通用設(shè)計：指揮調(diào)度系統(tǒng)——復(fù)雜行動的大腦與神經(jīng)

時間：2022-05-28　來源：中國集群通信網(wǎng)　作者：網(wǎng)絡(luò)　點擊：次

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指揮與調(diào)度系統(tǒng)能大幅提高行動的整體性，協(xié)調(diào)性，并能根據(jù)提前推演出的預(yù)案解決實際行動時決策困難的問題。本篇文章分享指揮調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計方案與模型處理步驟，帶領(lǐng)我們更具體地了解指揮調(diào)度系統(tǒng)的組成設(shè)計。

背景

對于B端或G端用戶，我們描述了數(shù)據(jù)共享平臺（用戶數(shù)據(jù)的采集與整理），信息展示系統(tǒng)（數(shù)據(jù)的展示）的設(shè)計思路，在這篇文章中將側(cè)重于描述信息的傳遞與應(yīng)用。這里指的不是大數(shù)據(jù)層面的應(yīng)用，而是指通過信息在端與中心，端到端間的傳遞，實現(xiàn)指揮作業(yè)，調(diào)度調(diào)控的價值。

應(yīng)用場景

該系統(tǒng)的應(yīng)用場景多出現(xiàn)在：需要多維時空信息用于決策；多人參與；人員動作需及時根據(jù)態(tài)勢進(jìn)行調(diào)整。如火災(zāi)、地震、海嘯救援，危爆品事件處理，海上營救，群體事件處理等復(fù)雜場景。

注：本設(shè)計與信息展示，數(shù)據(jù)采集不能分離，為保證系統(tǒng)的完整性，可能某些內(nèi)容會與筆者其他文章稍有重合。

用戶痛點

現(xiàn)有行動支持系統(tǒng)整合力度不夠，導(dǎo)致信息不統(tǒng)一，傳遞不通暢。

現(xiàn)有指揮系統(tǒng)智能化水平不足，主要側(cè)重于信息的展示，指揮側(cè)與隊員側(cè)聯(lián)動不足。

行動演習(xí)和預(yù)案的推演靈活性不足，預(yù)案不能很好地指導(dǎo)真實行動。

設(shè)計目的

主要用于重大事件行動、復(fù)雜情況處置等情景的推演及調(diào)度，包括訓(xùn)練情境及實際指揮情境。運(yùn)用信息化手段輔助組織實施和控制演練，為行動方法研究、行動方案預(yù)案推演提供手段。同時可用于實際行動的指揮調(diào)度。

建設(shè)目標(biāo)

系統(tǒng)按照“導(dǎo)、控、評、教、演、訓(xùn)”等實際訓(xùn)練要求進(jìn)行頂層設(shè)計，明確指揮調(diào)度訓(xùn)練使用適應(yīng)性指標(biāo)范圍，明確“導(dǎo)、控、評、教、演、訓(xùn)”各類技術(shù)要求使用指標(biāo)。

系統(tǒng)包含下列功能模塊的對應(yīng)的軟件和硬件：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、指揮作業(yè)系統(tǒng)(規(guī)范化訓(xùn)練、人員管理、現(xiàn)場綜合信息接入與展示、多方基于一張圖的在線會商與協(xié)同標(biāo)繪、現(xiàn)場指揮調(diào)度、行動資源管理與調(diào)度等)、環(huán)境態(tài)勢生成系統(tǒng)、模型庫、推演引擎、顯示系統(tǒng)、中央連接平臺、輔助指揮系統(tǒng)(分析研判、數(shù)字預(yù)案、行動方案智能提醒以及知識及案例檢索等)、綜合演練業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)(理論培訓(xùn)、設(shè)施設(shè)備培訓(xùn)、現(xiàn)場培訓(xùn)、案例培訓(xùn)、場景培訓(xùn)等)等。

主要功能

（1）支持行動人員演練過程的調(diào)度及行動方案的推演。

（2）具備二維態(tài)勢和三維情景展現(xiàn)的功能。

（3）采用定量和定性的方法對行動進(jìn)行綜合評估。

（4）采用實時通信架構(gòu)建立系統(tǒng)的通信支撐平臺，可擴(kuò)展接入其他的外部系統(tǒng)。

（5）具備指揮調(diào)度功能，包括指令的下發(fā)、任務(wù)進(jìn)程及狀態(tài)監(jiān)控、任務(wù)執(zhí)行情況反饋上報等功能。具備文書、圖像、音視頻等多種指揮手段。

