專利名稱：一種c4isr系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種領(lǐng)域元模型構(gòu)建方法，特別是一種基于C4ISR系統(tǒng)的元模型構(gòu)建方法。
背景技術(shù)：
在軍事領(lǐng)域，對(duì)軍事系統(tǒng)信息化的需求一直處在用自然語言定性描述的階段，主觀因素較多，沒有形成一套科學(xué)規(guī)范的工程方法。隨著對(duì)需求工程重要性的再次認(rèn)識(shí)，開始使用一些工程手段進(jìn)行軍事需求的分析。借鑒軟件工程領(lǐng)域形成的一些概念建模技術(shù)，例如面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)、結(jié)構(gòu)化方法等，逐漸應(yīng)用于對(duì)軍事信息系統(tǒng)的需求分析中。但是軍事信息化系統(tǒng)，尤其是C4ISR系統(tǒng)(C4代表指揮，控制，通訊，計(jì)算機(jī)，四個(gè)字的英文開頭字母均為“C，”所以稱“C4?！?“I”代表情報(bào)；“S”代表電子監(jiān)聽；“R”代表偵察。C4ISR是軍事術(shù)語，意為自動(dòng)化指揮系統(tǒng)。它是現(xiàn)代軍事指揮系統(tǒng)中，7個(gè)子系統(tǒng)的英語單詞的第一個(gè)字母的縮寫，即指揮Command、控制Control、通信 Communication、計(jì)算機(jī) computer、情報(bào) Intelligence、監(jiān)視 Surveillance、偵察Reconnaissance。),是一種巨大的復(fù)雜系統(tǒng),涉及部門眾多、領(lǐng)域廣泛,對(duì)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行清晰的描述都比較十分困難；而軍事需求是以當(dāng)前系統(tǒng)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)的，未來戰(zhàn)爭(zhēng)中究竟需要什么樣的軍事系統(tǒng)、如何完成作戰(zhàn)使命，是軍事專家、作戰(zhàn)人員和技術(shù)人員都難以準(zhǔn)確回答的問題。為了建設(shè)滿足軍事需求的信息化，軍事人員、系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)人員必須通力合作，形成對(duì)軍事需求完整、詳盡、準(zhǔn)確的形式化描述，保證所開發(fā)的系統(tǒng)完成作戰(zhàn)使命。統(tǒng)一建模語言(Unified Modeling Language, UML)是一個(gè)通用的可視化建模語言，在軍事系統(tǒng)信息化建設(shè)中，UML的應(yīng)用十分廣泛。美國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架(DoDAF)和英國(guó)國(guó)防部體系結(jié)構(gòu)框架(MODAF)都弓丨入了面向?qū)ο蟮乃枷?，利用UML來建模。由于UML是一個(gè)通用的建模語言，不具備領(lǐng)域特有性，所以使用UML對(duì)某個(gè)特定領(lǐng)域建模時(shí)，不但需要熟練掌握UML建模流程，又要具有豐富的領(lǐng)域知識(shí)。而且UML語義比較抽象，模型建立后難以驗(yàn)證領(lǐng)域的有效性和正確性。特定領(lǐng)域建模(Domain-Specific Modeling, DSM)是近年來軟件工程提出的一種新的方法學(xué)，用于設(shè)計(jì)和開發(fā)系統(tǒng)，以模型和領(lǐng)域?yàn)橹行牡拈_發(fā)方法稱為軟件工程的研究熱點(diǎn)。DSM能夠?qū)⑻囟I(lǐng)域的共性和變化特征抽象到比模型層更高的一層-元模型層，通過統(tǒng)一的元模型定義領(lǐng)域?qū)Ｓ谜Z言(Domain-Specific Language, DSL)。定義DSL的過程就是特定領(lǐng)域元模型構(gòu)建的過程。通過元模型建模，對(duì)特定領(lǐng)域進(jìn)行抽象描述，定義DSL特有的語法和語義。元模型(Meta Object Facility,M0F)是描述模型特定語言的模型,定義了一組相關(guān)的架構(gòu)、語義和限制條件。MOF是OMG采用的定義元數(shù)據(jù)的技術(shù)和表達(dá)元數(shù)據(jù)的方法，用來定義面向?qū)ο笤Ｐ偷幕驹?、語法和結(jié)構(gòu)。MOF框架的核心層為元-元模型層，及描述元模型的模型，通過類、屬性和關(guān)聯(lián)等元素定義元模型。MOF和UML之間的主要區(qū)別是前者旨在元數(shù)據(jù)建模，后者則是對(duì)象建模。
