（通信与信息系统专业论文）基于体系结构方法的建模工具扩展研究.pdf

摘要 摘要 体系结构是描述系统各组成单元的结构、单元之间的相互关系、约束设计和 发展的原则与指南。体系结构技术已经成为美军验证和评估新的作战概念、进行 军事能力分析、制定投资决策、分析系统互操作性、拟制作战规划的主要手段和 依据。开展体系结构相关技术的研究具有重大的理论意义和现实意义。 论文首先介绍了课题的研究背景和意义，总结并分析了美国国防部体系结构 框架( d o da f ) 标准以及相关的体系结构设计原则和主要步骤，重点阐述了以产 品为中心和以数据为中心的体系结构设计方法，并分析了两者的优缺点。随后介 绍了主要的体系结构建模工具，对国内外广泛应用的s y s t e ma r c h i t e c t ( 以下简称 s a ) 及其扩展功能进行了详细的阐述。 在原有设计方法的基础上，论文提出了基于核心实体的一体化体系结构设计 方法。给出了体系结构对象的分类法，定义了体系结构核心实体和核心产品，分 析了核心实体之间的关系，提出设计体系结构产品的基本原则和流程以及在建模 工具s a 中应用此种方法进行体系结构产品设计的具体步骤。论文以( ( d o da f1 0 为基础提出了基于v i s i o 的体系结构设计规范，以此为依据开发了基于v i s i o 的体 系结构设计模板，方便用户在没有体系结构建模工具的情况下进行体系结构产品 设计。并利用s a 自带的v b a 接口对s a 进行功能扩展，开发了v i s i o 向s a 的映 射工具( v i s i om a p p e r ) 。该工具解决了利用v i s i o 开发的体系结构产品向s a 的 映射问题，便于用户利用s a 进行体系结构数据的采集、存储和维护，有利于体系 结构的集成、重用和分析。其中，重点研究了v i s i o 向s a 的具体映射关系，并对 映射工具的功能和设计流程进行了详细的分析和介绍。 论文最后以要地防空系统为背景，利用基于v i s i o 的体系结构设计模板设计体 系结构核心产品，利用开发的映射工具向s a 进行映射，验证基于核心实体的体系 结构设计方法、设计模板以及映射工具的有效性。 关键字：体系结构，体系结构建模工具，基于核心实体的设计方法，映射工具 a b s t r a c t a b s t r a c t a r c h i t e c t u r ei s “t h es t r u c t u r eo fc o m p o n e n t s ，t h e i rr e l a t i o n s h i p s ，a n dt h ep r i n c i p l e s a n dg u i d e l i n e sg o v e r n i n gt h e i rd e s i g na n de v o l u t i o no v e rt i m e ”i nu s a ，a r c h i t e c t u r e t e c h n o l o g yb e c o m e st h em a i nm e a na n dg i s to fa s s e s s i n gn e wo p e r a t i o nc o n c e p t ， a n a l y z i n go p e r a t i o nc a p a b i l i t y ，m a k i n gi n v e s t m e n td e c i s i o n ，e v a l u a t i n gt h el e v e lo f i n f o r m a t i o ns y s t e m si n t e r o p e r a b i l i t ya n dm a k i n go p e r a t i o n sp l a n s oi ti si m p o r t a n t t h e o r e t i ca n dr e a l i s t i cs i g n i f i c a t i o no nt h er e s e a r c ho ft h ea r c h i t e c t u r et e c h n o l o g y f i r s t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n da n dm e a n i n g o ft h er e s e a r c h ， s u m m a r i z e sa n da n a l y s e s d e p a r t m e n to fd e f e n s ea r c h i t e c t u r e f r a m e w o r ka n d a r c h i t e c t u r ed e s i g np r i n c i p