王世貴，傅 勉，王京鳴，石育良

(陸軍軍官學(xué)院，安徽 合肥 230031)

體系作戰(zhàn)條件下，體系結(jié)構(gòu)框架分析方法在武器裝備作戰(zhàn)需求分析中得到廣泛應(yīng)用［1-3］。武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)是需求分析和建模過程中各視圖產(chǎn)品所含數(shù)據(jù)信息的總和，建立統(tǒng)一的作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)不僅有利于需求數(shù)據(jù)的共享、重用和互操作，而且為實現(xiàn)作戰(zhàn)需求工程化提供了堅實的技術(shù)支撐。當(dāng)前，國內(nèi)對作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)管理的研究處于探索階段，迫切需要建立一套適應(yīng)作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)存儲、更新、檢索、分析的管理方法?；诖耍疚脑诜治鲎鲬?zhàn)需求核心數(shù)據(jù)特點和分類的基礎(chǔ)上，充分利用XML強大的數(shù)據(jù)存儲和處理技術(shù)，提出了基于XML的作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)存儲、抽取和一致性檢驗策略，實現(xiàn)了作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)的有效管理。

1 武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)分類

作戰(zhàn)需求視圖產(chǎn)品提供了一種將作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)及其關(guān)系以圖形、表格或文本等形式可視化地表現(xiàn)出來的方法，而核心數(shù)據(jù)就是視圖產(chǎn)品的要素、要素屬性、要素關(guān)系。圖1給出了作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)的總體結(jié)構(gòu)圖。核心數(shù)據(jù)包括獨立實體和關(guān)聯(lián)實體兩類。其中，獨立實體共有14個:作戰(zhàn)使命、作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)活動、作戰(zhàn)節(jié)點、作戰(zhàn)單位、作戰(zhàn)人員、環(huán)境、作戰(zhàn)信息、作戰(zhàn)能力、系統(tǒng)節(jié)點、系統(tǒng)、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、作戰(zhàn)性能。獨立實體之間存在各種各樣的關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成了關(guān)聯(lián)實體。例如，作戰(zhàn)節(jié)點執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)就形成了作戰(zhàn)節(jié)點-作戰(zhàn)任務(wù)關(guān)聯(lián)實體。關(guān)聯(lián)實體包括四類:作戰(zhàn)視圖的關(guān)聯(lián)實體、能力視圖的關(guān)聯(lián)實體、裝備視圖的關(guān)聯(lián)實體，還有三類視圖之間多元關(guān)聯(lián)映射所產(chǎn)生的間接關(guān)聯(lián)實體。例如，通過三類視圖中作戰(zhàn)能力到作戰(zhàn)活動的映射關(guān)系、作戰(zhàn)活動到系統(tǒng)功能的映射關(guān)系、系統(tǒng)功能到系統(tǒng)的映射關(guān)系，可以得到作戰(zhàn)能力到系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這就是間接關(guān)聯(lián)實體。

2 武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)管理方法

2.1 核心數(shù)據(jù)的存儲

武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)具有以下特點:1)可擴展性:武器裝備作戰(zhàn)需求研究的是面向未來的作戰(zhàn)需求，要求核心數(shù)據(jù)具有可擴展性;2)結(jié)構(gòu)性:核心數(shù)據(jù)及其間的關(guān)聯(lián)關(guān)系需要以良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行保存，方便管理，為下一步需求分析提供底層數(shù)據(jù)支持;3)易發(fā)布:核心數(shù)據(jù)要方便向外發(fā)布，如生成Word或Web網(wǎng)頁等;4)跨平臺:由于武器裝備作戰(zhàn)需求各個領(lǐng)域的專家可能在不同的地域，開發(fā)基于分布式的武器裝備作戰(zhàn)需求支持工具是必然的趨勢，要求核心數(shù)據(jù)具有平臺無關(guān)性，能夠在多異質(zhì)系統(tǒng)中方便流通。

圖1 作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

為了滿足聯(lián)合作戰(zhàn)條件下各軍兵種互聯(lián)互通的需要，保證核心數(shù)據(jù)的可操作性、可交換性、可集成性，核心數(shù)據(jù)存儲方法必須具有可擴展性、結(jié)構(gòu)性、跨平臺等特點。XML是W3C制定并推薦的一種公開的、基于文本格式的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，具有簡單、可擴展、跨平臺、易流通、互操作性強、易發(fā)布等特點，并且XML支持絕大多數(shù)圖形建模引擎的底層數(shù)據(jù)格式［4-5］。因此，XML完全符合武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)特點要求。于是，選擇XML為武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)。圖2給出作戰(zhàn)使命的XML Schema結(jié)構(gòu)圖。