對(duì)象約束語言O(shè)CL用來描述對(duì)象的約束和相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，用于面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)。由于通常的元模型描述方法通常不夠精細(xì)，難以提供與規(guī)范有關(guān)的所有相關(guān)部分，比如缺少描述模型中對(duì)象的附加約束，這些約束常常是用容易引起歧義的自然語言描述的。相對(duì)而言，OCL是一種容易理解和使用的形式語言，能夠使模型更加精確。因此，如何能夠開發(fā)出一種便于理解、表示的模型成為整個(gè)C4ISR系統(tǒng)構(gòu)建的重要的第一步，決定著整個(gè)系統(tǒng)的走向，是一個(gè)重要的技術(shù)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)在C4ISR領(lǐng)域中建模時(shí)出現(xiàn)的缺乏領(lǐng)域?qū)Ｓ媒７ā⒈硎痉ú蛔阋员憩F(xiàn)領(lǐng)域特征、領(lǐng)域?qū)＜以诶斫獗硎痉媾R困難等不足，提供一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，該方法無需領(lǐng)域?qū)＜揖邆浜芏嘟ＵZ言方面的知識(shí)，能同時(shí)便于領(lǐng)域?qū)＜液徒Ｕ呃斫?。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，包括如下步驟:(I)分析C4ISR領(lǐng)域特征，抽取C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的基本概念，及C4ISR概念與元模型元素之間的映射關(guān)系；(2)命名領(lǐng)域?qū)Ｓ迷Ｐ驮兀?3)建立元模型元素之間的關(guān)聯(lián)；(4)建立領(lǐng)域元模型，描述元模型元素語法和語義特征。本發(fā)明所述步驟(I)中，C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的基本概念包括使命、任務(wù)、目標(biāo)、事件、活動(dòng)、數(shù)據(jù)項(xiàng)、能力、命令控制單元、執(zhí)行者。本發(fā)明所述步驟(2)中，C4ISR概念與元模型元素之間采用η對(duì)I映射關(guān)系，這種映射關(guān)系是多對(duì)一的映射關(guān)系，一到η個(gè)C4ISR概念對(duì)應(yīng)一個(gè)元模型元素。其中使命概念在元模型中用使命元素表示；任務(wù)、活動(dòng)和事件概念在元模型中用任務(wù)元素表示；目標(biāo)概念用目標(biāo)元素表示；數(shù)據(jù)項(xiàng)和能力概念用實(shí)體元素表示；命令控制單元概念用使用者元素表示；執(zhí)行者概念用角色元素表示。本發(fā)明包括以下步驟:(al)定義實(shí)體:實(shí)體從工作文檔的語句中得到，由組成實(shí)體特征的屬性和能力定義；(a2)定義使命和任務(wù):將使命空間中的最聞層任務(wù)定義為使命，根據(jù)使命對(duì)任務(wù)進(jìn)行邏輯分組，把最相關(guān)的任務(wù)劃分到相同使命下，同時(shí)定義每項(xiàng)使命的目標(biāo)和度量標(biāo)準(zhǔn)，每項(xiàng)任務(wù)的工作產(chǎn)品；(a3)定義行動(dòng)者和角色:將行動(dòng)者關(guān)聯(lián)實(shí)體,將角色附屬于一個(gè)行動(dòng)者。本發(fā)明使命包括以下屬性:輸入列表，輸出列表，前置條件，后置條件，目標(biāo)列表，角色列表，通過負(fù)責(zé)或?qū)崿F(xiàn)關(guān)系與使命相連的角色列表，度量列表；使命元素包括三個(gè)約束條件:一項(xiàng)使命至少有一個(gè)相關(guān)角色，一項(xiàng)使命至少與一個(gè)目標(biāo)相關(guān)，一項(xiàng)使命可以沒有自包含或自歸納的關(guān)系；目標(biāo)有兩個(gè)屬性:度量列表、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；目標(biāo)元素有一個(gè)約束條件，目標(biāo)應(yīng)至少與一項(xiàng)度量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)；
