航空装备保障任务规划系统体系结构研究

航空装备保障任务规划系统体系结构研究

文章编号：1006-1576（2008）11-0026-03

航空装备保障任务规划系统体系结构研究

程路尧，朱建冲，蔡纪伟

（海军工程大学 管理工程系，湖北 武汉 430033）

摘要：航空装备保障任务规划系统，采用基于三层结构的数据管道方法，用MS SQL Server 2000作为数据库开发平台，并利用SQL自带的OLAP Server建立大型多维数据库，前台软件选用Delphi7，通过开放式数据接口实现连接。系统由数据源，数据的知识化处理、辅助决策、可视化表达4部分组成，通过建立多维数据库，利用数据库分析工具从大量数据中提取有效信息。

关键词：任务规划；航空；装备保障；数据仓库；数据管道 中图分类号：N945.12 文献标识码：A

Research on Framework of Aerial Equipment Mission Planning System

CHENG Lu-yao, ZHU Jian-chong, CAI Ji-wei

(Dept. of Management Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract: AEMPS (Aerial Equipment Mission Planning System) is based on the data channels of three layers framework. It is founded upon a platform based on Microsoft SQL Server 2000, with the OLAP Server of SQL to create good-sized multidimensional database. Delphi7 is selected as the foreground software, with open data interface to implement connection. The system consists of data pool, intelligent data, computer-aided decision and visualization. Available information can be mined from the mass data with the multidimensional database and data analysis tool.

Keywords: Mission planning; Aviation; Equipment support system; Data warehouse; Data channels

0 引言

任务规划系统（Mission Planning Systems：MPS）作为航空兵作战指挥系统的核心组成部分，是无人飞行器有效执行任务的重要支持手段[1]。目前，国内关于任务规划研究主要集中在作战指挥方面，如无人作战平台自主作战路径规划以及载人作战平台联合攻击的路径优化。而装备保障的指挥问题和优化问题则十分欠缺。故对航空装备保障任务规划系统体系结构进行研究。

评估以及保障行动的推演等。 1.1 装备保障规划系统的功能

系统根据未来航空兵部队作战和训练的实际需求，事先通过周密规划，借助于平时收集存储于数据库中的各类装备保障数据（例如：发动机、油封、轮胎、重要轴承、直升机旋翼等几百种有寿机件的技术状态和使用情况），以及建立的各种辅助规划数学模型，通过可视化的信息处理技术，使航空装备保障所需的各种航材、有寿机件及其它部附件备品备件等需求量、需求时间等提前筹划准备，使航空装备在维修、订货、生产、调拨及运输（物流）等阶段实现最佳的指挥决策，使有限的装备保障经费得到最合理的使用。既可以确保航空兵的各项作战和训练任务的圆满完成，又可以避免航空装备保障过程中出现保障不力或浪费现象。

1 系统的功能和结构

由于任务规划过程中涉及的信息的复杂性、多样性，采用以数据仓库（DW）为核心，OLAP（On-line Analytical Process）技术和数据挖掘（DM）技术为工具的多维数据库进行任务规划系统开发。其中DW用于数据的存储和组织，OLAP用于数据的分析，DM致力于知识的自动发现。采用诸如动态规划、遗传算法、Agent方法等进行资源优化和需求预测；Petri网模型进行保障活动建模；Dijkstra算法或VORONOI图进行路径优化。信息的表达方式除了采用表格、图表、文档等方式外，还引入模拟仿真技术，其中虚拟视景技术的运用更有利于规划结果的可视化，结合GIS，更好地进行保障方案的

1.2 系统总体结构框架

系统总体结构框架如图1。系统可分为4部分：数据源部分、数据的知识化处理部分、辅助决策部分、可视化表达部分。其中数据源部分主要包括DM中的历史数据，航空器材、飞行机务、装备维修等信息，GIS中的地理信息，还有通过对中间存储数据库进行数据的抽取、清理、转化所得到的实时信

收稿日期：2008-05-16；修回日期：2008-07-19 作者简介：程路尧（1984-），男，河南人，海军工程大学在读硕士研究生，从事装备保障及指挥自动化研究。