（6）驅(qū)動整個推演調(diào)度系統(tǒng)按照推演劇情正常開展。

（7）將行動過程中的態(tài)勢信息數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化的分布式表現(xiàn)，使態(tài)勢推演過程中動態(tài)變化的實體及其交互信息及時顯示，表現(xiàn)各個單元的行動狀況，為指揮人員提供行動過程的可視化界面。

（8）連接態(tài)勢推演系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)各個子系統(tǒng)之間的通訊。

（9）導(dǎo)演調(diào)理。能夠輔助導(dǎo)演部門研究制定演練方案，實時掌握演練情況，靈活設(shè)置演練條件，合理誘導(dǎo)演練進(jìn)程，適時調(diào)理演練行動，有效提高調(diào)度效率，確保達(dá)成演練目的。

（10）指揮控制。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度指揮中心與調(diào)理人員、模擬訓(xùn)練保障人員、指揮機(jī)構(gòu)、受訓(xùn)分隊、受訓(xùn)人員之間的圖像、音頻、文本等數(shù)據(jù)信息的。

雙向傳輸，輔助演練指揮部全面掌握參訓(xùn)力量情況，實時監(jiān)控訓(xùn)練進(jìn)程，有效控制安全風(fēng)險，及時處置突發(fā)情況，確保訓(xùn)練活動有序進(jìn)行。

（11）行動裁決。能夠輔助演練導(dǎo)演部門研究制定演練規(guī)則與裁決標(biāo)準(zhǔn)，實時客觀裁定各類行動效果，并將結(jié)果交由仿真模塊實時解算相關(guān)數(shù)據(jù)，保證演練連貫持續(xù)進(jìn)行。

（12）分析評估。能夠輔助演練導(dǎo)演部門研究制定評估方案，采集整理評估數(shù)據(jù)，通過定性與定量結(jié)合的綜合分析，科學(xué)評估受訓(xùn)分隊的訓(xùn)練效果和行動能力；能夠統(tǒng)計分析演練歷史數(shù)據(jù)，輔助開展作業(yè)實驗、模型校驗和數(shù)據(jù)生產(chǎn)。

（13）仿真推演。以事件仿真為基礎(chǔ)，結(jié)合人員仿真、行為決策仿真、行為效能裁決評估等模型，能夠輔助訓(xùn)練基地開發(fā)人員行動、指揮控制、裝備效能、事件場景、危害程度等數(shù)據(jù)模型，為行動方案預(yù)案推演提供手段條件。

（14）設(shè)計行動隊伍及裝備管理模塊，該模塊應(yīng)具有檔案建立及管理、情況統(tǒng)計、信息查看、地理信息展示等功能，并預(yù)留外部接口。

（15）設(shè)計用于實現(xiàn)信息獲取、分析和展示的現(xiàn)場綜合信息接入、分析與一張圖展示模塊，該模塊可擴(kuò)展添加目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，自動獲取訓(xùn)練及演練過程中數(shù)據(jù)信息。

（16）為信息指令及時、準(zhǔn)確傳達(dá)提供有效技術(shù)手段，可實現(xiàn)各行動隊之間的音視頻會商與事件態(tài)勢的發(fā)展推演與統(tǒng)一展現(xiàn)的基于一張圖的多方、異地在線會商與協(xié)同標(biāo)繪模塊，應(yīng)包括基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)展示、行動一張圖、協(xié)同標(biāo)繪、會商控制、信息定向發(fā)送、音視頻會商、文字會商、態(tài)勢回放等功能。

（17）設(shè)計指揮調(diào)度模塊，應(yīng)包括即時指揮調(diào)度、任務(wù)方案生成與下發(fā)、任務(wù)跟蹤及任務(wù)執(zhí)行情況反饋等功能。

（18）具有資源管理與維護(hù)、需求估算、調(diào)撥、跟蹤等功能。

（21）設(shè)計規(guī)范化訓(xùn)練系統(tǒng)，支持標(biāo)準(zhǔn)文書生成。

（22）系統(tǒng)可自動獲取、接收行動現(xiàn)場氣象、視頻、環(huán)境監(jiān)測、人員與裝備位置信息等實時數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可接入場景模擬系統(tǒng)。