實(shí)體包括三條屬性:屬性、能力、關(guān)聯(lián)列表；使用者包括一條屬性:角色列表；角色包括兩個(gè)屬性:任務(wù)列表、擁有列表；角色元素包括一個(gè)約束條件，一個(gè)角色應(yīng)至少有一個(gè)使用者作為所有者。本發(fā)明所述步驟(2)或步驟(3)中，對(duì)模型元素、元模型元素之間的關(guān)聯(lián)的附加約束條件用對(duì)象OCL約束語言表示。本發(fā)明通過現(xiàn)有成熟的C4ISR體系結(jié)構(gòu)、軍事領(lǐng)域?qū)＜壹皸l令條例、軍事著作文獻(xiàn)、期刊、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)等知識(shí)確定C4ISR領(lǐng)域的概念。本發(fā)明通過建立C4ISR概念與模型專用元素的映射關(guān)系，來確定領(lǐng)域?qū)Ｓ迷Ｐ驮?。利用?duì)象約束語言O(shè)CL用來描述對(duì)象的約束和相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的特性，來描述模型元素和關(guān)聯(lián)關(guān)系的約束。針對(duì)核心設(shè)計(jì)元素，選取UML中與之相近的元類繼承加以擴(kuò)展，重新定義元素的語法和語義。有益效果:本發(fā)明建立的C4ISR領(lǐng)域元模型表示方法是一種領(lǐng)域?qū)Ｓ媒７椒?，元模型由領(lǐng)域?qū)Ｓ迷亟M成，這些元素不依附于任何仿真專用概念或環(huán)境。在設(shè)計(jì)表示法及其定義的元模型元素時(shí)，考慮到概念建模領(lǐng)域的特定需要，允許定義使命空間已有概念。另外，它在某些地方重用了 UML元模型元素，但是在核心元素設(shè)計(jì)上重新定義了元素的語法和語義，同時(shí)利用OCL語言約束模型元素和關(guān)聯(lián)，使之更加適合C4ISR領(lǐng)域的表示。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更 加清楚。

圖1是C4ISR概念與元模型元素之間的映射關(guān)系圖。圖2是元模型元素的關(guān)聯(lián)圖。圖3是C4ISR系統(tǒng)的領(lǐng)域特征元模型圖。圖4是C4ISR系統(tǒng)使命空間圖。圖5是C41 SR系統(tǒng)任務(wù)流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明首先根據(jù)現(xiàn)有成熟的C4ISR體系結(jié)構(gòu)、軍事領(lǐng)域?qū)＜壹皸l令條例、軍事著作文獻(xiàn)、期刊、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)抽取的C4ISR領(lǐng)域概念。為了和國(guó)外相應(yīng)C4ISR概念對(duì)照，如表I所示，概念分為中文名稱和英文名稱。表1C4ISR領(lǐng)域概念
權(quán)利要求
1.一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)分析C4ISR領(lǐng)域特征，抽取C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的基本概念，及C4ISR概念與元模型元素之間的映射關(guān)系； (2)命名領(lǐng)域?qū)Ｓ迷Ｐ驮兀? (3)建立元模型元素之間的關(guān)聯(lián)； (4)建立領(lǐng)域元模型，描述元模型元素語法和語義特征。