圖2 作戰(zhàn)使命的XML Schema結(jié)構(gòu)圖

2.2 核心數(shù)據(jù)的抽取

當(dāng)前，體系結(jié)構(gòu)框架設(shè)計工具主要支持視圖產(chǎn)品的建模，體系結(jié)構(gòu)框架設(shè)計工具將視圖產(chǎn)品存儲為XML格式，以保證視圖產(chǎn)品的可交換性和重用性。該XML文件包含視圖產(chǎn)品所展現(xiàn)的所有信息:各視圖產(chǎn)品的要素、要素屬性及要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還包括大量繁雜的圖元信息、輔助的說明信息等。因此，可以考慮從視圖產(chǎn)品的xml文檔中抽取出相關(guān)的核心數(shù)據(jù)。

2.2.1 核心數(shù)據(jù)的來源

研究核心數(shù)據(jù)的抽取，首先需要明確的是核心數(shù)據(jù)從哪里抽取。在作戰(zhàn)需求視圖產(chǎn)品中，某一個核心數(shù)據(jù)可能在不同的視圖產(chǎn)品中都有描述，例如，作戰(zhàn)活動實體在作戰(zhàn)活動分解模型、作戰(zhàn)活動信息模型、作戰(zhàn)活動-系統(tǒng)功能映射矩陣中都有描述;同時，某一個核心數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系可能需要在多個視圖產(chǎn)品中提取，例如，作戰(zhàn)活動的層次關(guān)系在作戰(zhàn)活動分解模型中被描述，而作戰(zhàn)活動-作戰(zhàn)節(jié)點關(guān)聯(lián)關(guān)系在作戰(zhàn)活動信息關(guān)系模型中被描述。因此，需要確定究竟是從哪些視圖產(chǎn)品中抽取核心數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，即給出核心數(shù)據(jù)來源表，表1給出部分核心數(shù)據(jù)來源。

表1 核心數(shù)據(jù)來源表

2.2.2 核心數(shù)據(jù)的抽取過程

XML強大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)為數(shù)據(jù)抽取的實現(xiàn)提供了保障，利用XML相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)可以實現(xiàn)核心數(shù)據(jù)的自動抽取，將源XML文檔中的關(guān)鍵信息抽取出來，快速獲取所需數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)抽取的思路主要是利用XML強大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，首先將原始XML文檔解析為DOM樹結(jié)構(gòu)，然后利用XSLT在解決文檔轉(zhuǎn)換問題上的優(yōu)勢，使其與XPath相結(jié)合生成抽取規(guī)則，從原始XML文檔中抽取核心數(shù)據(jù)及其關(guān)聯(lián)關(guān)系，生成核心數(shù)據(jù)文件。文獻［6］對核心數(shù)據(jù)的抽取進行了詳細研究，具體抽取流程如圖3所示。

圖3 核心數(shù)據(jù)抽取流程圖

2.3 核心數(shù)據(jù)的一致性檢驗

當(dāng)核心數(shù)據(jù)被抽取出來并以文件形式進行存儲時，必須考慮一致性問題，主要指核心數(shù)據(jù)文件與被抽取的源視圖產(chǎn)品文件的一致性問題。例如，作戰(zhàn)活動核心數(shù)據(jù)來源于作戰(zhàn)活動模型，那么，作戰(zhàn)活動模型中的作戰(zhàn)活動必須和作戰(zhàn)活動核心數(shù)據(jù)文件中的作戰(zhàn)活動保持一致性。

2.3.1 一致性檢查規(guī)則

一致性檢查主要驗證核心數(shù)據(jù)文件和其來源視圖產(chǎn)品文件中對同一要素的描述是否存在不一致性，根據(jù)表1給出的核心數(shù)據(jù)抽取來源，給出部分關(guān)鍵規(guī)則:

1)“使命分解樹”視圖產(chǎn)品文件中的作戰(zhàn)任務(wù)與“作戰(zhàn)任務(wù)”核心數(shù)據(jù)文件中定義的任務(wù)集一致;

2)“活動分解樹”視圖產(chǎn)品文件中的作戰(zhàn)活動與“作戰(zhàn)活動”核心數(shù)據(jù)文件中定義的活動集一致;

3)“組織關(guān)系圖”視圖產(chǎn)品文件中的作戰(zhàn)節(jié)點與“作戰(zhàn)節(jié)點”核心數(shù)據(jù)文件中定義的節(jié)點集一致;

4)“作戰(zhàn)能力分解樹”視圖產(chǎn)品文件中的作戰(zhàn)能力與“作戰(zhàn)能力”核心數(shù)據(jù)文件中定義的能力集一致;

5)“能力-活動映射矩陣”視圖產(chǎn)品文件中的作戰(zhàn)能力與“作戰(zhàn)能力”核心數(shù)據(jù)文件中定義的能力集一致;

6)“系統(tǒng)節(jié)點模型”視圖產(chǎn)品文件中的系統(tǒng)節(jié)點與“系統(tǒng)節(jié)點”核心數(shù)據(jù)文件中定義的系統(tǒng)節(jié)點集一致;

