多機種綜合保障基地油料保障調度與決策系統

文/王世宏 張建央 何劍如

虛擬現實地理信息系統（VRGIS）是近年來在軍民領域得到廣泛應用的新技術，它將虛擬現實技術（VR）與地理信息系統（GIS）集成于一體，以VR作為前端與用戶進行交互，GIS作為底層支持空間數據處理，可以模擬地形、地貌的真實表現，用戶可與系統進行實時交互。本文著眼多機種綜合保障基地油料保障調度與決策可視化、智能化、實時化的實際需求，在VRGIS技術的啟發下，結合北斗定位系統、計算機技術、網絡技術、通信技術等多種技術與方法，對多機種綜合保障基地油料保障調度與決策系統進行了深入研究。

1.系統設計目標

多機種綜合保障基地油料保障調度與決策系統設計應實現以下目標：①信息查詢功能，系統首先應是一個能夠高效管理油料保障相關信息的系統，它集信息采集、傳輸、處理、存儲及輸出于一體，可為決策者們提供可視化、實時化、精確化的油料保障信息；②輔助決策功能，基地油料保障是一個組織指揮十分復雜的過程，其中每一個活動都離不開決策，系統應能快速、準確地生成決策方案；③實時調度功能，基地油料保障涉及多種人員、設施設備和裝備器材，系統應能對決策指令做出實時反饋，使這些保障力量達到人機協調、人機和諧，從而更好地發揮整體保障效能；④人機交互功能，決策者所接收的每一種信息，所做的每一項決策，發出每一條指令都通過系統的人機交互接口完成，系統應具備實時、智能、逼真的人機交互接口，以便決策者的組織指揮意圖能得到有效實現。

2.系統技術架構

2.1 系統總體架構

系統的技、戰術性能是融合油料保障各要素的關鍵所在，從這個角度出發，本文確立了多機種綜合保障基地油料保障調度與決策系統總體架構，如圖1所示。

圖1 油料保障調度與決策系統總體架構

系統主要由調度與決策中心、信息終端、北斗衛星導航系統、軍事移動通信系統及外接的飛行指揮系統和油庫測控系統等六部分組成。調度與決策中心是一個人機系統，決策者發出的應用請求、調度指令都通過機器系統來完成；信息終端是配備于車輛、人員及其它設施裝備的定位、狀態信息采集以及發送數據和接收指令的設備；北斗衛星導航系統負責跟蹤和定位移動實體；移動通信系統負責移動實體和調度與決策中心的通信；測控終端用于監測、控制油庫設施裝備運行狀態；飛行保障指揮系統用來向本系統提供飛行狀態信息。

2.2 硬件技術體系

基于上文建立的系統總體架構，通過跟蹤相關信息技術、通信技術及自動控制技術的最新進展，確定了系統的硬件技術體系，其抽象化的體系結構如圖2所示。具體構成上，系統由“信息終端主機”、“通用接口盒”、“導航通信外設”、“測控終端主機”等四部分組成。通用接口裝置應遵循相關標準并經過精心的機械和電氣定義，可集成多種導航、通信、測控設備，實現了硬件層面上的真正“通用”。

2.3 軟件技術體系

圖2 系統硬件技術體系

多機種綜合保障基地一體化指控平臺是用于統一指揮和控制油料等所有地面保障的信息化管理平臺，油料保障調度與決策系統是其重要的組成部分之一，其軟件技術體系如圖3所示。油料保障調度與決策系統的功能需求體現在“對內”的“監視診斷”和“對外”的“通信控制”兩個層面。“對外”，是指通過集成導航定位、戰術通信等模塊，使系統能適應信息采集、傳輸、處理與使用需要，以便實時掌握保障現場狀態、部隊需求等信息，便于在不定空間、時間的情況下，快速有效地控制油料保障活動，實現油料保障的精確化。“對內”，是指通過實時監測與調控成套裝備作業過程中的過程量和過程參數，來提高人與裝備系統的可靠性、協調性，從而有效提高保障效能。

