包 磊，孫越林，秦小麟

（1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院，武漢 430033；2.南京航空航天大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京 210016）

基于時(shí)空查詢的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輔助分析系統(tǒng)*

包 磊1，孫越林1，秦小麟2

（1.海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院，武漢 430033；2.南京航空航天大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，南京 210016）

針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)評(píng)估問(wèn)題，提出了一種基于時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框架，通過(guò)對(duì)事件的時(shí)空運(yùn)動(dòng)關(guān)系以及關(guān)系的演變情況進(jìn)行自由查詢分析，輔助決策人員實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)感知?；趯?shí)現(xiàn)框架實(shí)現(xiàn)了演示驗(yàn)證系統(tǒng)并給出了部分演示結(jié)果。作為一種通用態(tài)勢(shì)輔助分析技術(shù)，可用于各平臺(tái)、層次指揮系統(tǒng)以及訓(xùn)練模擬系統(tǒng)，還可為其他作戰(zhàn)應(yīng)用軟件提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而推動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)發(fā)展。

態(tài)勢(shì)評(píng)估，決策支持系統(tǒng)，時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)，時(shí)空查詢

0 引言

態(tài)勢(shì)的輔助分析指在態(tài)勢(shì)理解過(guò)程中，可提供給指揮人員使用的一系列輔助手段。在態(tài)勢(shì)要素的提取過(guò)程中、在態(tài)勢(shì)理解的假說(shuō)生成過(guò)程中，由于戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)尤其是時(shí)空數(shù)據(jù)的海量特性，指揮人員需要有大量的決策支持手段，輔助其快速高效地完成態(tài)勢(shì)的覺(jué)察與理解。這些手段不僅包括可視化的戰(zhàn)場(chǎng)顯示，還有建立在態(tài)勢(shì)分析計(jì)算之上的查詢分析手段。由于態(tài)勢(shì)評(píng)估是一種接近于人的思維的計(jì)算過(guò)程，涉及到眾多的因素、參數(shù)和觀點(diǎn)，與之相關(guān)的運(yùn)算多為語(yǔ)義層次的符號(hào)推理，通過(guò)直接計(jì)算模型獲得的自動(dòng)評(píng)估結(jié)果存在效果差，可信度不高的問(wèn)題［1］。由多種輔助分析手段構(gòu)成的決策支持環(huán)境和指揮人員共同構(gòu)成的半自動(dòng)化指揮決策模式應(yīng)當(dāng)是當(dāng)前的研究主流。本文給出一種基于時(shí)空查詢分析的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輔助分析支持環(huán)境實(shí)現(xiàn)框架，可以提供自由度高的態(tài)勢(shì)輔助分析能力。

1 基于時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析能力

1.1 態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)時(shí)空分析的復(fù)雜性

由于數(shù)量龐大，態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)難以被充分利用、分享、分析和具體化。一般地，指揮決策人員的數(shù)據(jù)閱讀和理解能力是非常有限的，有研究表明一般人均日閱讀時(shí)間通常為30 min～45 min，只能瀏覽一份24版的報(bào)紙［2］，而戰(zhàn)場(chǎng)中各類傳感器卻在每時(shí)每刻不斷產(chǎn)生巨大數(shù)據(jù)量，目前的態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)時(shí)空數(shù)據(jù)的錄入、修改、統(tǒng)計(jì)、查詢等顯性功能，卻無(wú)法發(fā)現(xiàn)隱藏在數(shù)據(jù)背后的隱性知識(shí)，對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的深層次處理功能比較薄弱。態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)僅能進(jìn)行顯示，基本沒(méi)有相應(yīng)的分析系統(tǒng)，有用數(shù)據(jù)被埋沒(méi)，隱含的價(jià)值被遮蔽。如何理解態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，如何從數(shù)據(jù)中提取信息，如何把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蜃罱K可用的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的數(shù)據(jù)價(jià)值，已成為態(tài)勢(shì)評(píng)估的瓶頸［3］。圖1給出的是亞丁灣南部航道附近24 h內(nèi)的模擬態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)，圖中商船、護(hù)航軍艦以及漁船的運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成復(fù)雜的態(tài)勢(shì)，僅通過(guò)顯示而不借助相關(guān)分析能力是很難對(duì)這樣的態(tài)勢(shì)進(jìn)行理解分析，找到疑似海盜船只的。