7)“作戰(zhàn)節(jié)點連接關(guān)系模型”視圖產(chǎn)品文件中的系統(tǒng)節(jié)點與“系統(tǒng)節(jié)點”核心數(shù)據(jù)文件中定義的系統(tǒng)節(jié)點集一致;

8)“系統(tǒng)組成模型”視圖產(chǎn)品文件中的系統(tǒng)與“系統(tǒng)”核心數(shù)據(jù)文件中定義的系統(tǒng)集一致。

2.3.2 一致性檢查算法

XQuery是一種用于從XML文檔中獲取數(shù)據(jù)的查詢語言，可以利用XQuery實現(xiàn)不同XML文檔中同一數(shù)據(jù)的查詢，并通過建立觸發(fā)機制進行一致性檢查，從而保證各核心數(shù)據(jù)文檔中同一數(shù)據(jù)的一致性。本文以作戰(zhàn)活動分解模型文件和作戰(zhàn)活動核心數(shù)據(jù)文件的一致性檢查為例進行說明，兩者一致的規(guī)則是:“活動分解模型”文件中的作戰(zhàn)活動與“作戰(zhàn)活動”核心數(shù)據(jù)文件中定義的活動集一致。為了保持一致性，需要分別檢索一個文件中的任何一個作戰(zhàn)活動在另一個文件中是否存在，如果都存在，則滿足一致性，否則不滿足。具體算法描述如下:

For作戰(zhàn)活動分解模型文件．每個活動

If(每個作戰(zhàn)活動=作戰(zhàn)活動核心數(shù)據(jù)文件．作戰(zhàn)活動)

一致性滿足

Else

不滿足

For作戰(zhàn)活動核心數(shù)據(jù)文件．每個活動

If(每個作戰(zhàn)活動=作戰(zhàn)活動分解模型文件．作戰(zhàn)活動)

一致性滿足

Else

不滿足

3 武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)管理方法實現(xiàn)

為了驗證本文方法的有效性，開發(fā)了基于Delphi的武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由需求模型建立、核心數(shù)據(jù)挖掘、一致性檢驗、核心數(shù)據(jù)檢索四大功能模塊實現(xiàn)(如圖4)。

圖4 武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)界面

1)需求模型建立采用多視圖混合需求描述方法，通過圖、表、文字等模型形式，對武器裝備作戰(zhàn)需求進行規(guī)范化描述;

2)數(shù)據(jù)抽取旨在通過對視圖模型文檔中的圖元進行分析，編寫關(guān)聯(lián)關(guān)系提取的算法，提取層次、聚合等關(guān)聯(lián)關(guān)系并予以標(biāo)記，生成核心數(shù)據(jù)文檔，并定制XML Schema數(shù)據(jù)模型對其進行規(guī)范，便于可視化展示核心數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)關(guān)系;

3)一致性檢驗主要利用XQuery語句，建立觸發(fā)機制對不同核心數(shù)據(jù)文檔中的同一信息進行一致性關(guān)聯(lián)，從而保證各核心數(shù)據(jù)文檔的一致性;

4)數(shù)據(jù)檢索旨在對核心數(shù)據(jù)文檔中的獨立實體和關(guān)聯(lián)實體進行檢索。主要基于XQuery或Xpath的檢索向?qū)楹诵臄?shù)據(jù)建立快速檢索機制，同時提供模糊檢索機制。

該系統(tǒng)已經(jīng)成功用于某項重大科研課題，為該科研項目的實現(xiàn)提供了可靠的底層數(shù)據(jù)支撐，也驗證了本文方法的有效性。

4 結(jié)束語

本文針對武器裝備作戰(zhàn)需求核心數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范化管理的問題，建立了基于XML的數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)，充分利用XML強大的數(shù)據(jù)處理功能，對需求核心數(shù)據(jù)進行存儲、抽取和一致性驗證，實現(xiàn)了核心數(shù)據(jù)的有效管理，該方法已在實際應(yīng)用中獲得良好效果。

［1］ DOD Architecture Framework Working Group．DoD Architecture Framework Version1.0［R］．DOD，2003．

［2］ 舒宇，譚躍進，等．武器裝備體系結(jié)構(gòu)描述方法研究［J］．系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2008，30(9):1704-1707．

［3］ 胡劍文，胡曉峰，等．武器裝備體系概念建模與分析驗證［J］．系統(tǒng)仿真學(xué)報，2006，18(12):3630-3633．

［4］ 廖天俊，魯延京，楊克巍，等．基于NativeXML的武器裝備體系需求建模數(shù)據(jù)管理［J］．火力與指揮控制，2010，35(11):35-38．

［5］ 王花．Web信息抽取技術(shù)研究［D］．西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士論文，2010．

［6］ 傅勉，王京鳴，王世貴，等．基XML的武器裝備作戰(zhàn)需求建模數(shù)據(jù)抽取［J］．指揮控制與仿真，2012，34(4):86-89．