（23）應(yīng)設(shè)計演練指揮決策、分隊行動、處置效果、特情處置等考核評估模塊。

（24）具備行動動態(tài)行動態(tài)勢圖功能。具備行動行動指揮決策、人員編成、態(tài)勢分析評估等功能，為決策提供科學(xué)依據(jù)。

系統(tǒng)組成

1. 行動指揮作業(yè)分系統(tǒng)

行動指揮作業(yè)系統(tǒng)是指對人員裝備單元、行動過程的描述規(guī)范及其相應(yīng)的輔助描述工具。其功能主要是將行動命令轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一規(guī)范化的技術(shù)文檔，以便指揮者和行動人員間進(jìn)行溝通。具備行動指揮調(diào)度功能，包括指令的下發(fā)、任務(wù)進(jìn)程及狀態(tài)監(jiān)控、任務(wù)執(zhí)行情況反饋上報等功能。

在行動指揮作業(yè)系統(tǒng)中涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括行動想定的擬制和描述規(guī)范的確立。行動想定的擬制包括給出行動態(tài)勢推演調(diào)度系統(tǒng)的背景和原則，結(jié)合不同推演調(diào)度應(yīng)用要求，設(shè)計和制定方案，包括場景、裝備種類、人員數(shù)量、指揮體系、流程設(shè)定等內(nèi)容。主要包括通報、命令、指示、請示等，是事件行動模擬系統(tǒng)指揮調(diào)度中心的重要組成部分，該系統(tǒng)能夠根據(jù)受訓(xùn)者輸入的關(guān)鍵字，自動生成規(guī)范、簡潔、明了的指揮文書和指令，并在訓(xùn)練演練中傳輸，使受訓(xùn)者盡快掌握事件行動指揮需要擬制和傳遞的文書類型，以及這些文書的格式和內(nèi)容。具備文書、圖像、視音頻等多種指揮手段。

2. 態(tài)勢生成分系統(tǒng)

態(tài)勢生成分系統(tǒng)是綜合信息展示的平臺，匯集指揮對象、參訓(xùn)人員、目標(biāo)場景、行動分隊各級各類信息。該系統(tǒng)具備如下功能：

1）行動態(tài)勢圖定制和自動生成功能；

2）態(tài)勢信息融合功能；

3）態(tài)勢協(xié)同功能；

4）信息查詢功能

5）加載其他系統(tǒng)信息功能等。

3. 綜合演練分系統(tǒng)

系統(tǒng)平臺具有模擬演練與現(xiàn)場指揮一體化，指揮過程信息化、決策過程智能化，演練效果量化評價等特點。平臺由六大系統(tǒng)組成：導(dǎo)演系統(tǒng)、調(diào)理系統(tǒng)、行動行動模擬系統(tǒng)、評估系統(tǒng)、綜合演練業(yè)務(wù)平臺、綜合演練專用通訊網(wǎng)等建設(shè)。

導(dǎo)演系統(tǒng)負(fù)責(zé)制定演練準(zhǔn)備階段的演練計劃制定，包括制定演練內(nèi)容、流程、時間等，并總體協(xié)調(diào)參演待各單位行動職責(zé)。調(diào)理系統(tǒng)負(fù)責(zé)下達(dá)上級指揮部門待指令，同時上傳其所在分隊的現(xiàn)場狀況。行動模擬系統(tǒng)是行動訓(xùn)練中心的核心，通過指揮系統(tǒng)綜合事件演化過程進(jìn)行指揮，行動分隊根據(jù)指揮部門的指揮完成行動行動。

評估系統(tǒng)是基于訓(xùn)練過程中采集的各種數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)訓(xùn)練過程智能化量化評估，為訓(xùn)練方案的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)的重要手段。綜合演練業(yè)務(wù)平臺是行動行動模擬訓(xùn)練待數(shù)據(jù)采集、處理、存儲的管理中心，對訓(xùn)練涉及待組織結(jié)構(gòu)、人員、物資和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行統(tǒng)一管理，為其他各個系統(tǒng)提供全面的數(shù)據(jù)支撐。綜合演練專用通訊網(wǎng)是實現(xiàn)訓(xùn)練指揮通訊、現(xiàn)場監(jiān)控的關(guān)鍵手段。

4. 輔助決策分系統(tǒng)