1.2 時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)信息獲取能力

戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)實(shí)體間存在著多種時(shí)間、空間關(guān)系，通過(guò)時(shí)空關(guān)系查詢和定位戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)體是戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輔助分析的重要功能之一。時(shí)空查詢依據(jù)時(shí)空關(guān)系來(lái)查詢和定位戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)體，通常包括幾何拓?fù)洳樵儯▓A形、矩形、多邊形等）、屬性條件查詢、時(shí)空位置查詢以及查詢結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析等［4］。戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)規(guī)模大、版本多、隨時(shí)間不斷累積且使用期很短，僅限于目標(biāo)發(fā)現(xiàn)至融合后上顯一段時(shí)間，很少也很難在其后進(jìn)行有效利用。然而研究表明這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含大量可用于輔助指揮員指揮決策的信息，有用的信息不僅來(lái)自于當(dāng)前時(shí)刻的態(tài)勢(shì)，還蘊(yùn)含在前幾分鐘、幾小時(shí)，甚至幾天幾年前的歷史態(tài)勢(shì)中［5］。例如“在近期的演習(xí)中，似有規(guī)律表明若某區(qū)域內(nèi)有敵軍潛艇活動(dòng)，則其反潛巡邏機(jī)就不在該區(qū)域內(nèi)活動(dòng)，能否將此規(guī)律與過(guò)去3年內(nèi)的已知數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，給出分析結(jié)果？”對(duì)于此類分析需求，可采用基本時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系查詢和復(fù)合的時(shí)空查詢來(lái)進(jìn)行檢索和分析。

1.3 時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析能力

基本時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系查詢是針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中某一時(shí)刻點(diǎn)空間拓?fù)潢P(guān)系的查詢操作，所有復(fù)雜的時(shí)空查詢需求都是以基本時(shí)空分析作為態(tài)勢(shì)分析的底層支撐。此類基本時(shí)空查詢主要是通過(guò)對(duì)指揮員所感興趣的戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)進(jìn)行查詢，在空間、時(shí)間某一屬性確定的前提下，根據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析得到其他屬性的情況。例如“查詢我方作戰(zhàn)目標(biāo)A在何時(shí)能夠到達(dá)作戰(zhàn)區(qū)域B”，“查詢我方作戰(zhàn)目標(biāo)A在5 min后會(huì)進(jìn)入哪個(gè)作戰(zhàn)區(qū)域X”。

復(fù)合的時(shí)空查詢需求是以基本的時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系查詢?yōu)樵瓌t，將復(fù)合的時(shí)空分析查詢解釋為有序的基本時(shí)空拓?fù)潢P(guān)系序列，根據(jù)指揮員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)目標(biāo)對(duì)象或目標(biāo)區(qū)域隨著時(shí)間的推移，而發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的查詢需求，分析得到各作戰(zhàn)目標(biāo)相互間的態(tài)勢(shì)信息。通過(guò)這樣的技術(shù)手段可以允許指揮員從不同視角和不同時(shí)間段對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行查詢調(diào)閱，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行相互比較，從而獲取新的態(tài)勢(shì)認(rèn)知和戰(zhàn)場(chǎng)規(guī)律。例如“查詢敵方作戰(zhàn)目標(biāo)B在5 min后是否會(huì)對(duì)我方作戰(zhàn)目標(biāo)A構(gòu)成威脅”，“查詢未來(lái)3 min后所有將威脅到我方目標(biāo)A的敵方目標(biāo)”，“查詢1 000時(shí)刻所有相互距離不超過(guò)1 000 m的目標(biāo)”。例如“查詢我方作戰(zhàn)目標(biāo)A從起飛到返航時(shí)間段內(nèi)所有曾經(jīng)威脅到它的敵方目標(biāo)”，“查詢未來(lái)10 min內(nèi)有可能威脅到我方目標(biāo)A的所有目標(biāo)”，“查詢?cè)?jīng)相互距離不超過(guò)1 000 m的所有目標(biāo)”。

