基于面向服務的海軍信息系統綜合集成技術研究

郭誼 隋波 鄭劍云

摘 ?要：軍事信息系統綜合集成可以有效提高海軍一體化聯合作戰能力。海軍信息系統集成必須首先實現信息和資源的共享，即解決當前信息系統中由于歷史原因所形成的“信息孤島”。文章通過研究基于面向服務的海軍信息系統集成的技術，提出了一種以SOA為指導思想，基于網絡互聯控制平臺和Web Service技術的海軍信息系統綜合集成方法。

關鍵詞：海軍信息系統;綜合集成;面向服務;SOA

中圖分類號：TP315 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）35-0150-03

Abstract： Integration of military information system is the basis and linchpin of improving navy combined operations. The first task in naval information system integration is to solve the problems of an "isolated information islands" and achieve the information and resource sharing. Some naval information system integration technologies based on Web-Service-Oriented is researched. A prototype system of naval information system integration based on network interconnection control plat and Web Service is put forward.

Keywords： naval information system; integration; web-service; SOA

為適應現代海戰海、陸、空、天協同作戰的軍事需求，我國海軍部隊從上世紀80年代就開始引入各種類型的全軍通用信息系統和海軍專用信息系統。但由于生產廠家、作戰需求、應用平臺和設計方案的不同，造成各類信息系統差異很大，彼此互連互通互操作困難，如同一個個信息孤島，成為制約海軍信息系統建設和作戰能力發展的“瓶頸”。所以海軍信息系統綜合集成已成為海軍信息化建設的必然趨勢，本文主要研究面向服務的海軍信息系統綜合集成設計理念和實現途徑，發揮其關聯度松散、系統支持率高和組合靈活多變等優點。

1 軍事需求

未來海上戰爭必將是系統間的整體對抗，這就要求參與作戰的水面艦艇部隊、海軍航空兵部隊、潛艇部隊、岸防部隊、海軍陸戰隊等諸兵種在多維復雜戰場空間中形成一個整體的作戰體系。針對這樣一個由龐大的人員、后勤物資、武器裝備、信息通道所構成的開放復雜體系，并使之高效有序運轉，顯然海軍原有的傳統單一模式信息系統滿足不了需要，所以必須通過對海軍信息系統進行綜合集成來提高海軍部隊的整體作戰能力。

1.1 新軍事變革促使一體化海戰場作戰模式

從最近幾次高技術局部戰爭不難發現，戰爭的組織形態已經發展成為軍兵種、作戰立體空間和武器平臺之間的聯合作戰，要想有效、協調地發揮整體作戰效能，就必須采取一體化作戰樣式，延伸到海戰場，也需要各作戰平臺合理融合信息系統，最大程度達到互聯互通和信息共享。

1.2 信息孤島阻礙海軍信息化建設

海軍信息化建設是應該建立在全海軍的戰略層面上，但岸基、海上、空中平臺的信息系統在開發之初并未考慮到與其它系統之間的數據交換和協同通信，從而導致不同系統間互連互通互操作困難，阻礙了海軍信息化建設的全局。

1.3 重新開發新系統浪費資源、代價較高

現有運行系統往往執行著重要的業務流程，故重新開發新的系統，不僅造成對已有資源的浪費，而且開發周期較長，投入的人力物力較大，代價較高。

因此，對海軍各平臺信息系統進行綜合集成已成為海軍信息化建設的迫切需求，通過綜合集成技術能夠解決上述現實問題。所謂信息系統綜合集成是指綜合運用信息融合技術、系統工程技術，按照海上信息化戰爭要求，通過功能優化、結構重組、信息化提升及改造等方法，取得體系運行的整體作戰優勢，包括各種探測情報的實時共享、目標態勢與打擊火力的信息融合、偵控打一體化數據鏈流程等。

2 海軍信息系統集成模型

海軍的信息系統的綜合集成一般以通信服務為基礎，利用柵格化信息基礎設施作為平臺，按照標準的接口和協議對原有的系統構件進行重新開發和封裝，以信息服務驅動模型建設，按需配置系統資源、實現各項服務的快速組合和重用，滿足系統“即插即用”的需求，從而達到系統綜合集成的目的。信息系統的這種動態重組和再分配作戰資源的能力，很大程度上提高了海上聯合作戰面向作戰任務的靈活性。

