艦載直升機作戰環境快速配置系統設計與實現*

姚科明 張本輝 門金柱 王建國 萬新龍

（海軍大連艦艇學院艦船指揮系 大連 116018）

1 引言

艦載直升機在海上作戰中具有獨特優勢，在與軍艦有機結合以后，艦機一體化作戰不僅能提高水面艦艇的攻防作戰能力，也能為空中兵力提供有效的指揮和保障。對于艦載直升機而言，其作戰效能發揮與作戰環境保障密切相關。然而，在現行的作戰環境保障體系下，存在保障信息與實際需求聯系不緊密、針對性不強、效率不高等問題，極大地制約了艦機一體化作戰效能的發揮。就目前能查閱到的文獻來看，作戰環境保障的研究往往側重于宏觀戰場，而對于艦載直升機等具體作戰平臺關注相對較少，尚缺乏較好的辦法來解決上述問題。

產品配置設計的啟蒙思想最早由Freeman和Newell在1971年提出[1]，1982年DEC公司推出了用于大型計算機配置系統XCON（eXpert Configuration）[2]，1992年，Westinghouse電梯公司設計了電梯配置器VT[3]，國內的浙江大學、上海交通大學、重慶大學等相繼開展產品配置系統的研究，2003年，朱曉魏[4]使用產品族體系組織產品設計資源的方法，為電梯轎廂產品開發了以產品知識庫為中心的集成化的快速設訓一系統。2004年，張志海[5]研究了在大規模客戶化定制的生產模式下摩托車企業的產品配置來快速響應客戶個性化需求。2007年，戶春影[6]設計并開發了適合汽車行業的產品配置器。2008年，趙利平[7]開發了堆垛機系列產品的參數化設計系統，縮短了新產品的開發周期，提高了設計效率與質量，可快速響應個性化的市場要求。2012年，譚艷輝[8]研究了輪式裝載機模塊化設計與配置的技術和方法，并結合柳工輪式裝載機進行應用。由此可見，快速配置技術已較為成熟，且應用范圍較廣。

對于艦載直升機作戰而言，針對不同的作戰任務、機型及搭載載荷，如何能為其提供精準快速的作戰環境保障方案已成為亟待解決的問題。鑒于產品配置技術可快速滿足不同客戶的個性化需求，并取得了良好的經濟效益，若能將其引入艦載直升機作戰環境保障領域，對于提升艦載直升機作戰環境保障水平是非常有意義的。

2 艦載直升機作戰環境快速配置技術

2.1 艦載直升機作戰環境保障方案族的建立

軍事需求是系統設計與實現的根本依據，艦載直升機作戰環境快速配置系統的各項工作均應圍繞著滿足多樣化軍事任務展開，例如一機多用，或者在同一海區部署多架艦載直升機的情形。通過需求分析，按照“模塊化”的思想，可以建立艦載直升機作戰環境保障方案族模型[8]，如圖1所示。

圖1 艦載直升機作戰環境保障方案族示意圖

由圖1可知，艦載直升機作戰環境保障方案族的組成要素，可以劃分為通用和定制模塊。其中，通用模塊包括起降、飛行兩個功能，是作戰環境保障方案族中必須具有的模塊；定制模塊包括指揮引導、探測、攻擊及其它功能，可根據需要進行靈活擴展。定制模塊通過不同作戰任務、不同機型及搭載載荷類型，按照實際裝備的裝備情況以及搭載方案進行錄入，然后用戶可按照約束規則進行選擇，通過匹配通用模塊和能夠滿足多樣化作戰任務、精準保障需求的定制模塊，組合出滿足不同需求的艦載直升機作戰環境保障方案。事實上，該方案族模型并非針對某一具體的作戰情形，而是盡可能地覆蓋艦載直升機所能執行的任務、機型以及搭載載荷，如此才可能滿足可能出現的多樣化軍事需求。

2.2 艦載直升機作戰環境快速配置技術

艦載直升機作戰環境快速配置技術，是建立在任務、機型、載荷搭載及環境信息錄入的基礎上，是從上述方案族的每個可能中，選出滿足特定作戰需求的載荷進行組合，再對起降、飛行、通信、探測、攻擊等功能模塊所需考慮的海洋環境因素進行針對性配置，其配置過程，如圖2所示。

圖2 作戰環境快速配置流程

由圖2可知，艦載直升機作戰環境保障方案快速配置流程如下：

1）系統管理者提前錄入任務、機型、載荷搭載、環境信息；

2）確定作戰任務，用戶選擇艦載直升機的機型；

3）由作戰任務和機型，用戶選擇通信、探測以及攻擊載荷搭載方案；

4）系統自動完成對起降、飛行及步驟2）中選擇載荷的作戰環境因素進行針對性配置。

由圖2所示方法配置的作戰環境因素，與機型、執行任務的類型以及功能載荷密切相關。需要說明的是，配置規則庫既包括艦載直升機可完成的作戰任務類型、完成某任務所能選擇的機型、不同機型的通信、探測、攻擊載荷配備、不同載荷之間的兼容性以及各模塊所應考慮的作戰環境因素集合等，上述知識來源于該領域專家的經驗、專業的積累和整理，是實現作戰環境快速配置設計的關鍵。由于該系統所研究的對象僅為艦載直升機，其規則數量相對較少，且暫無規則“沖突”需處理，可利用Visual C#通過人機交互和MySQL數據庫技術實現，但是對于更高層次、更多兵力的配置規則庫，可采用CLIPS等專業軟件建立專家系統，通過對事實庫、規則庫、推理機的設計，結合人機交互界面來實現該配置功能。

