战术数据报文通用描述模型设计✴

刘洁，张勇丁，刘东红，阮启明

（1.海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001；2.中国电子设备系统工程公司，北京100141；3.中国电子设备系统工程公司研究所，北京100141）

战术数据报文通用描述模型设计✴

刘洁1，3，张勇丁2，刘东红3，阮启明3

（1.海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001；2.中国电子设备系统工程公司，北京100141；3.中国电子设备系统工程公司研究所，北京100141）

各军兵种／业务部门战术数据报文标准的差异性，给不同战术数据指挥系统之间的报文解析带来困难，成为制约战术数据指挥系统互操作的“瓶颈”。为了实现不同军兵种／业务部门之间的报文交互，从战术数据指挥系统自动化解析与展现的角度，建立了战术数据报文通用描述模型，重点设计了表现层模板的描述规则，并给出了XML报文模板实例。

多军兵种联合作战；战术数据报文；描述模型；互操作

1 引言

战术数据报文作为战场信息的载体，是多军兵种联合作战条件下实施战术级指挥协同的基本支撑［1］，其作战效能的发挥依赖于战术数据指挥系统对报文的自动化解析与展现，要求报文收发双方在报文的句法和语义上达成一致性理解，客观上需要战术数据报文标准作保障。而现役战术数据指挥系统中战术数据报文标准的差异性，造成跨系统的报文解析困难，成为制约各军兵种／业务部门共享战场信息，实现联合作战的“瓶颈”。

目前，上述问题的解决主要通过报文格式转换来实现，具体转换方法有两种：一对一的报文格式转换和基于中间件的报文格式转换［2］。前者报文解析的针对性较强，时效性较好，但可扩展性较差；后者利于系统扩展，但时效性较差且容易造成数据或数据精度的丢失。两者均无法完全实现战术信息的无缝传输要求，特别是对于在战时条件下临时建立指挥关系或进行越级指挥的各战术单元而言，实时、准确、可靠的报文交互难以实现。

只有打破各军兵种／业务部门战术数据指挥系统相对封闭的、“烟囱”式的发展模式，从系统自动化解析与展现的角度，建立能够同时满足军兵种／业务部门共性及个性需求的数据战术报文通用描述模型，才能真正实现战术数据指挥系统的互操作。

2 战术数据报文通用描述模型设计

战术数据报文的发送方与接收方既可以是人也可以是系统，报文不仅需要具有面向使用人员，供其阅读、操作的能力，还必须具有面向计算机，供其提取所需的数据并进行相应信息处理的能力。为了便于人机交互和系统自动处理，战术数据报文描述模型区分为表现层描述和编解码层描述两部分，如图1所示。

战术数据报文通用描述模型的表现层，主要描述战术数据报文的基本信息（如报文标识、报文编号等）、数据项定义和连接词，用于辅助用户输入报文数据及操作员阅读接收报文时按照预设风格生成人机交互界面；战术数据报文通用描述模型的编解码层，主要描述表现层中的数据项序列及其编解码定义，用于确定各数据项先后关系、各数据项所占比特位以及与编解码数据字典的对应关系，负责战术数据报文与二进制数据流的相互转换。

战术数据报文通用描述模型的实质是抽象化的战术数据报文标准。它从更高层次上规定了战术数据报文的功能、语义、结构及语法规则等多方面的内容，其最终表现形式是结构良好的战术数据报文模板（表现层模板和编解码模板，也可以是同时涵盖表现层和编解码层描述规则的模板）。战术数据指挥系统通过编解码模板，将二进制数据流解码为报文数据，将报文数据嵌入表现层模板，即可形成内容完整的战术数据报文。

3 战术数据报文表现层模板设计

战术数据报文表现层模板主要用于实现战术数据指挥系统对报文的自动化展现，是战术数据报文通用描述模型的重要组成部分，完善的表现层模板可以在编解码信息出现错误的情况下，正常显示战术数据报文的基本内容。

3.1 组成元素

战术数据报文模板由报文索引号、报文名称、报文识别标识、报文路径、连接词、数据项等6个要素组成，为了使模板描述更加清晰、简洁，采用（α，β，i，p，c，D）6元组的形式表示。其中，｛α，β，i，p｝是报头，提供报文模板的整体性描述信息，用H表示；｛c，D｝是正文，提供对战术数据报文的具体内容的描述，用B表示。战术数据报文模板各组成要素的具体含义如下：