3.系統功能設計

3.1 決策支持子系統

決策支持子系統分為決策支撐層、決策服務層和決策應用層等三個基本層次，采用分層、分模塊的設計理念。

圖3 系統軟件技術體系

（1）決策支撐層是決策支持子系統的核心所在，包括油料保障數據庫管理系統、知識庫管理系統、方法庫管理系統及模型庫管理系統。數據庫管理系統用于建立、使用和維護數據庫，數據庫中封裝了油料保障相關基礎數據，并可實現這些數據的聯機和分時處理。知識庫管理系統以本體論、知識管理理論為指導，將相關油料保障理論知識、事實數據、定義、常識性知識及其它可用于油料保障活動的信息，采用某種知識表示方式組織起來，并實現存儲、管理和使用。模型庫管理系統封裝了與油料保障相關的解析模型。方法庫管理系統中，方法庫由方法程序庫和方法字典組成，方法程序集成了求解模型的算法，方法字典中存放了這些算法的類別、功能、使用方法、調用形式、方法參數等基本信息。

（2）決策服務層是面向應用的基于服務器端的各種服務應用的集合，利用W ebService等技術，封裝各種信息訪問，實現油料保障數據、信息、知識的透明訪問，其核心能力是能夠分析、理解應用端的請求，實現各類數據的訪問。

（3）決策應用層是整個系統體系結構的頂層，是面向用戶的油料保障決策過程的具體實現，是用戶和智能決策支持系統的人機接口。決策應用層采用分層化、模塊化理念進行各個子功能的設計，并提供系統維護平臺，實現油料保障數據庫、知識庫、模型庫、方法庫及系統安全等管理功能。

3.2 實時調度子系統

實時調度子系統主要由油料保障決策者、人機交互接口和VRGIS平臺，以及用來輔助系統功能實現的決策支持子系統、通信模塊構成。VRGIS平臺利用虛擬方式真實再現多機種綜合保障基地油料保障各種靜、動態地物，既能跟蹤、定位空間物體，又能以可視化方式展示空間物體的屬性數據，它至少應具備以下八個功能：①通視和縮放，即根據應用請求實現場景的三維全景展示和實物聚焦；②定位，即系統根據回傳的定位信息實時地將視點定位到目標；③漫游，虛擬場景可在多機種綜合保障基地地域及其一定的空間范圍內實現視景轉移、擴展及移動目標的跟蹤；④顯示模式，即加油車輛、油料保障人員、飛機等移動實體，在定位信息的驅動下實現前進、后退、轉向、接觸等過程狀態；⑤地形量算，可測量任意兩點的實際距離和任意區域的面積；⑥屬性數據編輯，即可以編輯相關靜、動地物的信息；⑦加油過程狀態表現，可實時顯示加油車輛油罐剩余油量、作業狀態等；⑧軌跡回放，可利用歷史數據實現加油車輛、油料保障人員在油料保障過程中所經歷的線路及作業節點的狀態信息的顯示。油料保障決策者在實施調度子系統中主要起著數據請求者、決策指令生成者和調度指令發布者的作用，而人機交互接口是用來實現油料保障決策者和實時調度子系統進行實時交互的媒介。

3.3 信息終端

信息終端包括加油車輛和手持式移動信息終端。加油車輛車載信息終端主要由北斗定位單元、嵌入式計算機系統、車載供電單元、傳感器、無線通信單元等五部分組成。其功能為：一是自動采集加油車的位置、加油狀態、裝載油品、剩余油量、容量等信息；二是通過移動通信系統將采集的數據回傳服務器端；三是接收調度與決策中心發出的指令；四是發出指令警報，油料保障人員接收后控制加油作業過程。北斗定位單元主要包括定位請求端和定位信息接收端，加油車輛在移動過程中不斷地發出定位請求，地面中心站收到請求后解算出用戶位置，再通過衛星傳送給定位信息接收端，北斗定位單元的定位信息通過無線通信模塊加密后傳回調度與決策中心。

3.4 與飛行指揮系統融合的接口模塊

飛行指揮系統具有對飛機實施指揮、控制的功能，直接或間接地封裝了系統所需的駐場、轉進的多機種飛機相關信息，因此，系統設計時應留有與飛行指揮系統融合的接口，以實現數據共享。

4.結語

本文研究了基于VRGIS的多機種綜合保障基地油料保障調度與決策系統框架模型，針對油料保障調度與決策人機可視化、實時化、智能化的實際需求，提出將VRGIS技術與決策支持系統相融合，設計了系統技術架構及其功能，力求實現真實場景虛擬再現、決策指令動態生成、保障力量實時調度的系統功能。提出的方法對系統實際開發具有一定的參考價值。