從需求上看，現(xiàn)階段的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輔助分析環(huán)境需要對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、多維復(fù)雜信息的快速檢索與瀏覽以及復(fù)雜環(huán)境下的快速計(jì)算著重進(jìn)行研究，而不是單單強(qiáng)調(diào)對(duì)態(tài)勢(shì)的可視化表達(dá)研究的重要性。基于時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的數(shù)據(jù)引擎能夠?qū)?zhàn)場(chǎng)上多維數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并為指揮員提供多維時(shí)空查詢、網(wǎng)絡(luò)分析以及時(shí)空匹配分析等輔助分析能力，而不局限于地理信息系統(tǒng)提供的圖上量算等初級(jí)功能，適用于戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輔助分析系統(tǒng)底層支持。

為此，提出了一種基于時(shí)空數(shù)據(jù)引擎的態(tài)勢(shì)輔助分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，將指揮員的態(tài)勢(shì)評(píng)估需求、態(tài)勢(shì)分析中危機(jī)的識(shí)別統(tǒng)一解釋為時(shí)空查詢或者時(shí)空查詢的組合，這種方法立足于戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，有助于提高態(tài)勢(shì)輔助分析環(huán)境的自由度以及一致性。

2 基于時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析框架設(shè)計(jì)

2.1 總體框架

通過(guò)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)輔助分析需求的分析，基于時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析環(huán)境應(yīng)建立在時(shí)空數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)上，提供自由度大的交互性好的以半自動(dòng)輔助分析為主，自動(dòng)監(jiān)控與事件檢測(cè)為輔的態(tài)勢(shì)分析能力。其實(shí)現(xiàn)框架包括時(shí)空數(shù)據(jù)管理引擎，時(shí)空查詢交互接口與態(tài)勢(shì)輔助監(jiān)控3部分組成，如圖2所示。

圖2 中，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)情報(bào)信息接口生成態(tài)勢(shì)目標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合時(shí)空不確定性處理方法和時(shí)空運(yùn)動(dòng)關(guān)系的推理機(jī)制，生成態(tài)勢(shì)目標(biāo)的時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化模型。時(shí)空數(shù)據(jù)管理基于時(shí)空數(shù)據(jù)引擎，組織時(shí)空數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、索引機(jī)制及查詢處理機(jī)制，為用戶的時(shí)空查詢和態(tài)勢(shì)評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。依據(jù)態(tài)勢(shì)事件的解釋規(guī)則，可將戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)事件解釋為一系列時(shí)空關(guān)系的組合，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的時(shí)空數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)句，通過(guò)把這些查詢提交時(shí)空數(shù)據(jù)引擎，可根據(jù)查詢結(jié)果作出相應(yīng)的分析。時(shí)空數(shù)據(jù)查詢交互接口的任務(wù)有二：一是時(shí)空數(shù)據(jù)表示，對(duì)時(shí)空查詢結(jié)果進(jìn)行圖形化演示；二是提供交互式查詢手段，以圖形化的輸入手段來(lái)代替數(shù)據(jù)輸入，如拉框查詢，拖拉時(shí)間軸等。

2.2 時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)引擎實(shí)現(xiàn)

目前還沒(méi)有可用的商用時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，針對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，為了處理時(shí)空查詢，需要研究獨(dú)有的時(shí)空數(shù)據(jù)類型，用于表示各類戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)時(shí)空數(shù)據(jù)對(duì)象?，F(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)只給用戶提供數(shù)量固定的類型集合，沒(méi)有從數(shù)據(jù)庫(kù)的底層對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)各類時(shí)空數(shù)據(jù)類型給予支持?？尚械姆绞绞窃诳蓴U(kuò)充數(shù)據(jù)引擎的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展基本數(shù)據(jù)類型和空間數(shù)據(jù)類型，定義各種類型并設(shè)計(jì)相關(guān)操作集合。

如圖3所示，實(shí)現(xiàn)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)引擎的步驟分兩步實(shí)施，一是在空間數(shù)據(jù)引擎的基礎(chǔ)上擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，引入時(shí)空數(shù)據(jù)類型；二是針對(duì)擴(kuò)充引入擴(kuò)充類型，基于空間分析算子，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)時(shí)空分析操作。系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型包括基本數(shù)據(jù)類型、空間數(shù)據(jù)類型以及時(shí)空數(shù)據(jù)類型等。其中基本數(shù)據(jù)類型和基本空間數(shù)據(jù)類型由Oracle提供，系統(tǒng)在這些基本類型基礎(chǔ)上，擴(kuò)充并實(shí)現(xiàn)了時(shí)空數(shù)據(jù)類型，并且考慮到態(tài)勢(shì)分析中的不確定性，提供了能容忍和表示不確定性的相應(yīng)數(shù)據(jù)類型。如表1所示。