（1）α：报文编号，是报文模板的唯一标识；

（2）β：报文名称，为报文模板的用途所命名的简短文字描述；

（3）i（Identify）：报文识别标识，表示该报文模板是依赖于人还是机器来进行识别，i∈I，I=｛人工识别，机器识别，人机识别｝；

（4）p（Path）：报文所属路径，表示报文模板在使用分类中的分类层次路径；

（5）c（Conjunction）：连接词，用于串联、修饰战术数据报文中的数据项，不用于传输，c∈C，集合C中的元素是用户自定义的字符串；

（6）D（Data）：数据项，是报文模板中具有唯一含义的信息基本单元，由用户填写，用于传输。

为了辅助指挥员填写报文，数据项需要由多个子元素对其属性进行详细描述。数据项及其子元素可以表示成D=（t，μ，dt，l，η）5元组的形式，各子元素的含义如下：

1）t（Type）：数据项类型，指报文模板中由用户填写的数据项的类型，t∈T，T=｛自动填写项，必填项，可选项，分类选择项，组｝；

2）μ：数据名称，对填入数据项内容的简短文字描述；

3）dt（Data Type）：数据类型，填入数据项的数据类型，dt∈DT，DT=｛整型，浮点型，时间，字符串，文本，代码型｝；

4）l（Length）：数据长度，填入数据项的数据所占比特位数；

5）η：库关联类型，可变数据项与数据库的关联关系。

数据项的属性元素是可以选择的，并不是每个数据项都必须用全部5个子元素来描述，可以根据实际情况，选用其中几个来进行描述。如库绑定类型，在数据项与数据库无关联关系时，即可省略。

3.2 元素的关联关系

战术数据报文模板的组成元素相互关联，通过一定的组合形式构成语义完整的报文模板。战术数据报文模板的报头H按照α、β、i、p的顺序描述，用于辅助用户查找、调用、理解报文，一般不可省略；正文B由连接词c和数据项D构成，根据报文内容的不同，c和D存在多种组合方式来合理表述报文。

（1）样式Ⅰ

这类报文是形式最简单的报文，仅由报头和连接词组成，不含数据元素，其一般表现形式为{c}。这类报文在交互时仅需发送报头即可保证接收方正确调用报文模板、理解发方意图，示例如图2所示。

（2）样式Ⅱ

一个连接词后仅有一个数据项，这种样式的正文结构的一般形式为｛c1，D1，c2，D2，…，cn，Dn｝，报文模板示例如图3所示。

（3）样式Ⅲ

一个连接词后有两个或两个以上数据项，这种样式的正文结构的一般形式为｛c1，D1，D2，…，Dn｝，报文模板示例如图4所示。

在样式Ⅱ和样式Ⅲ中，连接词和数据项的个数由用户根据实际需求自行定义，理论上n值可以达到无穷大。两种样式既可单独使用，也可以组合使用。

3.3 表现层报文模板XML描述

XML是一种可靠高效的建模工具，它在信息描述、编解码及数据格式转换等方面的可行性已被广泛研究［3-5］。鉴于XML标准、简洁、结构严谨、具有良好的开放性和可扩展性［6］，将其作为战术数据报文模板的描述语言。

表现层报文模板的最终表现形式是以XML语言描述的报文模板。XML模板包括一个根节点和若干个子节点。

（1）根节点

根节点主要用来描述报文模板的整体，即上文中定义的报头。

（2）子节点

子节点是将报文模板以数据项为单位分解成若干个描述段而形成的，每个节点必须对数据项的属性进行描述。如果描述的是固定数据项，则节点属性必须包括固定文本；如果描述的是可变数据项，则其节点属性必须包括填充内容名称、数据类型和ID；如果可变数据项有与数据库的关联关系，则该节点属性必须包括库关联类型。

（3）属性ID

属性“ID”主要是用来标识描述可变数据项的节点的次序，其值从“1”开始递增。如果可变数据项是嵌套的，则每嵌套一层，ID属性值递增一次；如果可变数据项为分类选择项，则每个分类的描述节点其ID属性值递增一次。

