C4ISR体系结构研究现状与问题

体系结构是组成系统各部件的结构、它们之间的关系以及制约它们设计和随时间演进的原则和指南。C4ISR体系结构已成为国内外军事领域的研究热点以及大型军事信息系统开发的关键技术之一。归纳了C4ISR体系结构研究的重要意义及其主要的研究方向。在介绍了C4ISR系统体系结构定义之后,从三个方面总结了C4ISR体系结构技术的研究进展。最后在分析当前体系结构研究不足的基础上对体系结构的发展趋势进行了总结和展望。     

面向服务的C~4ISR体系结构服务视图描述框架

C4ISR体系结构设计作为系统顶层设计的重要组成部分,是保证C4ISR系统之间可集成、互操作的关键,针对原有的C4ISR体系结构系统视图中军事资源系统之间紧密耦合难以适应作战视图中作战任务过程动态变化的问题,结合面向服务的思想对原有的体系结构描述框架进行扩展。为了保证C4ISR体系结构数据一致性,在底层体系结构基本数据元素模型分析的基础上加入服务元素,通过分析服务元素之间以及服务元素与原有的体系结构数据元素之间的关系,确定C4ISR体系结构服务视图描述框架,并对服务视图产品描述内容、数据元素模型及产品之间的关系进行分析。     

C4ISR系统体系结构设计及辅助工具

通过深入分析美军C^4ISR体系结构的相关研究成果，详细研究体系结构设计过程中的主要工作，针对现有C^4ISR系统体系结构辅助设计工具的不足，提出建立C^4ISR系统体系结构集成设计环境。阐明了该集成设计环境应具备的主要功能，并设计了它的逻辑结构。     

基于影响图方法的C4ISR作战模型

影响图建模方法可对复杂系统进行规范化建模。包括C~4ISR系统的现代战争系统由武器子系统、通信子系统、指控子系统和探测子系统组成,是一类复杂系统。首先确定了表征这些子系统的参量指标,然后采用影响图方法建立了现代作战的影响图模型,进而建立了微分方程形式的C~4ISR作战模型。应用微分方程稳定性理论对C~4ISR作战模型进行分析,研究了C~4ISR系统对现代作战的影响。     

基于fUML的C4ISR体系结构可执行

由于C4ISR体系结构模型缺乏可执行性,不利于体系结构的验证评估,为此提出了一种基于fUML(semantics of a foundational subset for executable unified modeling language models)的体系结构建模与分析方法。基于fUML元模型来定义C4ISR体系结构的可执行建模元模型,使用它们来构建C4ISR体系结构的可执行模型;定义可执行模型的代数语义域--可执行活动模型代数（executable activity model algebra,EAMA）,使用语义函数将可执行模型的行为语义转换为EAMA的进程项;定义EAMA的操作语义作为进程项的执行规约,通过对进程项的仿真执行来实现C4ISR体系结构的可执行分析,最后以区域防空作战系统为例说明了方法的可行性。     

C~4ISR中数据链系统信息优势评估方法研究

数据链作为C~4ISR系统的重要组成部分,承担了C~4ISR系统大部分信息流的分发任务,是C~4ISR系统夺取信息优势的重要保证,因此,如何分析和评价数据链的信息优势能力及其对C~4ISR系统整体信息优势的影响是数据链系统建设中一个重要的研究课题。在分析C~4ISR系统工作流程的基础上,给出了通信子域信息优势的评价指标定义及评估模型;并且重点分析了数据链的连通性、传输可靠性以及实时性对通信子域信息质量的影响,进而给出了数据链信息优势的数学描述和评估模型,并分析了其在整个C~4ISR系统信息优势中的影响。     

C4ISR系统体系结构的仿真验证方法研究

C4ISR系统体系结构设计在系统研制中的地位和作用越来越受到重视,体系结构设计的质量将直接关系到系统开发的成败.体系结构验证是利用体系结构产品,将其转换为可执行模型,通过分析可执行模型的执行过程和结果,从而验证评估体系结构设计质量的方法.文章研究了体系结构验证的基本思路,利用现有的组件化建模仿真技术与环境,以部分C4ISR体系结构产品为基础构建仿真系统,通过仿真实验来进行体系结构验证,从而为体系结构验证提供技术支持.     

基于SA的C4ISR体系结构可视化建模

SA是国外先进成熟的武器系统体系结构的分析、设计、可视化建模与验证工具.介绍了SA的基本概念、功能与模块组成.结合"无人机侦察系统"C4ISR体系结构建模案例,根据SA中C--4ISR系统OV视图产品的开发步骤,开发,设计了C--4ISR OV视图中几个关键产品模型,为后续深入研究如何利用SA进行所需C4ISR系统体系结构的可视化分析、设计与建模打下基础.     

基于超网络理论的网络中心化C~4ISR系统结构模型和分析方法

本文将一种特殊的复杂网络——超网络引入到网络中心化C~4ISR系统结构的建模中.在分析网络中心化C~4ISR系统结构的超网络特征的基础上,提出了两种基于超网络理论的网络中心化C~4ISR系统结构的建模方法,即基于"拓扑"的C~4ISR系统结构超网络模型和基于"时序"的C~4ISR系统结构超网络模型,进而提出了这两种建模方法下的C~4ISR系统结构超网络模型的应用设想,并对部分应用设想进行了仿真实验分析,提出的C~4ISR系统结构的超网络模型和应用设想对于下一步系统结构的分析和研究具有一定的参考和借鉴价值.     

