的組合過程即服務(wù)與各層次兵力行動的關(guān)聯(lián)、匹配組合過程。不同的服務(wù)組合任務(wù)過程的主體是呈網(wǎng)絡(luò)化分布，服務(wù)之間通過面向服務(wù)的機(jī)制進(jìn)行交互，形成獨立完整的服務(wù)流程，為作戰(zhàn)指揮組織各兵力協(xié)作完成一定的共同任務(wù)目標(biāo)提供靈活的保障，這也是基于服務(wù)的信息系統(tǒng)的最終目的。

海軍從指揮層級上分為戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)兩級，作戰(zhàn)任務(wù)區(qū)分為海上進(jìn)攻和海上防御，各類服務(wù)包括預(yù)警探測、情報偵察、指揮控制、火力打擊、電子對抗、作戰(zhàn)保障等，系統(tǒng)包括專用信息系統(tǒng)、通用信息系統(tǒng)和民用信息系統(tǒng)，平臺涉及水面艦艇、潛艇、偵察預(yù)警機(jī)、作戰(zhàn)飛機(jī)、岸防部隊、岸基偵察預(yù)警部隊、電子對抗部隊等，作戰(zhàn)區(qū)域包括海、陸、空、天。所以構(gòu)架一種高效可靠的海軍信息體系來連接各類任務(wù)、服務(wù)、系統(tǒng)、平臺、區(qū)域尤為重要，必須要采用有效的綜合集成方法。

3 基于SOA的海軍信息系統(tǒng)綜合集成方法

結(jié)合海上作戰(zhàn)任務(wù)分類和組成平臺特點，選擇SOA作為綜合集成方法。與傳統(tǒng)集成方法相比，SOA架構(gòu)可以將海戰(zhàn)場所涉及的全部信息資源作為作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)，并且信息服務(wù)的應(yīng)用是從各平臺的作戰(zhàn)需求開始，而不是突出強(qiáng)調(diào)技術(shù)，因此可以更快達(dá)成作戰(zhàn)業(yè)務(wù)需求，并對任務(wù)變化做出快速響應(yīng)，適合海戰(zhàn)場復(fù)雜、異構(gòu)、多變的應(yīng)用需求，能夠規(guī)劃海軍信息資源，規(guī)范統(tǒng)一現(xiàn)有的信息系統(tǒng)，融合多類數(shù)據(jù)庫。

3.1 信息流程

對于各個信息系統(tǒng)的綜合集成，存在兩個層面的信息交互。

3.1.1 各平臺之間的信息交互

作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)提供單元、信息服務(wù)注冊管理中心和作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)需求單元之間必須要建立一條接口協(xié)議、數(shù)據(jù)格式、路由設(shè)置一致的信息通道，實時傳輸交換服務(wù)信息、控制信息和指揮信息。

3.1.2 平臺內(nèi)部的信息交互

平臺內(nèi)則涉及到不同用戶單元，包括提供信息服務(wù)和請求信息服務(wù)的作戰(zhàn)指揮部位、情報偵察部位、通信聯(lián)絡(luò)部位、火力打擊部位、導(dǎo)航定位部位，這時就必須從與其它平臺連接的接口引入到本平臺的各個部位，形成一個平臺內(nèi)部的信息傳輸網(wǎng)。

3.2 集成方法

針對不同平臺、不同信息服務(wù)業(yè)務(wù)，為有效減少系統(tǒng)綜合集成難度和成本，可采取新研和改造兩種方法。

3.2.1 直接集成新型作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)系統(tǒng)

目前海軍信息系統(tǒng)又增添了很多新型的作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)類型，如衛(wèi)星偵察、水下監(jiān)控、寬帶數(shù)據(jù)傳輸?shù)刃孪到y(tǒng)，對于這些新系統(tǒng)，可以按照SOA標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建一套擴(kuò)展性好、符合配置要求的接口協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)連接、路由控制等軟件體系，滿足海軍復(fù)雜戰(zhàn)場信息系統(tǒng)的擴(kuò)展需求，并通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和路由控制為其它第三方信息系統(tǒng)提供訪問接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使新型作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)系統(tǒng)能夠與現(xiàn)有系統(tǒng)集成一體，完成信息數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到海軍信息系統(tǒng)的綜合集成。

3.2.2 升級改造集成現(xiàn)有成熟服務(wù)系統(tǒng)

對于作戰(zhàn)指揮、情報偵察、通信聯(lián)絡(luò)、火力打擊和導(dǎo)航定位等現(xiàn)有成熟服務(wù)系統(tǒng)，可以按照SOA標(biāo)準(zhǔn)組織本系統(tǒng)與其它系統(tǒng)和平臺之間的網(wǎng)絡(luò)接口升級改造進(jìn)行集成。改造過程中，不改變本身業(yè)務(wù)內(nèi)部的傳輸鏈路，主要按標(biāo)準(zhǔn)格式改變信息服務(wù)的訪問路徑或提供信息服務(wù)的方式，以便減低系統(tǒng)集成工作量，最大限度利用現(xiàn)有的系統(tǒng)資源。