l e sa n dm a i ns t e p s ，e m p h a s i z e so np r o d u c t sa n dd a t ac e n t r i c a r c h i t e c t u r ed e s i g nm e t h o d o l o g y t h e na r c h i t e c t u r em o d e l i n gt o o l sa r ei n t r o d u c e d ， s y s t e ma r c h i t e c t ( s a ) a n di t se x t e n s i b i l i t yi se m p h a s i z e d t h ep a p e ri sf o c u s e do nc o r ee n t i t y b a s e dm e t h o d o l o g y ( c e b m ) i n t e g r a t e d a r c h i t e c t u r ed e s i g nm e t h o d o l o g y a r c h i t e c t u r eo b j e c t sc l a s s i f i c a t i o ni s p r e s e n t e d ， a r c h i t e c t u r ec o r ee n t i t ya n dc o r ep r o d u c ta r ed e f i n e d ，a n dt h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nc o r e e n t i t i e sa r ea n a l y z e d t h e n ，t h ep a p e rc o m m e n t so nb a s i cp r i n c i p l e s ，a n a l y s e si t s w o r k f l o ws t e p sa n dp r e s e n t st h ew o r k f l o ws t e p so fa r c h i t e c t u r ep r o d u c t sd e v e l o p m e n t b ys a s t a n d a r da n dt e m p l a t eo fa r c h i t e c t u r ed e s i g nb a s e do nv i s i oa r ep r o v i d e d t h e t e m p l a t ei sm a d eu s eo fd e s i g n i n ga r c h i t e c t u r ep r o d u c t sw i t h o u ta r c h i t e c t u r em o d e l i n g t o o l s m a p p i n gt o o l ( v i s i om a p p e r ) o f v i s i ot os ai sd e v e l o p e db yv b ai n t e r f a c e i n t e g r a t e di ns a t h et o o lc a nm a pt h ep r o d u c t si nv i s i ot os a ，w h i c hi sh e l p f u lf o r g a t h e r i n g ，s t o r i n g a n dm a i n t a i n i n go fa r c h i t e c t u r ed a t a ，i se f f i c i e n tt oi n t e g r a t i n g ， r e u s i n ga n da n a l y z i n go fa r c h i t e c t u r e t h ep a p e re m p h a s i z e s o nd e s i g n i n ga n d d e v e l o p i n go fm a p p i n gt o o l ，d i s c u s s e sd e s i g n f l o wa n df u n c t i o np a r t i c u l a r l y a tl a s t ，o nt h eb a c k g r o u n do fa e r i a ld e f e n s es y s t e mo fc r i t i c a la r e a ，a r c h i t e c t u r e c o r ep r o d u c t sa r ed e v e l o p e db yt h et e m p l a t e t h e nt h