基于北斗定位系統和MGIS的海軍裝備保障指揮自動化系統＊

錢蘭華 石志軍 李忠猛

（1．92956部隊 大連 116041）（2．海軍大連地區裝備修理監修室 大連 116041）（3．海軍工程大學 武漢 430033）

1 引言

海軍裝備保障的任務日趨繁重和海軍裝備保障組織指揮手段的相對落后，是當前我海軍裝備保障指揮系統中最突出的矛盾?，F代技術條件下特別是高技術條件下的作戰，消耗大，技術保障復雜，實效性要求高，對裝備和保障依賴性更大。裝備保障指揮自動化，是綜合運用以計算機為核心的各種技術設備，實現對信息的收集、傳輸和處理自動化，以實施對裝備保障力量和裝備的有效指揮與控制。裝備保障指揮過程中實時監控裝備保障分隊和保障對象的動態，對裝備和人員配置地域的地形、地貌、植被、道路等大量的地理環境信息進行迅速搜集處理，是實施有效裝備保障指揮的關鍵，對提高裝備保障效能具有十分重要的意義。

北斗導航定位系統是我國自主知識產權的衛星導航系統，可以為用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務，同時還具有雙向數字報文通信、精密授時等功能。軍事地理信息系統（Military Geographic Information System，MGIS）是在計算機硬件支持下，運用系統工程和信息科學的理論和方法，綜合地、動態地獲取、存儲、管理和分析軍事地理環境信息，并服務于作戰指揮自動化、戰場數字化建設和軍事決策支持的軍事空間信息系統。這些年來，MGIS受到各國軍方的普遍重視，而且在海灣戰爭、波黑戰爭特別是在科索沃戰爭中發揮了重要作用。故將北斗導航定位系統與MGIS結合，應用于裝備保障指揮自動化系統開發中，以加強對裝備保障的全面控制和管理，提高裝備保障的效能。

2 系統開發模式

在綜合北斗導航定位系統、MGIS、DSS（決策支持系統）、MIS（管理信息系統）和裝備保障特點的基礎上，采用以北斗導航定位系統和MGIS為核心的裝備保障指揮自動化系統開發模式，如圖1所示。

圖1 以北斗系統和MGIS為核心的海軍裝備保障指揮自動化系統開發模式

其基本思路是：對部隊武器、彈藥、器材、保障力量、油料和給養等六類保障數據，以MGIS為載體建立數據庫，與解決實際問題的模型庫相連接；在裝備保障指揮中心安裝北斗指揮機、高性能服務器及各業務保障終端；在油料、彈藥、維修等保障分隊安裝北斗監控終端用戶機；在艦船上加裝北斗一體機和艦載監控終端（配有艦船信號采集板和平板觸摸式電腦）；開發保障系統終端應用軟件，進行保障數據采集傳送。系統以現有MGIS作為平臺，以Visual Studio作為前臺開發工具，C＃作為開發語言，采用OLE技術進行集成二次開發，后臺數據庫系統可采用Oracle或SQL Server數據庫系統。

3 總體設計和功能

系統利用北斗導航衛星作為通信鏈路，采用北斗用戶機作為定位和通信模塊，以MGIS為開發平臺，結合集成二次開發技術，設計出裝備保障指揮自動化系統的總體框架，如圖2所示。

圖2 海軍裝備保障指揮自動化系統的總體框架結構

裝備保障指揮自動化系統主要實現以下功能：

1）實時數據采集功能。監控終端對武器、油料、彈藥、器材、維修能力等裝備保障要素數據進行實時采集，利用北斗系統的通信功能，為裝備保障指揮中心提供原始數據；2）動態定位保障對象功能。利用艦載北斗系統定位功能，實時記錄本機定位和異地索取位置信息，對保障對象進行動態精確定位，確保裝備保障指揮中心指揮保障分隊選擇最佳保障方式、時機和路線；3）輔助決策功能。該系統可實現對裝備保障信息的查詢和報表輸出、保障態勢的顯示與標繪、電子地圖中裝備保障信息的雙向查詢、應用多種計算模型實現裝備保障指揮輔助決策等功能；4）通信指揮功能。指揮型用戶機和普通型用戶機可以建立點對點通信，指揮型用戶機對下屬用戶信息進行轉發和廣播。用戶一旦收到通信信息便能夠以語音形式進行提示。

4 系統開發及其功能的實現

4．1 數據庫的建立及應用

系統所涉及的數據包括空間數據、屬性數據和外部數據?？臻g數據是將裝備保障指揮自動化系統中涉及的大量帶有空間位置特征的數據集合，這些數據利用GIS特有的空間數據格式來描述。主要實現地圖及其屬性數據的輸入、輸出、圖層處理（包括網層內容更新、剪拼、縮放、顏色標識和漫游等）及圖層增刪等功能，其空間數據庫的建立流程如圖3所示。

圖3 空間數據庫建立流程圖

屬性數據庫主要存放描述地圖對象的屬性數據，空間數據和屬性數據通過內部代碼和用戶標識作為公共數據項連接起來，使得描述地圖對象的屬性數據與地圖對象建立一一對應的關系。系統利用其對應關系，實現信息雙向查詢、條件查詢等功能，并以圖形、文字、報表等多種數據表達方式實現打印、屏幕顯示、遠程網絡傳輸等方式輸出。