2.1 系統結構模型

Web Service結構模型基于服務提供者、服務注冊中心和服務請求者三種角色之間的交互，涉及發布、查找和綁定操作，這些角色和操作一起作用于Web Service組件，即Web Service軟件模塊及其描述。在軍事背景下，服務的結構模型如圖1所示。

從圖1中可以看出，該模型中有三種角色。（1）提供情報來源或目標打擊的服務單元：海戰場任務服務提供者按統一的任務服務發布格式發布自己可提供的數據類型和作戰服務，并響應對業務的請求;（2）作戰服務任務注冊管理中心：登記已經發布的任務服務，并提供分類、搜索等功能;（3）需要情報信息或火力支援的服務請求者：利用服務注冊中心查找本平臺所需的作戰服務，然后申請并獲取所需的服務支撐作戰需求。

這些平臺之間通過標準的作戰任務服務描述、通信協議及數據格式來實現作戰服務的發布、查詢和綁定操作。

2.2 系統應用模型

基于面向服務的海軍信息系統的典型應用模型如圖2所示。在現代戰爭條件下，按照海軍作戰指揮過程的任務邏輯，每個作戰任務可由不同層次的兵力行動構成，因此基于服務的信息系統應用過程，體現了服務的組合過程即服務與各層次兵力行動的關聯、匹配組合過程。不同的服務組合任務過程的主體是呈網絡化分布，服務之間通過面向服務的機制進行交互，形成獨立完整的服務流程，為作戰指揮組織各兵力協作完成一定的共同任務目標提供靈活的保障，這也是基于服務的信息系統的最終目的。

海軍從指揮層級上分為戰略和戰術兩級，作戰任務區分為海上進攻和海上防御，各類服務包括預警探測、情報偵察、指揮控制、火力打擊、電子對抗、作戰保障等，系統包括專用信息系統、通用信息系統和民用信息系統，平臺涉及水面艦艇、潛艇、偵察預警機、作戰飛機、岸防部隊、岸基偵察預警部隊、電子對抗部隊等，作戰區域包括海、陸、空、天。所以構架一種高效可靠的海軍信息體系來連接各類任務、服務、系統、平臺、區域尤為重要，必須要采用有效的綜合集成方法。

3 基于SOA的海軍信息系統綜合集成方法

結合海上作戰任務分類和組成平臺特點，選擇SOA作為綜合集成方法。與傳統集成方法相比，SOA架構可以將海戰場所涉及的全部信息資源作為作戰任務服務，并且信息服務的應用是從各平臺的作戰需求開始，而不是突出強調技術，因此可以更快達成作戰業務需求，并對任務變化做出快速響應，適合海戰場復雜、異構、多變的應用需求，能夠規劃海軍信息資源，規范統一現有的信息系統，融合多類數據庫。

3.1 信息流程

對于各個信息系統的綜合集成，存在兩個層面的信息交互。

3.1.1 各平臺之間的信息交互

作戰任務服務提供單元、信息服務注冊管理中心和作戰任務服務需求單元之間必須要建立一條接口協議、數據格式、路由設置一致的信息通道，實時傳輸交換服務信息、控制信息和指揮信息。

3.1.2 平臺內部的信息交互

平臺內則涉及到不同用戶單元，包括提供信息服務和請求信息服務的作戰指揮部位、情報偵察部位、通信聯絡部位、火力打擊部位、導航定位部位，這時就必須從與其它平臺連接的接口引入到本平臺的各個部位，形成一個平臺內部的信息傳輸網。

3.2 集成方法

針對不同平臺、不同信息服務業務，為有效減少系統綜合集成難度和成本，可采取新研和改造兩種方法。

3.2.1 直接集成新型作戰任務服務系統

目前海軍信息系統又增添了很多新型的作戰任務服務類型，如衛星偵察、水下監控、寬帶數據傳輸等新系統，對于這些新系統，可以按照SOA標準構建一套擴展性好、符合配置要求的接口協議、網絡連接、路由控制等軟件體系，滿足海軍復雜戰場信息系統的擴展需求，并通過數據網關和路由控制為其它第三方信息系統提供訪問接口和數據轉換，使新型作戰任務服務系統能夠與現有系統集成一體，完成信息數據傳輸，從而達到海軍信息系統的綜合集成。