輔助決策分系統(tǒng)主要幫助行動人員快速熟悉整個行動過程的指揮模式與內(nèi)容，并為資源調(diào)度和人員部署提供決策支持。基于數(shù)字化預(yù)案技術(shù)，基于對預(yù)案、案例和知識等的數(shù)字化分解錄入，在過程中記載當(dāng)前事件進(jìn)程，智能推送任務(wù)提供邏輯關(guān)聯(lián)信息，引導(dǎo)行動人員了解行動程序及任務(wù)內(nèi)容。

具備資源管理與維護(hù)功能，根據(jù)事件情景對資源進(jìn)行需求估算、調(diào)撥、跟蹤；具備行動處置隊員和裝備管理、編成需求分析、態(tài)勢分析評估等功能。

5. 綜合管理分系統(tǒng)

綜合管理分系統(tǒng)主要實現(xiàn)系統(tǒng)權(quán)限管理和數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)權(quán)限管理主要實現(xiàn)系統(tǒng)配置及安全權(quán)限管理，數(shù)據(jù)管理主要實現(xiàn)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、在線會商數(shù)據(jù)、演練管理數(shù)據(jù)、預(yù)案案例知識數(shù)據(jù)、民情社情等數(shù)據(jù)的管理。

6. 基礎(chǔ)支撐平臺

基礎(chǔ)支撐平臺由軟硬件組成，其中軟件部分包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和應(yīng)用中間件，硬件部分包括集成顯示系統(tǒng)、數(shù)字會議系統(tǒng)、服務(wù)器等。平臺為行動行動指揮與調(diào)度系統(tǒng)提供軟硬件支撐，為指揮人員提供方便快捷的綜合指揮調(diào)度手段。

7. 模型庫

模型庫是用來存儲系統(tǒng)所需模型的數(shù)據(jù)庫，其功能是為行動態(tài)勢推演調(diào)度提供模型支持。模型庫由推演調(diào)度模型庫和標(biāo)志庫組成。推演調(diào)度模型庫包括事件環(huán)境模型、行動裝備模型、人員編成模型、行動流程模型、任務(wù)分工模型、演示模型等，用于支持推演調(diào)度系統(tǒng)的正確運(yùn)行。

標(biāo)志庫則是存儲符合行動標(biāo)準(zhǔn)的圖形和符號的數(shù)據(jù)庫，其作用是在推演調(diào)度系統(tǒng)中標(biāo)識人員編制和配置、裝備物資及行動計劃。

8. 推演引擎

推演引擎是對整個推演調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度、控制和數(shù)據(jù)記錄的軟件系統(tǒng)，其功能是驅(qū)動整個推演調(diào)度系統(tǒng)按照推演劇情正常開展。

其邏輯組成主要包括模型調(diào)度器、推演控制器以及數(shù)據(jù)記錄器：

模型調(diào)度器根據(jù)劇情生成器生成的劇情調(diào)度模型；推演控制器則控制推演的時間、步長，并提供人機(jī)交互界面，以便在推演的過程中進(jìn)行人工控制；數(shù)據(jù)記錄器記錄推演的數(shù)據(jù)結(jié)果，以供推演結(jié)束后進(jìn)行相關(guān)查詢。推演引擎涉及的關(guān)鍵技術(shù)是模型調(diào)度器、推演控制器和數(shù)據(jù)記錄器的設(shè)計與實現(xiàn)。推演流程設(shè)計管理數(shù)據(jù)庫、接口模型管理數(shù)據(jù)庫、推演調(diào)度管理數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)資源。

9. 顯示系統(tǒng)

顯示系統(tǒng)的功能是將行動過程中的態(tài)勢信息數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化的分布式表現(xiàn)，使態(tài)勢推演過程中動態(tài)變化的實體及其交互信息及時顯示，表現(xiàn)各個單元的行動狀況，為指揮人員提供行動過程的可視化界面。

主要結(jié)構(gòu)包括標(biāo)號管理模塊、表現(xiàn)輸出模塊、推演實體管理模塊和地圖管理模塊：

標(biāo)號管理模塊對表現(xiàn)推演實體的標(biāo)號進(jìn)行管理和調(diào)用；表現(xiàn)輸出模塊對輸出的形式如二維、三維等進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)；推演實體管理模塊對行動態(tài)勢推演中的推演實體進(jìn)行建模和模型管理；地圖管理模塊對推演中的地圖進(jìn)行管理和調(diào)用。顯示系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括顯示系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口設(shè)計，態(tài)勢動態(tài)表現(xiàn)技術(shù)，通用地圖接口和圖元接口的設(shè)計，行動態(tài)勢的多角度、多方式輸出和表現(xiàn)技術(shù)。