ep r o d u c t sa r em a p p e dt os ab y m a p p i n gt 0 0 1 t h ea v a i l a b i l i t yo fc e b m ，t e m p l a t ea n dm a p p i n g t o o la r ev a l i d a t e d k e y w o r d s ：a r c h i t e c t u r e ，a r c h i t e c t u r em o d e l i n gt o o l ，c o r ee n t i t y - b a s e dm e t h o d o l o g y ， m a p p i n gt o o l i i 图目录 图1 1 图1 2 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图3 1 图3 2 图3 3 图4 1 图4 2 图4 3 图4 - 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1 0 图4 1 1 图4 1 2 图4 1 3 图4 1 4 图4 1 5 图4 1 6 图4 1 7 图目录 体系结构技术分类2 论文的主要工作和相互关系3 视图间的关系。6 体系结构设计步骤1 2 结构化描述方式的体系结构设计流程1 5 面向对象描述方式的体系结构设计流程1 5 以数据为中心的系结构设计逻辑顺序1 6 s a 的v b a 编程环境2 1 作战与系统体系结构对象之间的关系2 3 核心实体之间的关系2 4 基于核心实体的产品设计流程2 6 利用映射方法的工作流程2 9 v i s i o2 0 0 3 绘图界面。3 9 o v 1 模具4 0 o v 2 模具4 0 o v 4 模具4 1 o v 5 节点树模具4 l o v 5 活动图模具4 2 s v 1 模具4 2 s v 2 模具4 2 s v 4 功能分解图模具4 3 s v 4 数据流图模具4 3 基于v i s i o 的体系结构设计模板4 4 产品元素映射类型4 5 连接v i s i o 和s a 的桥梁一4 8 总体流程图4 9 获取v i s i o 图详细流程5 l d i a g r a m f o r m 用户窗体5 2 v 图目录 图4 1 8 图4 1 9 图4 2 0 图4 2 1 图4 2 2 图4 2 3 图4 2 4 图4 2 5 图4 2 6 图4 2 7 图5 1 图5 2 图5 3 图5 4 图5 5 图5 - 6 图5 7 图5 8 图5 - 9 图5 1 0 图5 1 l 图5 1 2 图5 1 3 图5 1 4 图5 1 5 图5 1 6 图5 1 7 图5 1 8 图5 1 9 图5 2 0 为体系结构产品命名详细流程5 3 n a m e f o r m 用户窗体5 3 映射关系选择详细流程5 4 s h a p e s y m b o l f o r m 用户窗体5 4 创建符号详细流程5 5 活动的v i s i o 图5 6 选择对应的体系结构产品5 7 为体系结构产品命名5 7 选择映射关系5 7 映射到s a 中的结果。5 8 高级作战概念图6 0 作战节点连接图6 0 指挥关系图6 l 作战活动模型节点树6 1 作战活动模型活动图( a 0 ) 6 2 作战活动模型活动图( a 0 ) 6 2 系统组成与连接图6 3 系统通信描述6 3 系统功能描述功能分解6 4 系统功能描述数据流图6 5 高级作战概念图( s a ) 6 6 作战节点连接图( s a ) 6 6 组织关系图( s a ) 6 6 作战活动模型节点树( s a ) 6 7 作战活动模型活动图( a 0 ) ( s a ) 6 7 作战活动模型活动图( a o )( s a ) 6 8 系统组成与连接图( s a ) 6 8 系统通信描述( s a ) 6 9 系统功能描述功能分解( s a ) 6 9 系统功能描述数据流图( s a ) 7 0 v 1 表目录 表2 1 表4 1 表4 2 表4 3 表4 - 4 表4 5 表4 6 表4 7 表4 8 表4 9 表4 1 0 表4 1 l 表4 1 2 表4 1 3 表4 1 4 表4 1 5 表4 1 6 表4 1 7 表4 1 8 表4 1 9 表4 2 0 表4 2 1 表目录 体系结构产品简介7 体系结构核心产品的建议表现形式3 0 o v 1 产品设计核心元素3 1 o v 一2 产品设计核心元素3 2 o v 4 产品设计核心元素3 2 o v 5 a 产品设计核心元素3 3 o v 5 b 产品设计核心元素3 3 s v 1 产品设计核心元素3 4 s v 2 产品设计核心元素3 5 s v 4 a 产品设计核心元素3 5 s v 4 b 产品设计核心元素3 5 核心设计元素的表现形式3 6 