4．2 系統模型庫的開發

模型庫系統由模型庫和管理系統組成，而模型庫就是模型類與模型實例的集合。模型庫由工具庫、算法庫、操作模型子庫、模型子庫和模型實例子庫六個部分組成。整個模型庫管理系統包括模型類、模型實例、算法庫、工具庫和模型庫等五個管理子系統。模型庫管理子系統主要用來配置模型庫。模型的建立包括模型生成、模型的連接及模型的重構。

設計時，模型生成通過面向對象模型類來建立模型，對子模型的連接通過子模型類調用來實現，而面向對象的繼承方式能實現模型的重構。比如，要對艦艇保障力量進行編組，則首先建立編組基類，然后在此基類上加以重用和派生，分別派生出艦艇技術保障力量編組、艦艇器材保障力量編組和軍械保障力量編組等派生類，這些派生類與它們的父類相比增加了新的內容，以分別適應各自編組的需要。這種按繼承機制建立的模型具有很大的靈活性，使用戶易于實現對模型的維護、調用、查詢、運行以及根據環境的變化修改模型等。

4．3 艦載監控終端

艦載監控終端主要依靠安裝在艦船上的各種傳感器和控制器，對其運行狀態參數、故障信息和位置參數進行采集，經過控制器轉換為CAN 總線數據，發送到CAN 總線，經處理器運算處理以后，將地理位置和時間信息及其它信息，由北斗用戶機OEM 板到達裝備保障指揮中心服務端，實現保障對象與保障指揮中心服務端的通信。對不同的艦艇，艦載終端可以提供不同的功能，配備也不盡相同，但通常由以下幾部分組成：北斗用戶機OEM 板、信號采集板、平板觸摸式電腦。如圖4所示。

圖4 艦載監控終端

作為艦載終端系統的重要組成部分，北斗用戶機OEM 板主要負責定位和通信，與平板觸摸式電腦通過RS232串口完成數據通信，艦載終端軟件是艦載終端的核心部分，完成定位、通信、控制信息發送以及狀態顯示等功能。在液晶屏上顯示海面狀況、本艦位置、運行狀態等信息以及監控中心公布信息。信號采集板主要負責采集艦艇武器、油料、彈藥、器材等狀態信號，并將這些信號實時傳送給終端軟件，對不同的艦艇信號采集板有不同的接口設計。

4．4 北斗定位與通信

北斗定位系統采用主動式雙向測距定位原理，首先由控制中心向兩顆衛星同時發送詢問信號，衛星接收后向服務區內用戶廣播，用戶響應向衛星發送服務信息，經衛星轉發至地面中心，地面中心根據服務信息內容進行相應數據處理。

中心控制系統針對定位申請，根據測出的兩星至測站的距離之和，加上從儲存在計算機內的數字高程圖查詢到的用戶高程值，計算并按北斗信號編碼協議解析后為經緯度坐標，經加密后經出站信號發送給用戶，坐標值與電子地圖數據匹配后，即可在地圖上看到用戶終端的地理位置，若是連續定位，還可看到艦艇的運行軌跡；針對通信申請，則按北斗信號編碼協議解析后為發信者發送信息，信息內容以文本框的形式自動顯示在地圖上層。其定位與通信過程如圖5所示。

圖5 定位與通信過程示意圖

4．5 在電子地圖中顯示位置

在得到正確的地圖應用所使用的經緯度之后，還要在地圖上正確顯示其位置。電子地圖顯示采用Maplnfo公司提供的MapX 控件。可分析并顯示業務數據、創建或編輯地圖圖元，并按地理位置顯示數據結果。利用其應用編程接口可將接收到的經緯度信息轉化為地圖坐標數據后顯示在地圖上，從而顯示出目標位置：

NewMarker＝new LTMarker（newLTPoint（Longitude，Latitude），icon）；

maps．addOverLay（newMarker）；

points．push（new Point（Longitude，Latitude））；

maps．getBestMap（points）；

其中，NewMarker對象是在地圖上突出顯示正確位置的標志；Points變量存放的是用戶機所在地理位置的經緯度值轉化為地圖坐標后的數據。但要做到真正意義上的實時動態顯示，必須使客戶端自動更新地圖來顯示目標移動的結果，而在表現層更要解決不刷新的動態回顯。在實際應用中，可利用AJAX 模擬server端向客戶端的push技術來實現。

5 結語

該系統集成了北斗系統和MGIS的優勢，為實現我軍裝備保障指揮自動化提供了參考，應用前景廣闊。下一步，將對北斗系統和MGIS在海軍裝備保障領域的應用作更進一步的研究，加速實現未來數字化戰場和裝備保障指揮自動化建設。

［1］王家耀．軍事地理信息系統［M］．北京：解放軍出版社，1998．

［2］陳富安，郭鵬飛．MGIS在工程裝備保障指揮自動化中的應用［J］．工兵裝備研究，2006，25（3）：51-55．

［3］陸正軍，張自賓，嚴浩，等．軍事地理信息系統在裝備保障數字化中的應用［J］．河北工業科技，2003，20（4）：45-62．

［4］徐曉晗．趙清華，林學華．基于北斗導航定位系統和MGIS的裝備保障指揮自動化系統［J］．兵工自動化，2010（6）：19-21．

［5］魏延成，李中學，劉子林，等．基于GIS／GPS的應急分隊指揮控制系統［J］．兵工自動化，2008，27（4）：90-93．

［6］郭天虎，張篤濤．基于粗糙集的后勤裝備保障效能評估指標體系的簡化［J］．四川兵工學報，2009（6）：122-124．