以样式Ⅱ为例，其XML模板的描述一般结构如图5所示。

4 战术数据报文模板实例

下面以行动命令报文为例，给出战术数据报文通用描述模型表现层XML模板实例。报文内容如图6所示。

可以看到，行动命令报文正文的连接词和数据项采用了样式Ⅱ的组合方式，套用其XML模板的一般描述结构（如图5），行动命令报文的XML模板如图7所示。

5 结束语

本文提出的战术数据报文通用描述模型从表现层和编解码层刻画了战术数据报文的一般性定义，重点研究了表现层报文模板的构成要素及报文逻辑，并提出了基于XML语言的报文模板描述方法及描述规则。战术数据报文通用描述模型的表现层模板已通过战术数据报文模板制作软件实现，并在部分战术数据指挥系统中得到应用，较好地实现了系统对其它标准所定义报文的展现。今后，需加强编解码层模板描述规则的研究，通过两层模板的配合使用，有效增强军兵种间的互操作能力，提高作战指挥效能。

［1］刘洁，张勇丁，刘东红，等.战术数据指挥系统格式化消息标准浅析［J］.舰船电子工程，2011（8）：123-127.

LIU Jie，ZHANG Yong-ding，LIU Dong-hong，et al. Analysis of Tactical Data Command System′Formatted Message Standard［J］.Ship Electronic Engineering，2011（8）：123 -127.（in Chinese）

［2］童志鹏.综合电子信息系统［M］.北京：国防工业出版社，2010：85-87.

TONG Zhi-peng.Integrated electronic information system［M］.Beijing：National Defence Industry Press，2010：85-87.（in Chinese）

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CHENChun-yong，SHIJin-fei.Research on Information Expressing Schema of C4ISR System based on XML［J］.Fire Control and Command Control，2007，32（10）：22-26.（in Chinese）

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XIAO Fan，LIU Zhong，HUANG Jin-cai.Study ofmessage encoding and decodingmethod based on C4ISR system［J］. Computer Engineering and Applications，2008，44（7）：217 -219.（in Chinese）

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XU Jun-jie.Research on XML Based Data Exchange Model［D］.Harbin：Harbin Engineering University，2006.（in Chinese）

［6］Goldfarb C F，Prescod P.The XML Handbook［M］.4th ed. Upper Saddle River，NJ：Prentice Hall，2002：3-18.

LIU Jie was born in Yantai，Shandong Province，in 1984.She received the B.S.degree in 2007.She is now a graduate student. Her research direction ismilitary communications.

Email：qiuqiu20090527＠yahoo.cn

张勇丁（1960—），男，河北大名人，1982年获学士学位，现为高级工程师，主要研究方向为无线通信；

ZHANGYong-ding was born in Daming，Hebei Province，in 1960.He received the B.S.degree in 1982.He is now a senior engineer.His research direction iswireless communication.

刘东红（1966—），女，陕西澄城人，2005年获硕士学位，现为高级工程师，主要研究方向为指挥自动化；

LIU Dong-hong was born in Chengcheng，Shaanxi Province，in 1966.She received the M.S.degree in 2005.She isnow a senior engineer.Her research direction is command automation.

阮启明（1978—），男，江西吉安人，2006年获博士学位，现为工程师，主要研究方向为指挥自动化。

RUAN Qi-ming was born in Ji′an，Jiangxi Province，in 1978. He received the Ph.D.degree in 2006.He is now an engineer.His research direction is command automation.

Design of Tactics Datagram General Description Model

LIU Jie1，3，ZHANGYong-ding2，LIU Dong-hong3，RUAN Qi-ming3
（1.Department of Electronic and Information Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai264001，China；2.Chinese Electronic Equipment System Engineering Corporation，Beijing 100141，China；3.Institute of Chinese Electronic Equipment System Engineering Corporation，Beijing 100141，China）

There exist differences betweenmilitary branches and branches of themilitary／business departmental tactics datagram standards，which brings difficulties for decoding and becomes the bottle neck constraining interoperability among various tactical data command systems.In order to realize tactics datagram interoperability，this paper establishes tactics datagram general descriptionmodel from the angle of automated decoding and presentation，designs description rules of templatewhich is belonging to presentation layer，and finally gives an example of XML template.

mult-services and arms joint operation；tactics datagram；descriptionmodel；VMF；interoperability

TN915；TP39

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2011.11.004

刘洁（1984—），女，山东烟台人，2007年获学士学位，现为海军航空工程学院硕士研究生，主要研究方向为军事通信；

1001-893X（2011）11-0016-04

2011-08-17；

2011-09-23