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息。其中地理空间信息可确保装备保障力量对保障对象实施精确保障[2]。数据的知识化处理部分包括OLAP、DM，通过联机分析、数据挖掘可解决数据丰富、信息匮乏的问题，通过和可视化工具的结合可对多维数据迅速进行评估，将复杂的分析查询结果快速返回用户。辅助决策部分包括数据库及其管理系统、方法库及其管理系统、模型库及其管理系统、知识库及其管理系统，通过4个数据库信息的共享和融合，可实现响应用户需求而进行保障决策分析、需求预测等功能。可视化部分由数据库服务器和GIS提供可视化的信息，通过数据管道进行数据的传输，客户端程序运行在客户机（Web浏览器）上，提供用户界面。客户机只需较低配置就能获得较好的性能，其瘦客户模式可向Web应用等方向拓展；数据管道是应用程序接口，主要负责事务逻辑的实现，有效减轻数据库服务器的负载[3]。

图1 系统总体结构框架

2 数据仓库建模

为完成日常的飞行任务，航空装备保障主要分为航空装备维修保障、航空器材保障、航空机务保障、航空四站保障和航空弹药保障。因为通过一个多维数据库不可能反映所有的分析需求，可按照保障内容的不同把数据仓库中的数据分为维修保障、航材保障、机务保障、四站保障和弹药保障。

航空器材（简称航材），是保障飞机飞行和维修所需的器材，包括：飞机的部件、附件、零件以及

飞机维修设备、工具和材料；飞机地面保障设备(电源、气体、液压和照相设备)；伞降器材和航空救生装具等。下面仅就航材保障中的数据进行分析。 2.1 设计思想

航材保障数据库的设计思想是：建立多个多维数据库，每个多维数据只根据一个或几个相近的分析主题设计结构，从数据仓库中抽取有关数据进行组织和汇总，以确保能以较小的冗余满足各方面的分析需求。 2.2 如何确定主题

数据仓库的每个主题是一个客观分析领域，反映数据仓库所要实现的分析目标。系统的要求和分析是主题确定的主要依据，一旦给定了数据仓库的主题，就可确定分析的主题数据。根据航材的分析需求，可以确定以下主题：航材消耗；航材库存；航材保障能力；航材计划需求。 2.3 如何设计维度

以单位航材消耗主题为例，含有4个维：时间维、单位维、装备维、航材维。其中时间维描述单位航材消耗分析周期及汇总层次，根据决策分析需求分为年、半年、月；单位维描述单位航材消耗分析的单位构成及汇总层次，分为场站、舰航、航空师等；装备维描述装备航材消耗分析的活动主题及汇总层次；航材维描述单位航材消耗分析的各种航材及汇总层次。4个维形成了单位航材消耗分析的不同角度，每个维又划分成多个汇总层次，同一层次可以有多个元素，上一层由下一层次汇总而成，所有元素及其层次关系构成树型结构。各维汇总层次的划分可以根据用户需求灵活定义，形成各个方向的多层次汇总。

2.4 数据构架

数据仓库的物理结构一般采用星型结构的关系数据库，星型结构的数据体现了空间的多维立方体，把一个事实表放在中间，周围有很多维表与这个事实表相连。星型模型的核心是事实表，它是多维查询的焦点，存储了真正的数据。事实是数量属性，能被统计、求和、求平均值、求最大值和最小值，能够根据各种统计操作来聚类。维度属性提供了在事实表中每行的描述性信息，这些属性用来提供事实表和维表之间的联系[4]。下面建立航材消耗的星型数据结构，如图2。

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自动化水平和信息处理能力，提高装备指挥决策的时效性和科学性，实现装备保障指挥由定性分析向定量计算转变，从而促进航空装备形成的保障能力。

参考文献：

[1] Mission Planning System (MPS)/Intelligence Computer

System (CS,Geodynamics Corp Santa Barbara[R]. CA, AD-A220365, 1997.

[2] 程路尧, 朱建冲, 蔡纪伟. 复杂电磁环境下基于GIS的

装备保障指挥[C]//复杂电磁环境下的作战、训练、保障与军事运筹研究—2007年军事运筹学年会论文集. 北京: 蓝天出版社, 2007: 786-789.

[3] 董邦国, 周群彪. 基于三层结构的数据管道在武器装备

管理系统中的应用[J]. 中国民航飞行学院学报, 2007, 18(3): 61-64.

[4] 涂建光, 罗昌隆. 多维数据立方体模型及其基于关系的

实现[J]. 计算机工程与应用, 2001, 2: 83-85.

图2 航材消耗的星型数据结构

3 结束语

把任务规划的思想应用在传统装备保障领域，提出航空装备保障任务规划系统的理念，为系统的构建做出了有益的尝试；在航空装备保障任务规划系统构建中提出利用数据管道的三层体系结构，也是一种新的尝试。该系统可提高航空装备机关指挥

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ru04.html