3 艦載直升機作戰環境快速配置系統的設計

本文設計并實現的艦載直升機作戰環境快速配置系統，其總體結構，如圖3所示。

圖3 系統結構圖

由圖3可知，按照使用權限，可分為管理用戶子系統與一般用戶子系統，前者可分為系統管理、信息錄入、信息查詢、環境配置、效能評估、系統幫助六個部分，各部分的主要功能如下所示。

1）系統管理：主要實現用戶信息管理（添加賬戶、密碼）以及退出系統；

2）信息錄入：主要錄入任務信息、機型、載荷搭載以及作戰環境要素信息；

3）信息查詢：對本系統所錄入的任務、機型、載荷、作戰環境要素信息進行查詢，并可進行修改和刪除；

4）環境配置：利用Visual C#設計的人機交互界面，實現滿足任務、機型、載荷搭載等個性化需求的作戰環境配置，這是本系統最核心的功能；

5）效能評估：根據系統提示信息，完成某作戰海區環境要素的初始化，利用系統內置模型算法，對海洋環境引起的艦載直升機作戰效能變化概率進行評估；

6）系統幫助：對本系統所涉及到的任務、機型、載荷等信息，通過圖片、文字等形式進行展示，并對本系統的開發情況進行說明。

一般用戶子系統與管理用戶子系統架構類似，區別在于缺少用戶管理、信息錄入、信息修改及刪除等功能模塊。

4 艦載直升機作戰環境快速配置系統的實現

系統主界面采用多文檔窗口設計，有系統管理、信息錄入、信息查詢、環境配置、效能評估、系統幫助菜單項，管理用戶的主界面如圖4所示，選擇主菜單中的各命令可以進入相應的功能界面。

圖4 管理用戶主界面

4.1 系統登錄模塊的實現

通過賬號和密碼進行身份驗證，根據選擇的用戶/管理員類型，數據庫查詢后有此記錄方可進入系統。系統登錄界面設計，如圖5所示。

圖5 系統登錄界面

4.2 信息錄入功能的實現

進入管理員用戶后，可選擇信息錄入菜單，對艦載直升機所能執行的任務、可供選擇的機型、搭載載荷以及環境信息進行錄入，其中，環境信息的錄入界面，如圖6所示。

圖6 環境信息錄入界面

該錄入信息來源于該領域專家的經驗、專業的積累和整理，其精準程度、數量多少，決定了快速配置系統的應用價值。此外，需要說明的是，信息的錄入，需按照一定規則，如錄入環境信息時，必須首先選擇載荷，針對該載荷，來選擇特定環境因素。需要說明的是，此處環境因素的選擇，僅是示例。相關信息錄入后，可存儲于MySQL數據庫中各種表格備用。

4.3 信息查詢功能的實現

信息查詢模塊，實現的功能是，對于某任務，可查詢能夠選擇的機型；對于某機型，可以查詢能執行的任務；對于某載荷，可查詢其搭載情況；在環境信息查詢中，可查詢某載荷所應配置的環境因素。其中，載荷信息查詢模塊的界面，如圖7所示。

圖7 載荷信息查詢界面

對于管理用戶，可以實現該搭載方案的修改和刪除，對于一般用戶，則只能進行查詢。

4.4 環境配置功能的實現

環境配置模塊的界面，如圖8所示。

圖8 載荷搭載方案與環境配置界面

由圖8可知，點擊主界面的環境配置界面，首先出現的是載荷方案選擇模塊，根據數據庫中的機型數據，進行載荷方案的查詢，然后選中某載荷配置方案，根據作戰環境方案的配置，即可配置出針對作戰任務、機型及載荷搭載的作戰環境保障方案。

4.5 效能評估功能的實現

點擊主界面的效能評估菜單，查閱某作戰海區的歷史資料數據，以此為參考對已配置好的環境數據初始化，然后，根據內置的效能計算模塊（具體計算方法和過程，已另文撰述），進行作戰效能變化概率的相關計算，效能評估界面如圖9所示。

圖9 效能評估界面

由圖9可知，不同模塊以及綜合效能變化概率分布會隨著海區環境初始信息進行變化，該界面可用于提高指揮員的兵力運用決策水平，比如艦載直升機的出動時機等；還可對載荷搭載方案的選擇和使用提出建議。

5 結語

本文對快速配置系統進行了設計與實現，可根據作戰任務、機型、載荷搭配快速配置出作戰環境保障方案，有效降低保障人員的作業難度，提高了艦載直升機作戰環境的保障水平，還可以為兵力運用決策提供有利支撐。當然，該系統還存在諸多不足，比如環境信息不夠完善、功能還比較簡單、界面不夠美觀等，特別是暫時沒有考慮環境因素的時間、空間變化信息等，還有待進一步完善。