分布式戰術數據鏈網絡規劃中的數據庫設計*

張 曦，王永斌，劉宏波

（1.海軍工程大學電子工程學院，武漢 430033；2.解放軍91336部隊，河北 秦皇島 066326）

分布式戰術數據鏈網絡規劃中的數據庫設計*

張 曦1，2，王永斌1，劉宏波1

（1.海軍工程大學電子工程學院，武漢 430033；2.解放軍91336部隊，河北 秦皇島 066326）

以分布式戰術數據鏈網絡規劃為研究對象，在設計了分布式戰術數據鏈網絡規劃系統結構圖的基礎上，重點對數據鏈網絡規劃中數據庫的設計進行分析。通過分析數據庫設計需求提出了設計方法，然后根據不同的部門職責對戰術數據鏈網絡規劃的參數進行拆分、組合，設計了網絡規劃數據庫的實現方案。最后，利用PowerDesigner軟件建立了概念數據模型和物理數據模型，實現了既能存儲數據鏈網絡規劃內容，同時滿足分布式網絡規劃系統要求的數據庫存儲結構。

戰術數據鏈，分布式，數據庫設計，網絡規劃

0 引言

數據鏈能夠實現多作戰平臺之間的戰術信息交換，已經成為現代戰爭指揮控制信息系統的核心組成部分［1］。戰術數據鏈的網絡規劃作為研究數據鏈組織使用的重要內容，正在受到越來越多的探索和研究［2］。同時，針對數據鏈網絡規劃的數據庫設計也成為了必然的發展要求。目前在國內，李宏智研究了多數據鏈網絡規劃問題［3］，康文崢等研究了數據鏈組織運用的原則［4］，姚文琳等對基于Oracle的分布式數據庫設計與技術進行了研究［5］。

本文基于外軍數據鏈的功能和組網方式分析了戰術數據鏈網絡規劃流程，研究了數據鏈網絡規劃中數據庫設計的需求，提出了設計方法，最后運用PowerDesigner11軟件，建立了分布式戰術數據鏈網絡規劃中數據庫的概念數據模型和物理數據模型，設計了滿足不同部門的規劃人員能夠獨立地根據分工進行數據鏈網絡規劃的數據庫。為戰術數據鏈網絡規劃及應用提供了參考。

1 分布式數據鏈網絡規劃設計

數據鏈網絡規劃是根據作戰、訓練等任務需求，根據戰術數據鏈系統網絡參數等條件，由通信部門協同情電部門，配合作戰部門對參與任務的平臺進行規劃，滿足指揮、態勢等戰術信息在數據鏈網絡中實現共享的連接和互通關系，是戰術數據鏈進行組織運用的基礎和前提［6］。

傳統的戰術數據鏈網絡規劃，是由作戰、雷達、通信等多個部門的專業人員，根據各自不同的領域對數據鏈的使用進行有序規劃［7］。但是隨著未來戰爭聯合作戰的趨勢日益明顯，信息化程度越來越高，分布式戰術數據鏈網絡規劃成為必然發展方向。

分布式數據鏈規劃主要結構如圖1所示，通過軟件的編寫，實現多部門合作進行規劃行為開展和人員、臺位空間上的物理分布；通過數據庫的合理設計，實現分布錄入的數據集成儲存，并依托約束條件映射為數據鏈網絡規劃方案。

2 數據庫設計

通過研究分布式戰術數據鏈網絡規劃的實現方式，在分析各方面需求之后，確定數據庫設計需求，并提出數據庫設計方法。

2.1 數據庫設計需求

由于分布式戰術數據鏈網絡規劃的特點，其數據庫設計必須滿足以下要求：

2.1.1 數據的相對獨立性

數據的獨立性有兩層含義：一是數據存儲的獨立性。規劃系統的分布式設計，本質上是將規劃人員在空間上進行非連續分布。這種物理分布的特性決定了不同部門的數據在存儲上應當具有獨立性。在設計數據庫時，將規劃方案中的相關參數按照不同部門的分工進行分割和整合，形成相應的參數庫。二是數據自身的獨立性。在分布式系統中，用戶無需關心數據如何存儲和互相關聯，只需將自身的本職工作完成即可。在用戶看來，其輸入的數據是獨立存儲的，可以隨時對其進行增、刪、查和更新等操作。