Oracle提供了點(diǎn)、線以及區(qū)域等空間數(shù)據(jù)類型，在這些基本空間數(shù)據(jù)類型的基礎(chǔ)上利用提供的可擴(kuò)充接口，組織歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)，建立時(shí)空數(shù)據(jù)類型。圖4給出了利用歷史和現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)基本時(shí)空數(shù)據(jù)類型的示意。

系統(tǒng)以空間二叉平衡樹(shù)（SAVL）組織基本元素，使用靜態(tài)雙向鏈表記錄空間構(gòu)成成份以方便拓?fù)浞治??？臻g類型Point、Line、Region的基本元素序列以空間平衡樹(shù)（Spatial AVL-tree，SAVL）組織。

2.3 態(tài)勢(shì)事件查詢分析

危機(jī)事件是那些可能造成重大后果的戰(zhàn)場(chǎng)關(guān)鍵事件，一般為復(fù)合事件，這類事件如不及時(shí)處理，一般都會(huì)造成重大損失，是需要引起指揮員特別關(guān)注的重要事件。針對(duì)這些可由對(duì)象時(shí)空關(guān)系表示的危機(jī)事件，可通過(guò)時(shí)空查詢進(jìn)行檢測(cè)，將結(jié)果提交指揮員進(jìn)行進(jìn)一步處理。

如圖4所示，時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)查詢引擎提供了對(duì)基本時(shí)空查詢的支持，通過(guò)定義基本時(shí)空事件的連接謂詞，可以構(gòu)造復(fù)雜危機(jī)事件并將其解釋為可由數(shù)據(jù)庫(kù)查詢引擎支持的時(shí)空數(shù)據(jù)查詢指令序列，通過(guò)將查詢指令提交數(shù)據(jù)引擎執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜時(shí)空事件的檢測(cè)［6］。

在與后臺(tái)數(shù)據(jù)引擎查詢過(guò)程中，采用SQL語(yǔ)句作為交互方式，由于傳統(tǒng)SQL語(yǔ)句不支持空間、時(shí)空查詢，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)SQL文法，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)時(shí)空查詢的文法結(jié)構(gòu)，規(guī)定了其時(shí)空查詢SQL語(yǔ)句格式。

3 基于時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析系統(tǒng)演示

根據(jù)設(shè)計(jì)的態(tài)勢(shì)輔助分析框架，對(duì)基于時(shí)空查詢的態(tài)勢(shì)輔助分析能力進(jìn)行了演示驗(yàn)證。

3.1 場(chǎng)景設(shè)計(jì)

演示驗(yàn)證原型系統(tǒng)以亞丁灣聯(lián)合護(hù)航編隊(duì)的輔助分析為應(yīng)用案例，用于在復(fù)雜環(huán)境中分析海盜船行為?；诟鞣N傳感器數(shù)據(jù)融合后形成的態(tài)勢(shì)信息，以時(shí)空數(shù)據(jù)查詢的方式對(duì)可疑海盜船行為進(jìn)行查詢分析，從大量漁船中分離篩選出可疑海盜船；對(duì)存在危險(xiǎn)的合法商船進(jìn)行預(yù)警；對(duì)整個(gè)國(guó)際護(hù)航編隊(duì)的護(hù)航行動(dòng)或計(jì)劃進(jìn)行時(shí)空分析后獲得護(hù)航盲區(qū)位置，輔助編隊(duì)指揮人員決策。

