2.4 通信对抗侦察信息处理流程
2.4.1 通信对抗侦察数据融合流程
参考JDL模型[18-20],结合工程实际经验,通信对抗侦察数据融合处理主要是针对多平台获得的侦察数据,例如频率信息、调制信息、编码参数、解调信息、解码信息、空间信息、时间信息等,通过预处理、融合分析等获取辐射源参数、通信目标、通信侦察态势等产品。因此,通信对抗情报侦察系统的数据融合体系主要由侦察数据库、知识库、通信辐射源参数处理、通信目标识别、通信侦察态势处理以及图形用户界面组成,如图2.8所示。
图2.7 通信侦察态势产品应用
图2.8 通信对抗情报侦察系统数据融合体系
(1)侦察数据库存储通信对抗侦察系统各类传感器的侦察结果。
(2)通信辐射源参数处理主要在信号特征参数层面进行各类预处理和分析处理,提取通信辐射源更加精确的参数特征信息,将在第3章进行详细介绍。
(3)通信目标识别主要是根据侦收到的目标通信信号参数特征和空间属性,通过假设推理的手段,判别辐射源目标的身份属性,并结合知识库和异类辐射源关联融合方法,实现平台目标的识别,将在第4章进行详细介绍。
(4)通信侦察态势处理主要通过对通信目标时间的活动分析,提炼出目标之间的关系,并结合目标跟踪、异常检测等跟踪目标个体以及目标间的关系变化情况,将在第5章进行详细介绍。
(5)图形用户界面主要进行通信侦察态势处理结果的可视化,并支撑用户将人工研判结果存储到知识库中,实现知识库的不断完善。
2.4.2 通信对抗情报侦察数据挖掘流程
参考数据挖掘基本理论[21-22],结合工程实际经验,通信对抗情报侦察系统的数据挖掘体系主要由侦察数据库、侦察结果预处理、数据仓库系统、数据挖掘管理器、数据挖掘引擎、知识库、模式评估以及图形用户界面组成,如图2.9所示。其中,侦察数据库存储通信对抗侦察系统各类传感器的侦察结果;侦察结果预处理实现对侦察结果的清理、转换和抽取;数据仓库系统包括数据仓库和数据仓库服务器,用于构建面向通信对抗侦察信息处理的数据仓库和数据集市;数据挖掘管理器通过数据挖掘引擎实现各类数据挖掘算法并构建面向应用的业务模型,在知识库的支撑下,从各类侦察数据中提取有价值的信息和模式;模式评估调用知识库的知识,并对挖掘结果进行评估和表示。
图2.9 通信对抗情报侦察系统数据挖掘体系
2.4.3 面向服务的通信对抗侦察信息处理流程
2.4.3.1 SOA技术
面向服务的架构(Service-Oriented Architecture,SOA)是解决分布式系统纷乱复杂局面的有效手段,以服务为中心进行构建,将涉及的对象、数据、组件、业务流程、界面等从服务提供者和服务消费者的角度进行划分,克服了以往框架扩展性、伸缩性差的不足[23]。
一个“服务”是通过信息交换,进而产生交互的程序,它的可用性和稳定性是至关重要的;一个“系统”是一系列的已经部署的服务和任务的总和,它的柔性是至关重要的。
在通信对抗侦察领域使用SOA架构,技术实现上可以采用Web Service、CORBA、DCOM、RMI等。采用Web Service技术实现时,要把侦察信息处理改造成Web服务,围绕服务的发布、注册和调用,涉及三种角色:一是服务提供者,可以发布自己的侦察信息处理服务,并且对使用自身服务的请求进行响应;二是服务注册中心,用于注册已经发布的服务提供者,对其分类,并提供搜索服务;三是服务请求者,利用服务注册中心查找所需的服务,然后使用该服务。Web服务作为实现SOA中模型的最主要手段,基本的协议包括WSDL、UDDI和SOAP。
WSDL(Web Services Description Language)是Web服务描述语言,服务提供者通过服务描述将所有用于调用服务的规范传送给服务请求者,WSDL分离了服务接口与服务实现,把服务描述为在包含面向过程和面向文档信息的消息上进行功能操作的一组端点。
UDDI是通用描述、发现和集成服务(Universal Description,Discovery and Integration),是一种目录服务,规范定义了元数据聚合服务SOA架构,不同的服务以相同的方式描述自己提供的服务和查询其他服务。
SOAP是简单对象访问协议(Simple Object Access Protocol),是服务之间相互通信的协议标准,定义了一套XML格式的消息传递方式。
2.4.3.2 微服务架构技术
微服务架构作为一种软件开发模式,其思想本质上来源于项目设计中对业务功能和模块的水平或垂直切割、拆分[24]。它并没有形成统一、严格的定义,与传统的SOA之间有着很多的相同点和不同点,而导致它们之间不同的原因关键在于它们所研究的对象的差异。
