海战场侦察情报系统需求分析方法研究*

喻　鹏　吴照林

(1.海军工程大学电子工程学院　武汉　430033)(2.国防信息学院　武汉　430010)

海战场侦察情报系统需求分析方法研究*

喻鹏1,2吴照林2

(1.海军工程大学电子工程学院武汉430033)(2.国防信息学院武汉430010)

摘要针对海战场侦察情报保障需求快速变化的特点,提出了一种面向服务的需求分析方法。该方法在军事需求层和系统需求层之间增加了服务需求层,通过服务需求视图实现了用户情报需求与情报系统功能的松耦合关联,支持系统功能的动态扩展和作战任务的动态变化,为海战场侦察情报系统需求分析提供了良好的解决方案。

关键词面向服务; 需求分析; 海战场; 侦察情报

Class NumberTP391

1引言

随着以信息化为主要特征的新军事革命的不断深入,未来海上战争的主要形式必然是基于信息系统的一体化联合作战,其作战情报保障方式也必然是一体化情报支援保障。按照海上一体化联合作战的行动意图,构建一个适应海上作战需求的、科学高效的海战场侦察情报系统,是军事信息系统建设的重要内容,也是决定海上战争成败的关键因素。

海战场侦察情报系统是一个涵盖太空、海空、海面、海中、海底以及从海岸到周边岛礁及大陆架海域等多元、多层、多维立体空间的,关联陆、海、空、天等多个要素的、极其复杂和庞大的军事信息系统[1],对于这样一个复杂大系统,明确军事需求是系统建设的第一步,也是后续建设的基础和依据[2]。军事信息系统的需求分析方法,国内外研究成果很多,比较典型的有多视图的体系结构需求分析方法[3]。这种方法适合描述静态的系统需求,难以适应联合作战条件下海战场侦察情报系统用户需求快速变化的特点。因此,本文借鉴当前流行的面向服务架构(SOA)[4]的基本思想,提出一种面向服务的体系需求分析方法,以服务为导向,通过建立服务需求视图来描述动态变化的用户需求,满足海战场作战态势和情报保障需求快速变化的要求。

2基于SOA的侦察情报系统综合集成方法

海战场侦察情报系统是一个复杂大系统,同样存在“信息孤岛”问题,为满足联合作战要求,必须走系统综合集成的发展道路。基于SOA的系统集成方案能够对组织内分布、异构的应用和数据资源进行有效地封装和集成,通过快速构建松耦合服务组合,提供跨组织的复杂应用,具备适应环境、用户需求和业务流程快速变化的特点,具有其他集成方法不可比拟的优势,能够适应联合作战条件下复杂、异构、多变的应用需求,是当前信息系统集成技术的典型方向。

2.1SOA概述

SOA是一种面向接口的软件架构,它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来[4]。接口采用中立的方式进行定义,独立于实现服务的硬件、平台、操作系统和编程语言。SOA包括三个角色:服务注册中心、服务提供者和服务请求者。SOA还包含三种操作:发布、查找和绑定。这些操作定义了SOA的角色之间的契约。SOA使用WSDL(Web-Service Description Language)来描述服务,使用UDDI(Universal Description,Discovery,Integration)来发布、查找服务,使用SOAP(Simple Object Access Protocol)来执行服务调用。Web-service是SOA当前最流行的解决方案。

SOA具有松耦合、抽象、可重用、组件化、独立于平台和协议等良好特性,能够以程序化的、可访问的软件服务形式公开其业务功能,并使其他应用程序通过已发布的和可发现的接口来使用这些服务[5]。基于SOA的系统集成解决方案的目的是将信息系统建设和运用模式从传统的“以系统为中心”向“以服务为中心”转变,以服务驱动为核心理念,按需连接系统资源,实现服务的快速组合和重用,从而达到系统综合集成的目的。SOA基本模型如图1所示。

图1　SOA基本模型

2.2面向服务的系统集成架构

在侦察情报系统中,用户是请求服务的实体,包括作战人员、作战系统和其他服务;服务提供者的实体就是侦察情报系统的各类资源。按照SOA要求,这两者通过服务形成松耦合构架,其系统集成构架模型如图2所示。

图2　面向服务的系统集成架构

在面向服务的系统架构模型中,用户层和系统层不再直接交互,而是通过服务层进行耦合,服务层向上面向用户,按照用户需求提供服务,向下面向系统,聚合系统功能形成服务。服务注册中心是服务层的管理实体,系统在服务管理层的控制下,将功能按照要求聚合成服务后在服务注册中心进行发布,用户通过查找,从服务注册中心发现服务,然后通过服务管理层享受系统提供的服务,而不需要关心系统的结构、技术、协议等具体细节。