研究建立了測(cè)試用庫(kù)，其中設(shè)置了模擬數(shù)據(jù)，時(shí)空對(duì)象實(shí)體包括軍艦、商船、漁船、海盜船、國(guó)際推薦航道，各艦船使用運(yùn)動(dòng)點(diǎn)對(duì)象存儲(chǔ)，國(guó)際推薦航道、軍艦保護(hù)區(qū)域、海盜船威脅區(qū)域使用運(yùn)動(dòng)區(qū)域?qū)ο蟠鎯?chǔ)。國(guó)際推薦航道為半徑2 n mile的沿岸狹長(zhǎng)區(qū)域；軍艦保護(hù)區(qū)域、海盜船威脅區(qū)域分別為軍艦、海盜船為中心，以一定半徑形成的圓形區(qū)域。

各類艦船數(shù)據(jù)使用編寫的索馬里海域艦船數(shù)據(jù)模擬生成程序產(chǎn)生xml數(shù)據(jù)文件，使用數(shù)據(jù)管理功能批量導(dǎo)入編隊(duì)?wèi)B(tài)勢(shì)輔助分析演示驗(yàn)證原型系統(tǒng)。所有時(shí)空數(shù)據(jù)跨度24 h，時(shí)間切片粒度為10 min，每個(gè)時(shí)空對(duì)象實(shí)體具有144個(gè)時(shí)空快照。根據(jù)各類艦船行為模擬產(chǎn)生了南岸各國(guó)護(hù)航軍艦20艘、通行商船100艘和1 000艘身份不明的漁船。各類船只的最大速度按實(shí)際情況設(shè)置。

顯示區(qū)域紅色點(diǎn)表示軍艦，黃色點(diǎn)表示商船，白色點(diǎn)表示身份未知的這種漁船，藍(lán)色點(diǎn)表示分析得到的可疑海盜船（初始條件下沒(méi)有發(fā)現(xiàn)海盜，通過(guò)對(duì)海量漁船數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空連接查詢得到可疑可疑海盜船），綠色透明狹長(zhǎng)區(qū)域?yàn)閲?guó)際推薦航道（國(guó)際推薦航道主要有南北兩條，系統(tǒng)中只對(duì)南岸的一條主要航道進(jìn)行顯示和分析）。

3.2 態(tài)勢(shì)時(shí)空查詢與輔助分析示例演示

系統(tǒng)的核心功能在于時(shí)空查詢分析，下面對(duì)其中一些時(shí)空查詢應(yīng)用進(jìn)行演示。

3.2.1 時(shí)空選擇查詢

例：返回當(dāng)前位于某艦保護(hù)區(qū)域R內(nèi)的所有目標(biāo)？

查詢：

說(shuō)明：查詢通過(guò)空間分析操作inside返回當(dāng)前時(shí)刻保護(hù)區(qū)域R內(nèi)部的所有目標(biāo)。

3.2.2 時(shí)空投影查詢

例：返回可疑漁船001的運(yùn)動(dòng)軌跡？

查詢：

說(shuō)明：trajectory操作返回不確定性運(yùn)動(dòng)點(diǎn)在xy平面上的投影。

與時(shí)空選擇查詢組合，時(shí)空投影查詢對(duì)選擇結(jié)果可以進(jìn)一步進(jìn)行篩選，構(gòu)成更復(fù)雜的查詢。

3.2.3 時(shí)空連接查詢

例：返回當(dāng)前相互威脅的目標(biāo)？

查詢：

說(shuō)明：“相互威脅”指兩目標(biāo)相互位于對(duì)方的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。在目標(biāo)的空間位置信息上，發(fā)生連接，連接操作由空間謂詞Contain實(shí)現(xiàn)。

3.2.4 復(fù)合事件查詢

在基本時(shí)空查詢的基礎(chǔ)上根據(jù)護(hù)航行動(dòng)的特殊需求，將基本時(shí)空查詢服務(wù)進(jìn)行復(fù)合組合，得到面向具體應(yīng)用的定制功能。下面給出的各類危機(jī)事件只是我們?cè)隍?yàn)證系統(tǒng)中初步建立的一些簡(jiǎn)單事件判定規(guī)則，在實(shí)際系統(tǒng)中，完全可以根據(jù)專家知識(shí)，重新建立更加精細(xì)的事件判定準(zhǔn)則，將這些準(zhǔn)則轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的時(shí)空查詢進(jìn)行執(zhí)行。

例：查詢海域Rect內(nèi)的可疑的海盜?