微服务架构将大型复杂的单体架构应用划分为一组微小服务,每个微服务根据其负责的具体业务职责提炼为单一的业务功能,只负责非常明确、独立、简单的任务处理,并将处理结果以API的形式返回给外部;每个服务可以很容易地部署并发布到生产环境里隔离和独立的进程内部,它可以很容易地扩展和变更;对于一个具体的服务来说可以采用任何适用的语言和工具来快速实现;服务之间基于基础设施互相协同工作。
微服务具备下述优势:
(1)低复杂度:每一个微服务专注于单一功能,并通过定义良好的接口清晰表述服务边界。可由小规模开发团队进行开发,从而提高开发效率并易于维护。
(2)技术灵活:每个开发团队可以根据自身特点自由选择最适合的技术。另外,后续功能的变更等很容易掌握,无须被原厂商捆绑。
(3)独立部署:具备独立的运行进程,所以可以独立部署。当某个微服务发生变更时一般仅影响自己,无须像传统应用那样编译整个应用。
(4)易扩展:每个微服务可以根据实际需求独立进行灵活扩展,且更节省资源。
(5)容错性好:在微服务架构下,故障会被隔离在每个微服务中,不会导致整个应用不可用。
(6)重用性好:因微服务的功能较为独立,更利于被重用。
2.4.3.3 面向服务实时信息处理流程
面向服务实时通信对抗侦察信息处理功能基于数据流驱动的处理功能,如目标关联、通信辐射源识别等,需要进行数据驱动式的不间断流水处理,给出处理结论,时效性高;有些信息分析功能无法实时给出结论,需要积累一段时间的数据或需要进行较长时间的运算,并与实时处理功能相互配合以给出更好的处理效果,如电子目标航迹关联、位置融合、多源信息综合识别等。通常此类服务是在实时处理过程中被触发的,时效性一般,但需要即时给出处理结果。
根据通信对抗侦察信息处理业务功能快速处理需求,采用面向服务思想,将信息处理业务功能按照前台、后台进行区分,服务类型分为实时和在线两种。
前台主要围绕态势显示及人工交互,完成通信目标、通信网络、平台目标、重点目标的人工处理,以及态势信息、目标活动告警信息的显示和控制。
后台主要完成通信目标、平台目标、通信网络等目标的实时处理以及目标规律分析、目标组网分析、目标通联分析等在线分析处理。
面向服务实时通信对抗侦察信息处理架构如图2.10所示。
图2.10 面向服务实时通信对抗侦察信息处理架构
2.4.3.4 面向服务离线信息处理流程
面向服务的通信对抗侦察离线信息处理功能由任务驱动,不需始终处在运行状态。通常是辅助人工采用专门工具对历史数据和信息成果进行分析、整理,如工作规律分析、目标活动规律分析等功能,时效性要求不高,准确性要求高。
根据通信对抗侦察离线信息处理的人机交互和整编时效性要求,通信对抗侦察离线信息处理主要由整编客户端、信息整编服务和整编工具包三部分组成,整编客户端主要完成整编任务管理、整编工具管理、素材搜索、整编成果管理等,信息整编服务完成整编素材的存储、搜索、推送等功能,整编工具包主要由各业务整编工具组成。
面向服务的通信对抗侦察离线信息处理架构如图2.11所示。
2.4.3.5 基于SOA的集成方法与架构
基于SOA的集成通过服务封装把通信对抗侦察信息处理软件功能接口与功能执行完全分离,使服务具有了松耦合能力;采用中立的方式(XML)定义服务,独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言,使服务可以以一种统一和通用的方式进行交互,具有广泛的平台适应性;服务的描述、发布、传输、发现以及动态绑定与调用都遵守一系列开放的标准,支持服务在不同平台上的相互兼容和互联互通;服务通过通信对抗侦察信息处理流程组合,具有敏捷的适应变化能力;可以与事件驱动结合,支持并发动态事物的处理,建立事件的订阅/发布模式。服务面向通信对抗侦察信息处理流程,每个流程可以分割成一个或者多个服务,每个服务功能由处理软件实现。全部流程可以看作一个服务,而多个流程又可以组成一个更大的服务。
图2.11 面向服务的通信对抗侦察离线信息处理架构
服务集成流程包括服务开发、服务编配、安装部署和运行几个阶段。为了实现功能重用、灵活部署、按需配置、统一调度等要求,服务开发集成规范提供了一套能够在这几个阶段指导服务开发、服务封装和服务组装的集成规范以及配套的服务集成框架。
(1)获取服务集成框架、界面集成框架等相关共性服务,并提供符合服务化要求和标准规范明确的应用软件及模型。
(2)根据需求获取软件资源、数据资源、模型资源等服务。
(3)对各类服务的应用策略进行统一预先定制,获取相关的注册发布和订阅调用参数,实现服务目录管理与呈现功能。
(4)利用应用服务系统对动态注册发布、列表获取、订阅调用等服务应用行为进行监控和审核,实现服务化的运行安全。
(5)从服务的开发、软件编配、安装部署、运行等阶段都满足开发人员开发、系统管理员安装部署、普通用户按需获取服务等服务集成通用需求。