这种集成构架可以克服联合作战条件下,海战场情报体系中存在的不同军兵种情报系统的异构连接问题,可以提高海战场情报信息的共享程度,可以提高各侦察情报保障单元的自我组织能力,促进单元之间的有效协作,帮助情报系统更好地理解用户的真实意图并采取有效的同步支援行动,从而提高作战单元的反应速度,大大加快作战节奏。

3面向服务的需求分析方法

3.1体系结构需求分析

在体系结构需求分析方法中,一般按照军事需求、系统需求和技术需求三种视角来描述军事信息系统需求[6]。军事需求指为完成军事任务相应系统应具备的军事能力[7],以海战场侦察情报系统为目标系统,一般指情报保障任务、为完成任务所需进行的情报支援活动以及系统应具有的相关功能,可进一步分解为业务需求和组织需求。业务需求通常描述目标系统应该完成的使命、范围及运行方式,描述目标系统的使命与系统任务之间的关系,描述组成目标系统各项任务的业务活动、业务关系、业务流程以及执行机构等内容。组织需求则主要描述目标系统的组织体制、组织流程、部署方式和职能划分等内容。系统需求是指目标系统完成情报保障活动,达成情报支援目标而必须具备的功能和状态,且这种功能和状态能为用户所用,按照表现层次可进一步分解为功能需求和能力需求[8]。功能需求通常描述目标系统所固有的、可以呈现出来的、提供某种具体功能的外部特征。能力需求主要描述目标系统为完成使命任务所应该具备的能力,这种能力一般指多个系统功能模块在一定的配置和使用方式下耦合产生出来的应用效果。功能需求分析适用于系统的设计与研发,能力需求分析适用于系统的组织与运用。技术需求是指设计实现目标系统需要的技术规范和技术标准,受系统需求的约束,直接面向开发人员。三种需求视图的层次关系如图3所示。

图3　体系结构需求分析模型

在图3的需求分析模型中,按照“通用联合作战任务清单”对联合作战使命任务进行分解得到相应的情报保障作战活动,然后从情报保障作战活动分析中提取情报保障业务及组织需求,根据业务关系及组织流程要求,完成系统需求的描述,最后转化为适合开发应用的工程化技术需求。在体系结构需求分析模型中,系统功能由相应的情报保障单元提供,通过组合后形成系统能力,满足相应业务和组织需求。情报保障单元由情报资源组成,资源包括情报保障体系中的人员、物资、数据或信息,也可以是情报保障过程、产品、技术和基础设施。在这种需求分析模式下,作战任务、情报保障单元和系统资源之间的分配和调用关系是一种紧耦合的关系,当作战任务发生变化时,可能需要对情报保障体系进行重构,难以满足海战场随需应变、动态重组的要求。因此,需要提供一种更为灵活的需求分析方法来指导侦察情报系统的构建。

3.2面向服务需求分析方法

对于复杂大系统而言,大部分用户直接关注的重点通常不是系统的整体功能和能力[9],他们更关心的是能从系统获得什么样的服务,服务的内容和方式能否满足自己的使用要求。与功能和能力相比,服务才是直接而向用户的,而功能和能力可能只有小部分需要直接面向用户,且不同的用户关注的功能和能力也会存在差异,或者说,系统大部分的功能和能力并不是所有用户需要关心和了解的。根据这种特点,可以考虑将作战需求和系统功能“松绑”,按照用户使用需求对部分系统资源进行服务式封装,由服务来向用户提供系统能力,系统资源不再与用户直接关联。在这种思路下,当作战任务或用户对象发生变化时,只需要利用现有系统资源整合新的服务来提供新的系统能力即可满足变化了的军事需求,当服务整合过程与系统结构、平台和协议等无关时,就不需要对系统进行重新构建。

面向服务的计算(Service Oriented Computing，SOC)以SOA为基础逻辑架构,通过整合服务来构建系统的解决方案[10]。SOC和SOA以其松散耦合、动态绑定、平台无关、开发技术无关、支持应用系统高效整合和业务流程随需应变等特点,为海战场侦察情报系统需求分析提供了实现途径。

本文借鉴面向服务的思想,以用户为中心,通过自上而下的使命任务分析,从作战活动中抽象出系统的情报服务需求,按照服务需求聚合系统功能,形成系统需求,最后从技术实现的角度,通过自下而上的技术分析,开发满足用户需求的情报保障系统。在这种需求分析模式指导下建立的系统,能够根据不同用户的情报保障任务动态地聚合服务,支持情报保障作战活动的开展,可以实现系统与作战任务的动态组合。具体的需求分析模型如图4所示。