查詢：

說(shuō)明：海盜船只一般速度較快，且作案前會(huì)跟隨目標(biāo)一段時(shí)間，因此，這里對(duì)海盜船只的時(shí)空定義為“目標(biāo)最高速度大于20 kn且與商船距離小于5 000 m的最大持續(xù)時(shí)間大于20 min，或累計(jì)持續(xù)時(shí)間超過(guò)1 h”。查詢中的Duration為時(shí)空謂詞，返回時(shí)空實(shí)體或者關(guān)系的時(shí)間投影，MAX，SUM為聚集函數(shù)求出時(shí)間數(shù)組中的最大值與總和。關(guān)于“可疑海盜船”不同的時(shí)空定義，所得的結(jié)果也不相同，可以根據(jù)專家意見(jiàn)對(duì)海盜船的定義進(jìn)行靈活修改，體現(xiàn)出時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用于輔助決策系統(tǒng)時(shí)的靈活性。圖7中顯示的是對(duì)海盜群的檢測(cè)結(jié)果。

例：查詢海域Rect內(nèi)的危險(xiǎn)商船？

查詢：

說(shuō)明：“危險(xiǎn)商船”指處在可疑海盜船作案范圍內(nèi)且距離最臨近軍艦較遠(yuǎn)，短時(shí)間軍艦無(wú)法前往援助的商船。圖8中顯示的是對(duì)處于危險(xiǎn)中的商船的檢測(cè)結(jié)果，這里的時(shí)空判定查詢準(zhǔn)則為：“航道內(nèi)，處于所有護(hù)航艦艇在1 h內(nèi)都無(wú)法覆蓋到的區(qū)域內(nèi)的所有商船”。

4 結(jié)束語(yǔ)

在作戰(zhàn)指揮活動(dòng)中，理解與識(shí)別態(tài)勢(shì)是指揮人員面臨的最大的挑戰(zhàn)?；跁r(shí)空查詢分析的態(tài)勢(shì)輔助分析技術(shù)可以為指揮人員提供一種自由度高的手段，幫助指揮人員理解態(tài)勢(shì)，從而快速形成決策。與固化功能的輔助分析或戰(zhàn)術(shù)計(jì)算系統(tǒng)不同，基于時(shí)空查詢分析系統(tǒng)的輔助分析能力是可自由擴(kuò)充的，只要指揮員能明確給出所需要查詢事件的時(shí)空關(guān)系，系統(tǒng)都可給出對(duì)應(yīng)的分析計(jì)算結(jié)果，因此系統(tǒng)提供的是一個(gè)自由度高的輔助分析手段，而不是固化的綁定在特定應(yīng)用任務(wù)背景下的分析能力。系統(tǒng)完全可以不加修改直接工作在其他作戰(zhàn)任務(wù)背景下。

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［2］Caroline E Z，Lee R B，Gary K.A Literature Review of Analytical and Naturalistic Decision Making［R］.Technical Report，Naval Command，Control and Ocean Surveillance Center Research，Development，Test，and Evaluation Division，2010.

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［4］吳霽.態(tài)勢(shì)評(píng)估關(guān)鍵技術(shù)的研究［D］.西安：西安電子科技大學(xué)，2006.

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［6］姚春燕.戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)評(píng)估中時(shí)空推理理論與技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)，2008.

A Situation Evaluation Support System Based on Spatiotemporal Data Queries

BAO Lei1，SUN Yue-lin1，QIN Xiao-lin2
（1.Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China；2.Information Science and Technology Institute，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China）

A situation evaluation support technology based on spatiotemporal data queries is introduced，which can help maintaining situation awareness by providing free queries on spatiotemporal relationships between battlefield events.The architecture of situation awareness system based on spatiotemporal data engine is presented as well as some demonstration of a prototype system are shown. The research provided an efficient approach for situation evaluation，can support the command and control system or training simulation systems.

situation evaluation，dicision support，spatiotemporal database，spatiotemporal query

TJ630

A

1002-0640（2015）09-0006-05

2014-08-02

2014-09-11

國(guó)家“八六三”創(chuàng)新基金（2010AAJ168）；湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2011CDB053）；獲國(guó)防科技二等獎(jiǎng)

包 磊（1977- ），男，天津人，教授，博士。研究方向：現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、軍事數(shù)據(jù)工程。