10. 中央連接平臺

中央連接平臺的功能是連接態(tài)勢推演系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)各個子系統(tǒng)之間的通訊，是行動態(tài)勢推演系統(tǒng)的“生命線”。中央連接平臺的關(guān)鍵技術(shù)是其實現(xiàn)技術(shù)。當(dāng)前比較成熟的實現(xiàn)技術(shù)有CORBA軟件總線技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，還可直接利用較成熟的HLA體系中的RTI支撐環(huán)境。

系統(tǒng)架構(gòu)：

系統(tǒng)流程：

系統(tǒng)應(yīng)用人員邏輯上劃分為調(diào)度指揮中心、指揮機(jī)構(gòu)、受訓(xùn)分隊、評估調(diào)理人員等，旨在檢驗參訓(xùn)指揮機(jī)構(gòu)及受訓(xùn)人員的行動現(xiàn)場效果。具體流程如下：

（1）調(diào)度指揮中心根據(jù)規(guī)范化的技術(shù)文檔，制作演練方案，包括演練內(nèi)容及計劃、演練態(tài)勢推演的調(diào)度劇本、評估方案及評價規(guī)則等。

（2）調(diào)度指揮中心通過綜合演練業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)將演練計劃(演練內(nèi)容、流程、時間、各分隊的職責(zé)等)分發(fā)給相關(guān)受訓(xùn)分隊及參訓(xùn)指揮機(jī)構(gòu)，并協(xié)調(diào)參訓(xùn)各單位的演練。

（3）調(diào)度指揮中心將評估方案及評價規(guī)則錄入綜合演練評估評定管理系統(tǒng)，作為演練結(jié)束后的評價分析依據(jù)。

（4）系統(tǒng)調(diào)用模型庫(包括態(tài)勢符號庫)、中央連接平臺(負(fù)責(zé)各個子系統(tǒng)間的通信)，結(jié)合行動態(tài)勢生成系統(tǒng)及推演引擎進(jìn)行行動態(tài)勢的生成，驅(qū)動整個推演調(diào)度系統(tǒng)按照推演劇情正常展開、進(jìn)行。

（5）參訓(xùn)指揮機(jī)構(gòu)通過顯示系統(tǒng)獲取當(dāng)前行動態(tài)勢，結(jié)合輔助指揮系統(tǒng)進(jìn)行行動指揮。

（6）行動指揮作業(yè)系統(tǒng)將行動操作命令轉(zhuǎn)換為規(guī)范化的指揮文書或指令。

（7）指揮部門調(diào)度人員，將規(guī)范化的指揮文書或指令，通過綜合演練業(yè)務(wù)系統(tǒng)下達(dá)給相應(yīng)的參訓(xùn)分隊。

（8）參訓(xùn)分隊及人員，通過綜合演練業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)獲得上級指令，參訓(xùn)分隊在現(xiàn)場執(zhí)行指令，完成任務(wù)。

（9）參訓(xùn)分隊將分隊的現(xiàn)場狀況，通過綜合演練業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行上傳。

（10）系統(tǒng)平臺通過態(tài)勢生成系統(tǒng)、推演引擎將得到的分隊現(xiàn)場狀況，進(jìn)行事件態(tài)勢的驅(qū)動，期間調(diào)度指揮中心，可進(jìn)行相關(guān)的人工控制。通過顯示系統(tǒng)反應(yīng)給參訓(xùn)指揮機(jī)構(gòu)。

（11）系統(tǒng)平臺，實時記錄演練過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括態(tài)勢發(fā)展數(shù)據(jù)、參訓(xùn)指揮機(jī)構(gòu)與參訓(xùn)分隊的操作、應(yīng)變數(shù)據(jù)等。

（12）演練結(jié)束，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，以及評價方案和評價規(guī)則，對參訓(xùn)指揮機(jī)構(gòu)及受訓(xùn)分隊的行動效果進(jìn)行綜合評價，輸出評估報告，評估報告以圖表、曲線、文字等方式，綜合描述演練行動過程中的各個指標(biāo)完成情況。

系統(tǒng)流程圖：