3.2.2 升級改造集成現有成熟服務系統

對于作戰指揮、情報偵察、通信聯絡、火力打擊和導航定位等現有成熟服務系統，可以按照SOA標準組織本系統與其它系統和平臺之間的網絡接口升級改造進行集成。改造過程中，不改變本身業務內部的傳輸鏈路，主要按標準格式改變信息服務的訪問路徑或提供信息服務的方式，以便減低系統集成工作量，最大限度利用現有的系統資源。

3.3 基于網絡互聯控制與Web Service的系統綜合集成方案

無論采取直接集成新型作戰任務服務系統方式還是升級改造集成現有成熟服務系統方式，都涉及到信息節點的轉換，擬采用網絡互聯控制與Web Service相結合的系統綜合集成方案。

3.3.1 網絡互聯控制

網絡互聯控制器通過管理網網口與其它系統信息傳輸網相連，并通過它實現與自身系統內其它設備，如信息服務控制管理臺、信息服務監控臺、其它網絡互聯控制器、線路交換控制設備組、通信網絡管理設備之間的作戰服務信息的互通。

（1）平臺接入功能

各平臺系統可以通過網絡互聯控制器實現平臺與平臺間服務通信鏈路和服務信息管理所需的信息共享，完成鏈路選擇和路由選擇功能。

網絡互聯控制器通過業務網網口與平臺內綜合業務服務器、信息服務控制管理臺、信息服務監控臺、網元等相連，完成系統內業務服務數據的傳輸、交換。

（2）作戰任務服務終端接入功能

網絡互聯控制器通過四線音頻接口、RS-422控制接口、以太網接口接入作戰指揮控制臺、情報偵察臺、通信傳輸臺、火力打擊臺、導航定位臺等多種信息服務設備。收集設備能夠提供信息服務的狀態，根據信息服務計劃及鏈路，實時提供其它平臺用戶所需的信息資源。同時也通過網絡發布自身所需的信息服務，并接收由網絡控制器回傳的信息資源，以保障作戰任務需要。

3.2.2 Web Service軟件模塊

網絡互聯控制器的核心是數據網關軟件，為符合SOA標準，設定系統綜合集成數據網關模塊軟件由子網接入、子網可達性上報、配置管理、網管代理、IP包處理、Web Service等子模塊組成，模塊間信息交互如圖4所示。

（1）應用層

子網接入：通過和系統內提供或申請信息服務的子網設備連接，運行子網接入協議，完成常駐子網的接入。

子網可達性上報：實時向網絡轉發模塊和路由協議模塊上報發生變化的單個子網可達服務信息。

配置管理：負責讀取并解析本地配置文件，為其它模塊提供配置信息，并響應網管的配置文件的更新操作。

網管代理：負責和網管交互，接收和響應網管的配置文件更新通知和流量查詢請求;負責從網管提供的FTP下載最新的配置文件并保存到本地;負責通知配置維護模塊更新相應的配置信息。

（2）協議層

Web Service：為網管代理模塊與綜合業務管理模塊的雙向通信提供協議支持。Web Service根據用戶請求生成各類作戰任務服務所需的顯示數據及各類報表，提供數據查詢服務;對數據層直接操作，完成信息網絡的監控管理、告警管理和用戶安全管理等等。Web Service有較快的運行速度，良好的事務處理功能，較高的冗余度，采用高檔服務器進行配置。

（3）網絡層

IP包處理：對接收到的UDP socket報文進行解UDP頭操作，根據UDP報文的目的端口號確定出口子網，去除UDP頭后將IP報文轉發至出口子網。

4 應用

基于上述方法，利用SOA的信息系統綜合集成對海軍作戰信息業務系統進行集成開發，采用新研直接集成進系統，升級改造成熟系統接口集成進系統的方案，以嵌入式網絡互聯控制器與Web Service軟件編程的方式，設計硬件接口集成和軟件服務集成，從而完成海軍信息服務系統的綜合集成任務，研究結果能夠加速海軍信息化建設，提高部隊戰斗力水平。

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