3.3 基于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制與Web Service的系統(tǒng)綜合集成方案

無論采取直接集成新型作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)系統(tǒng)方式還是升級改造集成現(xiàn)有成熟服務(wù)系統(tǒng)方式，都涉及到信息節(jié)點的轉(zhuǎn)換，擬采用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制與Web Service相結(jié)合的系統(tǒng)綜合集成方案。

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器通過管理網(wǎng)網(wǎng)口與其它系統(tǒng)信息傳輸網(wǎng)相連，并通過它實現(xiàn)與自身系統(tǒng)內(nèi)其它設(shè)備，如信息服務(wù)控制管理臺、信息服務(wù)監(jiān)控臺、其它網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器、線路交換控制設(shè)備組、通信網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備之間的作戰(zhàn)服務(wù)信息的互通。

（1）平臺接入功能

各平臺系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器實現(xiàn)平臺與平臺間服務(wù)通信鏈路和服務(wù)信息管理所需的信息共享，完成鏈路選擇和路由選擇功能。

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器通過業(yè)務(wù)網(wǎng)網(wǎng)口與平臺內(nèi)綜合業(yè)務(wù)服務(wù)器、信息服務(wù)控制管理臺、信息服務(wù)監(jiān)控臺、網(wǎng)元等相連，完成系統(tǒng)內(nèi)業(yè)務(wù)服務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸、交換。

（2）作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)終端接入功能

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器通過四線音頻接口、RS-422控制接口、以太網(wǎng)接口接入作戰(zhàn)指揮控制臺、情報偵察臺、通信傳輸臺、火力打擊臺、導(dǎo)航定位臺等多種信息服務(wù)設(shè)備。收集設(shè)備能夠提供信息服務(wù)的狀態(tài)，根據(jù)信息服務(wù)計劃及鏈路，實時提供其它平臺用戶所需的信息資源。同時也通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布自身所需的信息服務(wù)，并接收由網(wǎng)絡(luò)控制器回傳的信息資源，以保障作戰(zhàn)任務(wù)需要。

3.2.2 Web Service軟件模塊

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器的核心是數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)軟件，為符合SOA標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定系統(tǒng)綜合集成數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)模塊軟件由子網(wǎng)接入、子網(wǎng)可達(dá)性上報、配置管理、網(wǎng)管代理、IP包處理、Web Service等子模塊組成，模塊間信息交互如圖4所示。

（1）應(yīng)用層

子網(wǎng)接入：通過和系統(tǒng)內(nèi)提供或申請信息服務(wù)的子網(wǎng)設(shè)備連接，運行子網(wǎng)接入?yún)f(xié)議，完成常駐子網(wǎng)的接入。

子網(wǎng)可達(dá)性上報：實時向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)模塊和路由協(xié)議模塊上報發(fā)生變化的單個子網(wǎng)可達(dá)服務(wù)信息。

配置管理：負(fù)責(zé)讀取并解析本地配置文件，為其它模塊提供配置信息，并響應(yīng)網(wǎng)管的配置文件的更新操作。

網(wǎng)管代理：負(fù)責(zé)和網(wǎng)管交互，接收和響應(yīng)網(wǎng)管的配置文件更新通知和流量查詢請求;負(fù)責(zé)從網(wǎng)管提供的FTP下載最新的配置文件并保存到本地;負(fù)責(zé)通知配置維護(hù)模塊更新相應(yīng)的配置信息。

（2）協(xié)議層

Web Service：為網(wǎng)管代理模塊與綜合業(yè)務(wù)管理模塊的雙向通信提供協(xié)議支持。Web Service根據(jù)用戶請求生成各類作戰(zhàn)任務(wù)服務(wù)所需的顯示數(shù)據(jù)及各類報表，提供數(shù)據(jù)查詢服務(wù);對數(shù)據(jù)層直接操作，完成信息網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控管理、告警管理和用戶安全管理等等。Web Service有較快的運行速度，良好的事務(wù)處理功能，較高的冗余度，采用高檔服務(wù)器進(jìn)行配置。

（3）網(wǎng)絡(luò)層

IP包處理：對接收到的UDP socket報文進(jìn)行解UDP頭操作，根據(jù)UDP報文的目的端口號確定出口子網(wǎng)，去除UDP頭后將IP報文轉(zhuǎn)發(fā)至出口子網(wǎng)。

4 應(yīng)用

基于上述方法，利用SOA的信息系統(tǒng)綜合集成對海軍作戰(zhàn)信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行集成開發(fā)，采用新研直接集成進(jìn)系統(tǒng)，升級改造成熟系統(tǒng)接口集成進(jìn)系統(tǒng)的方案，以嵌入式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)控制器與Web Service軟件編程的方式，設(shè)計硬件接口集成和軟件服務(wù)集成，從而完成海軍信息服務(wù)系統(tǒng)的綜合集成任務(wù)，研究結(jié)果能夠加速海軍信息化建設(shè)，提高部隊?wèi)?zhàn)斗力水平。

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