o v 1 产品元素具体映射关系4 5 o v 2 产品元素具体映射关系4 5 o v 一4 产品元素具体映射关系4 6 o v 5 节点树产品元素具体映射关系4 6 o v 5 活动图产品元素具体映射关系4 7 s v 1 产品元素具体映射关系4 7 s v 1 产品元素具体映射关系4 7 s v - 4 功能分解产品元素具体映射关系4 8 s v - 4 数据流图产品元素具体映射关系4 8 产品对应关系5 0 v i i 缩略语 s a d o d d o da f m o d m o d 姆 na f t o g a f c 2 c 3 c 3 i c 4 i s r e a i d e v b a u m l x m l s a e m c e b m b p m n 缩略语 s y s t e ma r c h i t e c t d e p a r t m e n to fd e f e n s e d o da r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k m i n i s t r yo fd e f e n s e m o da r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k n a t 0a r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k 1 1 1 eo p e ng r o u pa r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k c o m m a n da n dc o n t r o l c o m m a n d ，c o n t r 0 1a n dc o m m u n i c a t i o n s c o m m a n d ，c o n t r o l ，c o m m u n i c a t i o n sa n d i n t e l l i g e n c e c o m m a n d ，c o n t r o l ，c o m m u n i c a t i o n s ， c o m p u t e ra n di n t e l l i g e n c e c o m m a n d ，c o n t r o l ，c o m m u n i c a t i o n s ， c o m p u t e r ，i n t e l l i g e n c e ，s u r v e i l l a n c e ，a n d r e c o n n a i s s a n c e e n t e r p r i s ea r c h i t e c t u r e i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e s y s t e ma r c h i t e c te n c y c l o p e d i am a n a g e r c o r ee n t i t y b a s e dm e t h o d o l o g y b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n gn o t a t i o n v i i i 一种体系结构建模工具 美国国防部 美国国防部体系结构框架 英国国防部 英国国防部体系结构框架 北约体系结构框架 开放组织体系结构框架 指挥与控制 指挥、控制和通信 指挥、控制、通信和情报 指挥、控制、通信、计算机 和情报 指挥、控制、通信、计算机、 情报、监视和侦察 企业架构 集成开发环境 一种标准宏语言 统一建模语言 可扩展标记语言 一种数据库管理工具 基于核心实体的设计方法 业务流程建模符号 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：缯! 纽 日期：1 9 年二月乒日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：丝丝坠 导师签名： 日期：阳f o 年月0 日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论弟一早三百了匕 综合电子信息系统是2 0 世纪9 0 年代我军研究武器装备体系建设规律时提出 的电子信息装备发展模式，主要是指在信息时代的军事斗争环境下，为满足诸军 兵种联合作战任务，利用综合集成方法和技术将多种电子信息系统整合为一个有 机的大型军事电子信息系统。与外军电子信息系统发展相比，综合电子信息系统 与美军的c 4 i s r 系统、俄军一体化指挥自动化系统在发展趋势和理念上是基本一 致的，但在内涵和组成上有所区别，其组成涉及指挥控制、情报侦察、预警探测、 通信导航、信息对抗、综合保障等多个信息功能领域【l ，2 】。 