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟(I)中，C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的基本概念包括使命、任務(wù)、目標(biāo)、事件、活動(dòng)、數(shù)據(jù)項(xiàng)、能力、命令控制單元、執(zhí)行者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟(2)中，C4ISR概念與元模型元素之間采用η對(duì)I映射關(guān)系，其中使命概念在元模型中用使命元素表示；任務(wù)、活動(dòng)和事件概念在元模型中用任務(wù)元素表示；目標(biāo)概念用目標(biāo)元素表示；數(shù)據(jù)項(xiàng)和能力概念用實(shí)體元素表示；命令控制單元概念用使用者元素表示；執(zhí)行者概念用角色元素表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟: (al)定義實(shí)體:實(shí)體從工作文檔的語句中得到，由組成實(shí)體特征的屬性和能力定義；(a2)定義使命和任務(wù):將使命空間中的最聞層任務(wù)定義為使命，根據(jù)使命對(duì)任務(wù)進(jìn)行邏輯分組，把最相關(guān)的任務(wù)劃分到相同使命下，同時(shí)定義每項(xiàng)使命的目標(biāo)和度量標(biāo)準(zhǔn)，每項(xiàng)任務(wù)的工作產(chǎn)品； (a3)定義行動(dòng)者和角色:將行動(dòng)者關(guān)聯(lián)實(shí)體，將角色附屬于一個(gè)行動(dòng)者。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，使命包括以下屬性:輸入列表，輸出列表，前置條件，后置條件，目標(biāo)列表，角色列表，通過負(fù)責(zé)或?qū)崿F(xiàn)關(guān)系與使命相連的角色列表，度量列表；使命兀素包括三個(gè)約束條件:一項(xiàng)使命至少有一個(gè)相關(guān)角色，一項(xiàng)使命至少與一個(gè)目標(biāo)相關(guān)，一項(xiàng)使命可以沒有自包含或自歸納的關(guān)系； 目標(biāo)有兩個(gè)屬性:度量列表、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)；目標(biāo)元素有一個(gè)約束條件，目標(biāo)應(yīng)至少與一項(xiàng)度量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)； 實(shí)體包括三條屬性:屬性、能力、關(guān)聯(lián)列表； 使用者包括一條屬性:角色列表； 角色包括兩個(gè)屬性:任務(wù)列表、擁有列表；角色元素包括一個(gè)約束條件，一個(gè)角色應(yīng)至少有一個(gè)使用者作為所有者。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟(2)或步驟(3)中，對(duì)模型元素、元模型元素之間的關(guān)聯(lián)的附加約束條件用對(duì)象OCL約束語言表/Jn ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種C4ISR系統(tǒng)元模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟(1)分析C4ISR領(lǐng)域特征，抽取C4ISR系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的基本概念，及C4ISR概念與元模型元素之間的映射關(guān)系；(2)命名領(lǐng)域?qū)Ｓ迷Ｐ驮兀?3)建立元模型元素之間的關(guān)聯(lián)；(4)建立領(lǐng)域元模型，描述元模型元素語法和語義特征。本發(fā)明建立的C4ISR領(lǐng)域元模型表示方法是一種領(lǐng)域?qū)Ｓ媒７椒?，元模型由領(lǐng)域?qū)Ｓ迷亟M成，這些元素不依附于任何仿真專用概念或環(huán)境。在設(shè)計(jì)表示法及其定義的元模型元素時(shí)，考慮到概念建模領(lǐng)域的特定需要，允許定義使命空間已有概念。
文檔編號(hào)G06F17/30GK103150386SQ20131009167
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者丁曉劍, 謝斌, 俞杰, 崔鵬, 陳淼, 雷鳴 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所