2.1.2 不同部門數據之間的有限依賴性

一次完善的網絡規劃方案，應該是邏輯上的一個整體。不同部門錄入的數據，是規劃方案經過分割、整合之后的結果，在形成規劃方案的時候，必然要經歷再次的拆分與整合，重新組成一個整體。這種再次的整合，就需要通過數據之間的傳遞來進行。對于戰術數據鏈網絡規劃，其數據庫的依賴與整合關系如圖2所示：

2.1.3 網絡規劃方案數據完整性約束

在各部門進行數據錄入之后，要依靠數據庫軟件本身提供的完整性約束方案對數據進行約束。本文所設計數據庫的完整性約束分為數據約束和表約束兩類。數據約束主要有主鍵約束（pk）、非空約束（notnull）、唯一性約束（uk）和check約束（ck）；表的約束主要通過外鍵約束（fk）來實現。

2.2 數據庫建模方法

本文選擇數據庫建模功能強大、操作簡易的PowerDesigner作為建模工具。數據庫建模是分布式戰術數據鏈網絡規劃中數據庫設計的重要階段。使用PowerDesigner進行數據庫設計輔助，首先要建立概念數據模型（CDM，Conceptual Data Model）。概念數據模型是對現實中實體以及實體之間對應關系的抽象模型，是整個數據庫建模過程的關鍵階段。其次，利用已經建立好的概念數據模型生成物理數據模型（Physical Data Model，PDM）。物理數據模型是以常用的數據庫系統為基礎，將概念數據模型中所建立的模型生成相應的數據庫系統中的SQL腳本，利用該腳本在數據庫中建立相應的存儲結構，并通過數據庫系統自身提供的方案保證數據在數據庫中的完整性和一致性。

3 數據庫模型實現

根據圖1，數據庫設計主要分為作戰參數數據庫、通信參數數據庫以及情電參數數據庫3個部分進行設計。在對網絡規劃進行數據庫之前，要先進行資源數據庫設計。為下一步的作戰和通信部門配置參數提供相應的平臺和設備。

3.1 數據庫總體設計

任何戰術數據鏈網絡規劃的基礎是平臺和設備等資源，所以對網絡規劃系統進行數據庫設計時，首先應當進行資源數據庫設計：一是平臺數據庫。平臺數據庫設計主要分為兩類：機動武器平臺和岸基指揮所。在數據庫設計的時候，應該提取二者的共有參數；二是設備數據庫。設備數據庫設計內容包括參與網絡規劃的通信設備，即數據鏈設備和電臺設備的參數。資源數據庫構成了分布式戰術數據連網絡規劃的基礎和前提。

同時，由于分布式網絡規劃的要求，在數據庫設計之初首先考慮不同部門在網絡規劃中的概念集設計：

作戰概念集設計：作戰部門主要負責任務的基本信息、兵力組成以及指揮、協同關系，是戰術數據鏈網絡規劃的框架。任務信息表與指揮協同關系之間的對應關系是一對多，即一個任務對應多個指揮協同關系；同時，指揮協同關系與平臺之間的對應關系是多對多，即一個平臺可以被多個指揮協同關系調用，一個指揮協同關系也會調用多個平臺。

雷情概念集設計：雷達部門主要負責戰術數據連網絡規劃中的雷達保障、雷達編識號指派以及情報信息的標識分配，是網絡規劃方案的重要組成部分。雷情保障參數與作戰概念集中的指揮協同關系和通信概念集中的數據鏈組織文件均為一對一的關系。

通信概念集設計：通信部門主要負責數據鏈組織文件的形成，也是網絡規劃的核心內容。數據鏈組織文件與作戰概念集中的指揮協同關系是一對一的關系，即一個指揮協同關系對應一份數據鏈組織文件；數據鏈設備和電臺設備與數據鏈組織文件的對應關系均為多對一，即多個數據鏈設備和電臺設備對應一份數據鏈組織文件，同時一份數據鏈組織文件對應多個不同的數據鏈和電臺設備。

3.2 數據庫概念模型建立

數據庫建模是數據庫設計的重要階段，其中的概念數據模型（Conceptual Data Model，CDM）是系統建模過程的關鍵階段。CDM可由E-R模型細化而建立，是對現實應用實體及實體間聯系的抽象表示，通常包含了與具體物理數據庫無關的數據對象［8］。分布式戰術數據鏈網絡規劃系統的主體是網絡規劃，涉及的主要實體集有參加任務平臺以及數據鏈、電臺等設備，概念集按照部門分為3類：作戰概念集、通信概念集以及情電概念集。作戰概念集包括任務信息、參與任務的平臺集、指控、協同關系集；通信概念集包括數據鏈組網參數集；情電概念集包括指控信息。在PowerDesigner中建立的CDM如圖3所示。

