張路青

(武漢市74223信箱 武漢 430074)

1 引言

海軍在加強(qiáng)海上單平臺(tái)信息化建設(shè)的同時(shí),為提高協(xié)同作戰(zhàn)和聯(lián)合作戰(zhàn)的能力,相繼研制了聯(lián)合機(jī)動(dòng)編隊(duì)、驅(qū)護(hù)艦編隊(duì)等海上電子信息系統(tǒng),增強(qiáng)了海軍聯(lián)合作戰(zhàn)的信息共享、武器共用能力。但由于平臺(tái)之間能力的差異、資源統(tǒng)一調(diào)度和利用的不足,在綜合集成和使用中暴露出作戰(zhàn)平臺(tái)之間的態(tài)勢等各類信息資源的分布處理和共享、多平臺(tái)武器的協(xié)同攻擊問題,各節(jié)點(diǎn)的互連、互通、互操作問題,現(xiàn)役裝備和新研系統(tǒng)裝備的有機(jī)集成問題,海上作戰(zhàn)資源的統(tǒng)一管理和兼容管理問題等[1]。這些問題制約了海上平臺(tái)將信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)、進(jìn)而轉(zhuǎn)換為決策以獲得決策優(yōu)勢的能力,影響了聯(lián)合作戰(zhàn)要求的快速、協(xié)同和同步的實(shí)現(xiàn)。軍事信息柵格及其相關(guān)技術(shù)的興起,為解決上述問題提供了一種新型途徑。通過建立標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的海上信息柵格,利用海上信息柵格提供統(tǒng)一的信息傳輸服務(wù),支持各電子設(shè)備之間的互連和信息共享;利用信息柵格提供統(tǒng)一的信息處理服務(wù),支持戰(zhàn)場信息的可靠處理和綜合管理;在統(tǒng)一的軟件平臺(tái)支撐下,使海戰(zhàn)場綜合電子信息系統(tǒng)能夠采用“即插即用”的方式集成。因此,開展海上信息柵格的關(guān)鍵技術(shù)研究,對(duì)于解決海上綜合電子信息系統(tǒng)的研制和集成提供有益的探索。

2 信息柵格服務(wù)應(yīng)用到一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的映射

海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施由陸、海、空、天基的通信基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施(含共用程序)、公共數(shù)據(jù)資源、領(lǐng)域應(yīng)用程序、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行管理和相關(guān)政策標(biāo)準(zhǔn)等構(gòu)成,能在整個(gè)軍事行動(dòng)范圍內(nèi)根據(jù)作戰(zhàn)人員、政策指定人員和保障人員的要求收集、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)和管理信息[2]。海上信息柵格系統(tǒng)中服務(wù)應(yīng)用到柵格化的一體化基礎(chǔ)設(shè)施映射關(guān)系簡單示意如圖1所示。

圖1 海上信息柵格服務(wù)應(yīng)用到信息基礎(chǔ)設(shè)施示意圖

在圖1中,從下至上:第1層是基礎(chǔ)設(shè)施層,包含艦艇、艦/艇載雷達(dá)、戰(zhàn)斗機(jī)、岸基雷達(dá)/觀通站等多種物理資源;第 2層是由面向服務(wù)架構(gòu) SOA(Service Oriented Architectures)的柵格公共服務(wù)和核心柵格中間件支撐的中間層,由管理員(柵格系統(tǒng)的構(gòu)建者與管理柵格的技術(shù)人員)操作并實(shí)現(xiàn)服務(wù)映射、消息傳輸、統(tǒng)一調(diào)度等功能;第3層在一組基于SOA的柵格公共服務(wù)和核心柵格中間件的支撐下,為柵格的用戶(使用者,可以是操作物理資源的各類用戶)提供柵格服務(wù)與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)資源共享、協(xié)同作戰(zhàn)等功能。由此,海上信息柵格服務(wù)與應(yīng)用在中間層的支撐下,均被映射到虛擬化服務(wù)環(huán)境中,解決了從海上信息柵格服務(wù)與應(yīng)用層到柵格基礎(chǔ)設(shè)施層的映射問題[3]。

其中,中間層可采用符合OGSA規(guī)范的中間件GT(Globus Toolkit),新版的GT4具有一組支持創(chuàng)建SOA的核心功能(包括支持配置計(jì)算和數(shù)據(jù)資源的執(zhí)行和數(shù)據(jù)管理功能,大量數(shù)據(jù)的移動(dòng)和管理,以及支持資源發(fā)現(xiàn)和監(jiān)視的服務(wù)等),并實(shí)現(xiàn)了最新的 Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)(包括 WS-Security和WSRF)[4]。它對(duì)一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)造提供了很好的技術(shù)支持。

海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施將海戰(zhàn)場中的信息探測系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)和戰(zhàn)斗單元融為一個(gè)整體,大大加快了信息的交換,充分實(shí)現(xiàn)水面艦艇、潛艇、機(jī)群和地面部隊(duì)配合一致,實(shí)現(xiàn)整個(gè)戰(zhàn)場資源共享,聯(lián)合作戰(zhàn),必將對(duì)軍事領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

