信息系统综合集成技术_方兴

信息系统综合集成技术

方 兴 刘杰生

(武汉市74223信箱 武汉 430074)

摘 要:综合集成作为我军实现新军事变革的重要方法,越来越受到各方面的广泛重视,首先概要介绍了综合集成的理念和实现的三个层次,着重分析介绍了信息系统综合集成中相关软件技术的发展和应用。

关键词:信息系统;综合集成;数据融合;构件化;中间件

中图分类号:TN948.61

Research and Analysis of Integration Technology

Fang Xing Liu J iesheng

(Wuhan74223Mailbox,Wuhan 430074)

Abstract:As an i mportant method of the new military reform,the i ntegration technology has absorbed more attenti on of the people.This paper introduces the concept and three arrangement of the integration technology,and discusses the development and application of software technology in the integration technology.

Key words:information system,integration technology,data fusion,software componen t,middleware

Class number:TN948.61

1 概述

以信息化为主旋律的新军事变革迅猛发展,加速着战争形态的转变,引发了军队建设模式的战略转型。在这一强劲的发展势头中,综合集成以其独特的思维和方法引领风潮。翻开人类战争史,军队战斗力的生成过程就是军队要素不断优化和重组的过程。不同的战争形态,虽然战斗力要素的组合与运用方式各不相同,但强调整体制胜的观念却贯穿始终。

综合集成是整合军队复杂系统的有效方法,在信息化战争中,战争的显著特征是作战双方集中精锐的诸军兵种作战力量,在陆、海、空、天、电多维空间进行一体化联合作战。这种作战实质是系统间的整体对抗,要求参战的各军兵种、各类作战系统、各维战场空间和各种作战行动形成一个结构紧密、反应灵敏、充分发挥各自优势的整体作战体系。要驾驭这样一个由庞大的人流、物流、能量流、信息流构成的开放的复杂大系统,并使之高效有序地运转,传统 力学式 的思维模式和方法显然已远远不能满足需要,迫切需要一种新的大系统思维和方法取而代之。运用综合集成的思想和技术,进行结构优化和信息融合,与过去物理形式的拼接和组合有着质的区别。综合集成主要通过三个层次来实现,即:

信息系统综合集成是基础。利用信息技术,将武器平台、作战体系的信息系统进行整合,通过内部渗透、外部融合等方法,实现所有信息系统的互联互通,这是综合集成的基础,也是最关键的部分。

作战要素综合集成是核心。按照一体化作战的要求,将各个作战单元内的情报侦察、指挥控制、火力打击、综合保障等不同作战要素进行合理配置,有机融合,形成整体,这是形成一体化作战能力的关键,也是综合集成三个层次的中间层。

作战体系综合集成是目标。在信息网络综合集成的支撑下,以作战要素的综合集成为基础,实现各军种作战体系的集成和一体化,真正具备遂行三军一体化联合作战的能力,这是综合集成三个层次中的最高层,是综合集成的高级阶段。逐步实现

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总第151期2006年第1期 舰船电子工程

Ship Electronic Engineering

Vol.26No.1

收稿日期:2005年6月1日,修回日期:2005年7月11日

信息系统的综合集成,是目前装备战线的首要任务,是整个综合集成的基础和关键。

2 软件技术在信息系统综合集成中

的应用

信息系统的综合集成作为整个综合集成工作的基础,在推进的过程中,必须把握好信息系统综合集成的技术发展方向和重点,就军队信息化装备的现状和特点来说,软件技术状态、标准化程度、互操作性等方面存在的问题往往会构成信息系统综合集成的 瓶颈 和 短板 ,因此必须通过软件的技术升级和改造,实现 互通、互联、互操作 的目标。

2.1加强顶层设计,统一标准和协议

在考虑信息系统的综合集成框架时要加强顶层设计,特别要统一标准和协议,有人说,21世纪的市场之争就是标准之争,可见大家都认识到了统一标准的重要性,没有规范的标准,就没有兼容,就难以实现网络互联和资源共享,也就无法从根本上实现综合集成。所以,综合集成关键在于统一标准。在信息化建设中,为什么出现岸海不通,舰舰不通、海空不通现象?究其原因,主要没有统一的组织、标准和协议,因此,要按照一体化的要求,建立一套科学实用的综合集成法规体系,作为各单位、各系统统一建设的依据;要建立高层次、跨部门、有权威的综合集成组织领导机构,统一协调解决综合集成的重大问题,搞好顶层设计,强化要素整合、体系融合、层次衔接和结构优化;重视技术总体设计,设立技术 抓总 的专门机构,解决技术体制、系统接口等方面的标准不一问题,这既是一个技术问题,更是一个管理问题,既能够解决,也必须解决。

2.2加强数据融合技术的研究和应用

数据融合技术较好地体现了综合集成的思想,数据融合的基本原理也就像人脑综合处理信息一样充分利用多个传感器资源,通过对这些传感器及其观测信息的合理支配和使用,把多个传感器在时间和空间上的冗余或互补信息依据某种准则进行组合,以获取被观测对象的一致性解释或描述。传感器之间的冗余数据增强了系统的可靠性,互补数据扩展了单个传感器的性能。数据融合技术扩展了时空覆盖范围,改善了系统的可靠性,对目标或事件的确认增加了可信度,减少了信息的模糊性,这是任何单个传感器做不到的。在不对单个传感器进行改进的情况下,显著增强了整体性能。

多传感器数据融合所处理的多传感器信息可以在不同的信息层次上出现,这些信息层次包括数据层(即像素层)、特征层和决策层。

数据层融合可以直接融合传感器的数据,但是要求这些数据是匹配的,即要求这些传感器是同质的,也即观测的是同一物理量,比如说两个视觉传感器或两个声学传感器。相反,如果这些数据是不匹配的,则不能在数据层进行融合,只能将它们在特征层或决策层进行融合。用于数据层融合的方法有经典的推测和估计理论。数据层融合不存在数据丢失的问题,得到的结果也是最准确的,但对系统通信带宽的要求很高。

特征层数据融合就是从多源传感器数据中提取有代表性特征,形成单一的特征向量,然后用模式识别的方法进行处理,最简单的特征层融合的例子就是用脸部特征去描述一个人,漫画就是利用这项技术的原理完成的。用于特征层数据融合的方法有神经网络、聚类算法或者模板法。这种方法对通信带宽的要求较低,但由于数据的丢失使其准确性有所下降。

决策层融合是在每个传感器对对象的位置、属性、身份等作出初步的识别后,再对这些多个识别结果进行融合。用于决策层融合的方法有选举技术、经典推理法、Bayesian推理、D-S证据理论。由于对传感器的数据进行了浓缩,这种方法产生的结果相对而言最不准确,但它对通信带宽的要求最低。

在信息化装备中数据融合技术得到了广泛的应用,并取得了良好的综合效能。

2.3推进中间件技术研究和开发

随着装备信息化的发展,软件在装备中的比重越来越大,应用程序的规模不断扩大,许多应用程序需在网络环境的异构平台上运行。这一切都对新一代的软件开发提出了新的需求。在这种分布异构环境中,通常存在多种硬件系统平台(如PC,工作站,小型机等),在这些硬件平台上又存在各种各样的系统软件(如不同的操作系统、数据库、语言编译器等),以及多种风格各异的用户界面,这些硬件系统平台还可能采用不同的网络协议和网络体系结构连接。如何把这些系统集成起来并开发新的应用是一个非常现实而困难的问题。

为解决分布异构问题,人们提出了中间件(middle ware)的概念。中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务,如图1所示,这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的

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方 兴等:信息系统综合集成技术 总第151期