圖3中，平臺、數據鏈設備、電臺設備3個模型屬于資源集，參與行動兵力表、任務信息表、指揮協同關系3個模型屬于作戰概念集，數據鏈組織文件屬于通信概念集，指控參數模型屬于情電概念集［9］。

3.3 數據庫物理模型建立

數據庫的物理數據模型（Physical Data Model， PDM）是根據概念數據模型生成的。PDM是以數據庫管理系統DBMS理論為基礎，將CDM中所建立的資源集合概念集生成相應DBMS的SQL腳本，并依靠DBMS提供的完整性約束方案保證數據在數據庫中的完整性和一致性。分布式戰術數據鏈網絡規劃在PowerDesigner中建立的PDM如圖4所示：

以上為分布式戰術數據鏈網絡規劃的物理數據模型，通過與需求結合可以看出：數據庫設計能夠滿足網絡規劃系統的分布式需求，同時由PowerDesigner軟件保障了數據庫中存儲的網絡規劃方案的完整性。

4 結束語

設計數據庫儲存網絡規劃方案，既是實現分布式數據鏈規劃系統的基礎，也是規劃方案重復利用的前提。本文以分布式戰術數據鏈的網絡規劃方案為研究對象，研究了存儲方案的數據庫設計需求，通過PowerDesigner11軟件按照分布式要求設計了網絡規劃方案的概念數據模型，并由概念數據模型生成了Oracle數據庫系統的物理數據模型，理論上能夠滿足分布式戰術數據鏈網絡規劃的要求，為提高數據鏈網絡規劃效率和實現網絡規劃方案重復利用提供了方法和思路。

［1］駱光明.數據鏈——信息系統連接武器系統的捷徑［M］.北京：國防工業出版社，2008.

［2］呂娜.數據鏈理論與系統［M］.北京：電子工業出版社，2011.

［3］李宏智.多數據鏈聯合網絡規劃［J］.指揮信息系統與技術，2013，4（2）：50-53.

［4］康文崢，盛亮.數據鏈組織運用原則探析［J］.數字技術與應用，2013，31（5）：15-19.

［5］姚文琳，王存剛，劉世棟，等.基于Oracle的分布式數據庫設計與技術進行了研究［J］.計算機工程，2006，32（20）：89-91.

［6］金善來.基于柔性架構的數據鏈網絡規劃研究［D］.武漢：海軍工程大學，2011.

［7］衛澤.數據鏈網絡規劃及評估研究［D］.武漢：海軍工程大學，2012.

［8］肖海蓉.基于PowerDesigner的員工醫療保險系統的數據庫設計［J］.現代計算機，2010，42（6）：189-191.

［9］周進，張曦，劉宏波.基于OMNeT++的數據鏈分布式仿真設計與實現［J］.計算機與數字工程，2013，41（5）:757-759.

Database Design in Distributed Net Programming of Tactical Data Link

ZHANG Xi1，2，WANG Yong-bin1，LIU Hong-bo1
（1.School of Electronic Engineering，Naval University of Engineering，Wuhan 430033，China；2.Unit 91336 of PLA，Qinhuangdao 066326，China）

The Paper studies the distributed net programming process of tactical data link，on the basis of designing the system structure of the distributed net programming of tactical data link，it focus on the study of database designing of net programming of tactical data link.Through the analysis of database design requirements，the design method is put forward，and then according to their different responsibilities of departments，by analyzing the parameters of separation，combination of tactical data link，the net programming database implementation plan is designed.Finally the net programming database Physical Data Model（PDM）and Conceptual Data Model（CDM）is established by using PowerDesigner software.It can store the net programming of tactical data link content，at the same time，it meets the requirements of database storage scheme of distributed net programming.

tactical data link（TDL），distributed，database design，net program

TJ630

A

1002-0640（2015）10-0133-04

2014-09-15

2014-10-07

全軍軍事學研究生課題資助項目（2012 YJ-002-474）

張 曦（1987- ），男，山西介休人，碩士研究生。研究方向：軍事信息學。