3 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施總體框架

3.1 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的概念模型

海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的五層沙漏概念模型如圖2所示。

圖2 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施層次結(jié)構(gòu)圖

沙漏的腰部表明構(gòu)建海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)瓶頸所在,即柵格化通信傳輸技術(shù)、柵格化協(xié)同計(jì)算技術(shù)、柵格服務(wù)封裝聚合技術(shù)等。

3.2 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的層次結(jié)構(gòu)模型

如圖3所示,海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施包括基礎(chǔ)資源層、通信傳輸層、協(xié)同計(jì)算層和服務(wù)聚合層。

圖3 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施層次模型圖

該模型建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、功能完善的海軍綜合電子信息系統(tǒng)服務(wù)框架,運(yùn)用架構(gòu)統(tǒng)一、符合開發(fā)技術(shù)規(guī)范的應(yīng)用運(yùn)行和服務(wù)封裝、注冊(cè)和映射手段,將作戰(zhàn)應(yīng)用軟件抽象成一個(gè)統(tǒng)一的服務(wù)聚合體,基于一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)平臺(tái)提供各種信息服務(wù)。

3.3 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的功能服務(wù)模型

海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施的功能服務(wù)模型如圖4所示。

圖4 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施功能服務(wù)模型示意圖

該圖描述了海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施必須提供的各項(xiàng)功能服務(wù),在上述的構(gòu)建框架下,對(duì)海上信息柵格以后發(fā)展的新的物理、邏輯資源提供了很好很靈活的擴(kuò)展支持,使得新節(jié)點(diǎn)接入柵格不會(huì)過多依賴具體物理資源環(huán)境;而對(duì)于海上信息柵格以后新的作戰(zhàn)等任務(wù)或服務(wù)的需求,也提供了很好的擴(kuò)展支持—新的服務(wù)和應(yīng)用只需要按照通用柵格用戶接口描述,提交自己的身份授權(quán)和服務(wù)描述,就可以得到海上信息柵格的服務(wù)和資源、或共享自己的服務(wù)和資源。

3.4 海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)運(yùn)行機(jī)制和典型作戰(zhàn)應(yīng)用服務(wù)流程

滿足未來一體化聯(lián)合作戰(zhàn)的信息共享和交互要求典型服務(wù)運(yùn)行管理機(jī)制,如圖5所示。

圖5 典型作戰(zhàn)應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行機(jī)制

海上信息柵格包括兩種類型的節(jié)點(diǎn):管理節(jié)點(diǎn)和接入節(jié)點(diǎn),管理節(jié)點(diǎn)提供用戶認(rèn)證、柵格管理、服務(wù)注冊(cè)、服務(wù)集成和服務(wù)發(fā)布等功能。各作戰(zhàn)平臺(tái)向柵格管理節(jié)點(diǎn)提交加入申請(qǐng),認(rèn)證通過后成為接入節(jié)點(diǎn),可以向柵格管理節(jié)點(diǎn)注冊(cè)信息處理、信息存儲(chǔ)等服務(wù)信息,也可以訂閱柵格管理節(jié)點(diǎn)發(fā)布的各種服務(wù),柵格節(jié)點(diǎn)之間通過信息傳輸服務(wù)和信息分發(fā)服務(wù)實(shí)現(xiàn)信息交互和共享。柵格用戶可以通過通用柵格用戶接口(HGI)來安裝、配置、部署、維護(hù)海上信息柵格。而任何更高級(jí)的、具體的海上作戰(zhàn)任務(wù),例如情報(bào)收集、情報(bào)處理、決策打擊等,都看作是一種更高級(jí)的柵格服務(wù)[5]。這些高級(jí)的服務(wù),構(gòu)建于以上所述的抽象和基礎(chǔ)服務(wù)之上。

4 結(jié)語

基于海上一體化信息基礎(chǔ)設(shè)施所提供的服務(wù)機(jī)制,各種形式的交戰(zhàn)武器、各級(jí)指揮控制部門以及實(shí)施預(yù)警、監(jiān)視、探測的傳感器單元都將成為海上信息柵格系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn):打破了對(duì)資源空間位置的束縛,超越原有資源協(xié)作方式的限制,艦艇可以直接調(diào)用衛(wèi)星的偵察數(shù)據(jù),作戰(zhàn)飛機(jī)可以指示艦載導(dǎo)彈協(xié)同作戰(zhàn),不同編隊(duì)甚至是友軍的裝備,都可以成為偵察節(jié)點(diǎn)或者是戰(zhàn)斗節(jié)點(diǎn);因此實(shí)現(xiàn)了各種資源的全面共享和協(xié)同。

[1]JAMES T.CONWAY,GA RY ROUGHEAD,T HAD W Al,LEN.A Cooperative Strategy for 21st Century Seapower[R].2007

[2]FORCEnet Architecture&Standards,Volume I,Operational&Systems View,Version 1.4[R].2004

[3]FORCEnet Architecture&Standards,Volume II,Technical View,Version 1.4[R].2004

[4]Open Architecture(OA)Computing Environment Technologies and Standards,Version 1.0[R].2004

[5]Berman F,Fox G,Hey T.The grid:past,present,future[C]//In Fran Berman,Geoffrey C.Fox,and Anthony J.G.Hey(Eds.).Grid Computing:Making the Global Infrastructure a Reality.Wiley,2003:9～50