图4　面向服务的需求分析模型

3.3服务需求分析过程

服务是直接面向用户的,因此,服务需求分析的关键是明确服务用户。作战活动是确定服务用户的基础,因此,服务需求分析的第一步是将作战任务按照“通用联合作战任务清单”进行分解,建立

实现作战目标的作战活动模型。再参照典型的作战过程或作战想定对作战活动模型进行优化,与海战场情报保障流程相结合,可以确定侦察情报系统的用户范围,建立用户列表。

用户是需求的来源,将用户对系统的要求按照服务规则进行整理,可以得到服务需求列表。服务的用户不仅是服务的来源,也是评估所开发的服务能否满足其需求的执行者,而服务的构成则从技术的角度确定满足用户需求的系统,提供服务聚合的解决方案,因此,对于每一项服务,应该明确服务对系统的功能指标要求、服务方式和信息流程等内容,为技术需求分析提供指导。

服务用户可以是作战人员、系统和设施,也可以是其它服务,假如A服务的实现依赖于B服务,那么A可以看作是B的用户,因此,明确服务之间的交互关系也是服务需求分析的重要内容。

服务需求分析具有阶段性,当前的服务需求列表只是对应当前的作战任务。当作战任务发生变化时,需要重新建立作战活动模型,构建服务用户列表和服务需求列表,将需求分析结果与原始列表进行对比,当有新的用户和服务出现时,分别添加到各自的原始列表中。经过反复迭代,不断完善服务需求分析结果。

4结语

本文提出了一种面向服务的海战场侦察情报系统需求分析方法,以服务为导向引导系统的需求分析过程,指导系统的技术实现,在面向服务的技术框架下,聚合系统功能为用户提供情报保障服务。由于面向服务技术框架的最大特点就是支持服务与系统平台、协议的无关性,从而在作战活动和情报资源之间构建了了一个中间层次—服务,由活动调用服务,再由服务使用资源。因此,情报系统能力的部署可以通过整合一系列的服务来实现,作战任务、作战活动和资源之间构成了一种松耦合的关系,能够支持系统的动态扩展和作战任务的动态变化,为海战场侦察情报系统的构建提供了良好的解决方案。

参 考 文 献

[1] 刘颖,王群怀.一体化联合作战条件下海战场综合情报体系研究[J].海军工程大学学报(综合版),2009,6(4):34-37.

[2] Karl E Wiegers.软件需求第二版(6-7)[M].北京:清华大学出版社,2004.

[3] CJCSI 3170.01C Washington, D. C. Joint Capabilities and Integration Development System[S]. Organization of the Joint Chiefs of Staff,2003.

[4] 郑伟,徐宝祥.面向服务架构研究综述[J].情报科学,2009,27(8):1269-1274.

[5] 郑合锋,陈四军.基于SOA的军事信息系统综合集成研究[J].火力与指挥控制,2010,35(1):81-83.

[6] 张佩.面向方面的C4ISR系统需求分析方法研究[D].长沙：国防科学技术大学,2010.

[7] 邓鹏华,毕义明,姜志平,等.C4ISR系统军事需求开发方法研究[J].现代防御技术,2009,37(3):57-63.

[8] 程华云,尹迪,汪铭东.美军C4ISR系统核心体系结构数据模型的分析[J].情报指挥控制系统与仿真技术,2005,27(3):53-56.

[9] 罗雪山.IDEF0方法在军事综合电子信息系统分析设计中的应用[J].国防科技大学学报,2001,23(3):88-92.

[10] Dimitrios Georgakopoulos, MICHAEL P P. Service oriented computing[M]. Cambridge: The MIT Press, 2009.

Requirement Analysis Method of Sea Battlefield Reconnaissance Intelligence System

YU Peng1,2WU Zhaolin2

(1. Department of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan430033)(2. College of National Defense Information Science, Wuhan430010)

AbstractAccording to the rapid variational assurance requirement of sea battlefield reconnaissance intelligence, a service-oriented requirement analysis method is proposed. This method addes service requirements level between the military requirements level and the system requirements level, and establishes the loosely-coupled relationship between user needs and system function through service requirements view, which supports dynamic expansion in system function and dynamic changing in operational task. The method provides a sound solution to requirement analysis of sea battlefield reconnaissance intelligence system.

Key Wordsservice-oriented, requirement analysis, sea battlefield, reconnaissance intelligence

*收稿日期:2015年12月10日,修回日期:2016年1月23日

作者简介:喻鹏,男,博士研究生,讲师,研究方向:指挥信息系统组织运用。吴照林,男,博士,教授,研究方向:指挥信息系统建设与运用。

中图分类号TP391

DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2016.06.002