体系结构( a r c h i t e c t u r e ) 是描述系统各组成单元的结构、单元之间的相互关 系、约束设计和发展的原则与指南【3 1 。体系结构设计是系统顶层设计的一个重要组 成部分，是保证c 4 i s r 系统之间可集成、可互操作的关键。为所有c 4 i s r 系统设 计体系结构是实现c 4 i s r 系统之间互连、互通、互操作的必由之路【4 】。因此，体系 结构设计是提高系统开发效率和保证系统设计质量的重要手段，是满足作战指挥 控制需求的根本途径，是节省建设、使用和维护费用的重要措施。 体系结构技术是规范、指导和约束体系结构设计的一套理论、方法和工具的 总称，是合理设计体系结构的基础，是综合电子信息系统体系结构当前最主要的 研究方向【5 卅。目前国内学者已经初步达成共识，将体系结构技术分为体系结构设 计技术、体系结构验证技术和体系结构支撑技术等主要的三类技术。具体分类如 图1 1 所示。其中，体系结构描述框架为构建、分类和组织体系结构提供指导和原 则，是体系结构设计的指南；体系结构设计方法研究是以某个体系结构框架为主 要依据，以系统开发方法论为指导，研究得到符合该框架的体系结构描述的方法 与过程1 7 叫：体系结构建模工具是为设计、维护和管理体系结构产品提供的软件支 撑环境，可以保证产品数据的相关性与一致性，提高设计者的工作效率。 对于体系结构技术的相关研究，美国处于世界领先水平。美国国防部相关研 究机构、乔治- 梅森大学c 3 i 研究中心系统体系结构实验室等众多单位都参与了研 究。在体系结构描述框架、设计方法、建模工具、验证技术等方面开展了大量的 研究工作，取得了较大的进展。美国国防部( d o d ，d e p a r t m e n to f d e f e r i s e ) 从1 9 9 6 电子科技大学硕士学位论文 年开始发布了若干版本体系结构框架( a f ，a r c h i t e c t u r ef r a m e w o r k ) 以指导c 4 i s r 系统以及国防部系统的采办与建设【1 0 j 2 1 。并且在众多领域付诸实施，得到了广泛 的应用，获得了丰硕的成果。 体系结构技术 体系结构描述框架 体系结构设计技术卜_ + 一体系结构设计方法 体系结构验证技术 体系结构支撑技术 体系结构建模工具 验证的指标体系 验证的方法 参考资源 其它支撑技术 图l - l体系结构技术分类 其它发达国家也效仿美国国防部体系结构框架( d o da f ) 开发了各自的体系 结构框架。如英国国防部体系结构框架( m o da f ) 、北约体系结构框架( na f ) 。 加拿大、瑞典、以色列、韩国、澳大利亚等国家在借鉴d o da f 的基础上，也分 别开发了适应各自需求的体系结构框架。 在我国，对建设综合电子信息系统的必要性和重要性已取得了共识。众多科 研机构和高校对综合电子信息系统进行着系统而深入的研究。经过长期研究和装 备建设，我国综合电子信息系统研制和建设的水平取得明显提高，各级各类指挥 自动化系统的体系结构研究也取得了一批重要成果。但在适合我军特色的体系结 构描述、建模、设计和评估方面的研究还不够深入、系统和规范，不适应信息技 术的快速发展和我军电子信息系统一体化建设的要求。“十五 期间对体系结构 技术进行了进一步的研究，取得了重要的进步，重点在两个方面：第一，提出了 我军的体系结构框架，开发了相应的体系结构描述、设计、评估工具，并结合各 军兵种信息系统体系结构设计进行验证；第二，以典型系统为对象，应用体系结 构技术研究成果进行系统设计，并对设计过程遇到的问题加以总结提炼，进一步 完善了研究成果。 第一章绪论 通过预研工作的开展，国内形成了从体系结构框架，到通用参考资源，再到 计算机辅助设计工具的一个比较全面的体系结构技术研究局面和体系，得到了一 批初步成果。有关研究成果发表在系统工程理论与实践、系统工程与电子 技术等学术期刊上。各个相关单位的学者们正立足我国国情，总结已有的c 4 i s r 系统工程实践经验，同时借鉴美国国防部体系结构框架的思想，制定符合我国国 情的体系结构框架。2 0 0 5 年1 0 月，总装备部体系结构总体组撰写完成了军事电 子信息系统体系结构设计指南( 初稿) 的拟制。“十一五”期间，继续研究体 系结构相关技术，目前已初步形成国军标军事电子信息系统体系结构设计指南。 1 2 论文的主要工作 论文综合考虑以产品为中心和以数据为中心的体系结构设计方法的优势，提 出了基于核心实体的体系结构设计方法。并参考美国国防部体系结构框架1 0 提出了基于v i s i o 的体系结构设计规范，以此为依据开发了基于v i s i o 的体系结构设 计模板，实现直接利用v i s i o 进行体系结构产品设计。