基于功能的武器装备体系结构描述方法与工具研究

论文摘要

武器装备体系是为提供预期能力而组合在一起的、相互依赖的武器装备系统集合,它不是现有系统和新系统的简单叠加,其能力超过所有组成部分能力的总和。任何一个组分系统的缺失都将可能降低整体的性能或能力。所以说,武器装备体系建设面临的困难有:如何实现体系中组分系统的综合集成和互操作;如何确保体系能够满足不断变化的能力需求。体系结构是系统各组分的结构、它们之间的关系以及指导其设计和随时间演化的原则与指南。作为体系建设的蓝图,体系结构是保证体系的组分系统之间综合集成和互操作的关键,对武器装备体系结构展开研究具有重大的理论和现实意义。本文针对体系结构描述存在的问题,对相关内容进行了深入研究。本文的主要研究内容和创新点如下:(1)根据武器装备体系的特殊性,提出了一个武器装备体系结构描述框架,主要由能力视图、作战视图、系统视图和技术视图所组成。在分析组成视图的体系结构数据要素及其关联关系基础上,给出了一组用于集成体系结构开发时必需的、最低限度的产品集。其中,系统视图描述了体系的系统组成、互连关系以及对能力和作战需求的支持情况等,能够清楚地反映出武器装备体系建设中面临的上述困难,是本文研究的重点。(2)在分析体系结构数据要素的语义关系基础上,提出了基于功能的体系结构描述方法。该方法以体系结构数据要素中能力、作战活动和系统功能三个功能语义数据实体为主线,通过核心体系结构数据实体及其关系进行视图产品的一致描述。研究了能力到系统的映射方法,实现了系统对能力需求支持的描述,并为进行能力差距分析提供了思路。围绕对核心体系结构数据实体的创建与引用,提出了一种系统视图产品的开发流程,确保了体系结构的数据一致性和逻辑合理性。(3)根据基于功能的体系结构描述方法的基本思想,对系统视图产品进行了详细设计。对于每一个产品,首先利用核心体系结构数据模型(CADM,Core Architecture Data Model)表示组成体系结构数据要素的逻辑组织,再在保持与CADM模型一致的基础上选择合适的方式表现产品中的体系结构数据要素,从而实现了设计集成体系结构的目标。(4)在上述理论方法指导下,研究了支持武器装备体系结构产品设计的体系结构描述工具,并以美军网络中心战为背景,结合精确打击体系进行了实例研究,验证了基于功能的体系结构描述方法的可行性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 体系结构框架
• 1.2.2 体系结构设计方法
• 1.2.3 体系结构描述工具
• 1.2.4 体系结构描述中存在的问题
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 武器装备体系结构概念与模型
• 2.1 武器装备体系
• 2.1.1 体系及其特征
• 2.1.2 武器装备体系及其能力
• 2.2 武器装备体系结构
• 2.2.1 体系结构的概念
• 2.2.2 武器装备体系结构描述的概念模型
• 2.3 体系结构数据
• 2.3.1 体系结构数据要素
• 2.3.2 体系结构数据模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 武器装备体系结构描述方法
• 3.1 武器装备体系结构描述框架
• 3.2 基于功能的武器装备体系结构描述方法
• 3.2.1 基于功能的体系结构描述方法
• 3.2.2 核心体系结构数据实体及其关系
• 3.2.3 武器装备体系结构视图产品
• 3.3 能力到系统的映射方法
• 3.3.1 能力到系统的映射
• 3.3.2 能力差距分析
• 3.4 武器装备体系结构系统视图产品的开发流程
• 3.5 本章小结
• 第四章 武器装备体系结构系统视图产品设计
• 4.1 系统总体描述
• 4.1.1 系统总体描述
• 4.1.2 系统高级概念图
• 4.2 系统功能描述
• 4.3 系统组成描述
• 4.4 系统通信接口描述
• 4.4.1 系统接口描述
• 4.4.2 系统数据交换矩阵
• 4.5 系统能力映射描述
• 4.5.1 作战活动到系统功能映射矩阵
• 4.5.2 能力到系统映射矩阵
• 4.6 本章小结
• 第五章 武器装备体系结构描述工具与应用实例研究
• 5.1 体系结构描述工具简介
• 5.1.1 系统概述
• 5.1.2 系统功能
• 5.1.3 系统结构
• 5.2 体系结构描述工具主要模块实现
• 5.2.1 可视化编辑模块
• 5.2.2 数据管理模块
• 5.2.3 元模型管理模块
• 5.2.4 项目和产品管理模块
• 5.3 应用实例研究
• 5.3.1 基本想定
• 5.3.2 精确打击体系的系统视图产品设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 进一步的研究与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果