基于xUML的C4ISR系统可执行对象模型设计

C4ISR系统自身复杂性和军事需求多变性,使得系统设计风险增加,研制难度愈来愈大.把模型驱动体系结构MDA的思想和可执行建模语言xUML引入C4ISR系统的设计研制过程中,详细分析了可执行对象模型对于C4ISR系统研制的意义,给出了基于xUML的C4ISR系统可执行对象模型设计方法和步骤,并通过水面舰船的实例验证了该方法的可行性.该方法对系统结构化分析、动态逻辑验证、性能测量评价,而且在描述能力、可理解性和可分析性等方面比基于Petri网的可执行模型都有很大改善.     

可执行体系结构建模与分析

针对体系组分和需求动态演化等挑战, 提出利用可执行体系结构建模与分析辅助体系顶层设计, 尽早获取体系建设的关键信息. 首先, 提出了描述体系结构数据要素语义关系的语义概念模型, 在此基础上围绕核心实体及其关系进行体系结构描述构建了体系结构的静态模型; 其次, 以一种双向可追溯的方式将静态模型转化为可执行模型; 再次, 利用体系结构静态模型和可执行模型展开了体系结构分析, 包括静态分析、动态分析和试验分析; 最后, 以要地区域防空体系为例说明了方法可行性.     

基于模型的飞机系统架构多视图表达方法

飞机系统架构设计呈现典型的多层级、多系统集成、多接口形式、多专业合作等复杂特征, 传统的基于文档和离散二维制图的架构设计方法已经不能满足要求。对此, 提出一种基于系统建模语言(systems modeling language, SysML)模型的飞机复杂系统架构多视图设计表达方法, 对各项复杂特征进行了解耦, 将复杂的系统架构设计分解到多张有机关联的视图上; 在开展多视图相对独立的设计和建模工作中, 本质上就已经逐步完成了多层级的飞机系统架构集成设计; 以机轮刹车系统为例, 给出了基于模型的多视图架构设计方法的应用。实践结果表明, 基于模型的多视图架构设计方法可以有效应对各种复杂性, 并充分提升多系统集成架构设计的效率和质量。     

C4ISR系统体系结构设计环境研究

体系结构设计是C4ISR系统顶层设计的重要组成部分,其设计内容包括一系列相互关联的基本产品和支持产品,这些产品以图形、文字、表格的方式提供给用户。体系结构设计需要借助专门的设计工具。从体系结构设计的需求和体系结构产品的特点出发,设计了体系结构设计工具和环境,实现设计成果的共享并支持协同开发,维护了体系结构设计的一致性。     

基于生物实体的网络服务突现

自然生物系统中的关键机理和重要原理可用于设计一种新颖的生物网络结构及其仿真平台，以满足未来Internet网络的关键需求。本文在此仿真平台基础上实现了具有移动Agent和生物个体特点的生物实体及其行为算法，并根据生物实体的特点构建了各种服务，最后通过仿真实验验证了基于生物实体的网络服务构建的优点。生物网络的服务突现，将为设计未来网络节点中的智能服务和应用提供一种新颖的方法。     

基于SysML的系统体系结构产品设计

系统建模语言(SysML)是国际对象管理组织(OMG)开发的系统工程可视化体系结构设计语言。以该设计语言为基础,参照美国国防部体系结构框架文件(DoDAF),提出一种基于模块化功能分析的体系结构设计思路和体系结构产品描述过程。综合系统工程结构化方法和面向对象方法的优势,支持集成系统高层体系结构设计描述、分析及校验。论述系统体系结构产品设计步骤,并采用防空作战指挥系统的部分产品生成实例展示此过程。     

基于UML的$C^3I$系统体系结构的面向对象分析与设计方法

体系结构的建立是 $C^3I$系统工程的重要组成部分 .面向对象是 $C^3I$系统体系结构分析与设计的最有前途的方法 .统一建模语言 ( UML)已经成为面向对象分析与设计建模的事实上的标准 .提出了基于 UML的 $C^3I$系统体系结构的面向对象分析与设计方法 ,它是一种通过面向对象分析确定由类图     

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。     

基于CRC-MATE的体系架构方案选择

现代战争正逐步转向体系对抗，为了顺利实现系统集成并形成联合作战能力，需要在设计论证阶段筛选较为优化的体系架构方案，即选择合适的系统组合及其系统间的依赖关系。针对体系能力与组件系统能力的非线性关系, 不确定性导致的体系能力降级风险以及成本约束等问题, 提出基于功能依赖网络的体系能力计算法, 基于条件风险价值的体系风险度量法以及基于系统工程全流程的体系成本估算法。由此构建“能力-风险-成本”的三维多属性权衡空间探索模型。以海上防空反导体系为例, 明晰了权衡空间探索模型的构建步骤, 验证了该方法的可行性和有效性, 为作战体系建设过程中的方案选择提供了新思路。