重点研究基于v i s i o 的体系结 构产品映射到s a 的方法和实现途径，研究了v i s i o 向s a 的映射关系，开发了v i s i o 向s a 的映射工具( v i s i om a p p e r ) ，实现了利用v i s i o 设计的体系结构产品向s a 映 射的功能，便于用户将v i s i o 开发的体系结构产品直接映射到s a 中，转换成相应的 产品，便于用户利用s a 进行体系结构数据的采集、存储和维护，有利于体系结构 的集成、重用和分析。 论文的主要研究内容及其相互关系如图1 2 所示。 图1 2 论文的主要工作和相互关系 电子科技大学硕士学位论文 1 3 论文的组织结构 论文的组织结构安排如下： 第一章：绪论。介绍论文的研究背景、意义及国内外研究现状，并给出论文 的主要研究内容和组织结构。 第二章：体系结构设计技术综述。简单介绍d o da f 的相关理论，包括体系 结构视图和产品的概念、内涵，以及主要设计步骤，同时对现有体系结构设计方 法进行概要描述，并分析其优缺点。在此基础上，分析了国内外常用体系结构建 模工具及其功能，重点介绍s a 工具和可实现功能扩展的v b a 接口。 第三章：基于核心实体的体系结构设计方法。提出体系结构对象分类法，定 义体系结构核心实体和核心产品。给出基于核心实体的体系结构设计方法的体系 结构产品设计原则和设计流程。最后，结合s a 研究该种方法的具体应用，并对其 优点进行了分析。 第四章：基于v i s i o 的体系结构产品映射到s a 。首先研究体系结构产品的表 现形式、产品的核心设计元素及其表现形式。在此基础上提出基于v i s i o 的体系结 构设计规范，并以此为依据开发基于v i s i o 的体系结构设计模板。利用s a 自带的 v b a 接口对s a 进行功能扩展，开发v i s i o 向s a 的映射工具，实现利用v i s i o 设 计的体系结构产品向s a 的映射。其中，重点研究v i s i o 向s a 的具体映射关系， 并对映射工具的功能和设计流程进行了详细的分析和介绍。 第五章：案例设计与实现。以要地防空系统体系结构设计为案例背景，首先 利用基于v i s i o 的体系结构设计模板设计了体系结构的核心产品，然后利用v i s i o 向s a 的映射工具将设计完成的产品映射到s a 中，生成体系结构产品数据，验证 了设计模板和映射工具的有效性。 第六章：总结和展望。总结论文的主要研究成果和存在的问题，并对下一步 的研究内容和方向进行了讨论。 4 第二章体系结构设计技术综述 第二章体系结构设计技术综述 2 1 体系结构描述框架 体系结构描述框架( 以下简称体系结构框架) 是体系结构设计的指南，为构 建、分类和组织体系结构提供指导和原则。目前，国际上影响比较广泛的体系结 构框架主要有美国国防部体系结构框架( d o da f ) 、英国国防部体系结构框架 ( m o da f ) 、北约体系结构框架( na f ) 、开放组织体系结构框架( t o ga f ) 等。 美国国防部从1 9 9 6 年开始先后发布了( ( c 4 i s ra f2 0 、( ( d o da f1 o 和( ( d o d a f1 5 等数个体系结构框架以指导c 4 i s r 系统以及国防部系统的采办与建设【1 0 。1 2 1 。 2 0 0 9 年5 月发布了( ( d o da f2 o ，变化较大【l2 。，还没得到广泛应用。目前，国内 外关于c 4 i s r 体系结构方面的研究与应用都是以比较成熟的( ( d o da f1 o 为基础， 本论文的研究内容也是如此。 美国国防部体系结构框架的基本理论是：体系结构包括三个核心要素，即组 成单元的结构、相互关系、制约它们的原则与指南。通常采用体系结构视图的形 式来观察、描述和分析体系结构，一般可从作战需求、系统总体方案和技术标准 三个视角进行描述，分别称为作战视图( o v ，o p e r a t i o n a lv i e w ) 、系统视图( s v ， s y s t e m sv i e w ) 和技术标准视图( t v ，t e c h n i c a ls t a n d a r d sv i e w ) 1 0 - 1 2 】。同时，可 用产品的形式来刻画视图特征。 2 1 1 体系结构视图 体系结构视图( a r c h i t e c t u r ev i e w ) 是观察、描述和分析体系结构的视角【1 0 d 1 1 。 一般情况下包括作战视图、系统视图和技术标准视图。根据体系结构设计的需要， 可在此基础上扩充所需的视图。 作战视图是从需求和应用的立场，观察、描述和分析体系结构的视角。主要 用于描述作战节点、完成的使命任务和活动，以及为完成使命任务和作战活动所 需交换的信息。它给出了交换信息的类型、交换频率、所支持的使命任务和活动 以及相关特征等内容。作战视图特别适用于描述多个部门的作战活动，这些作战 电子科技大学硕士学位论文 活动通常由作战条令、条例或新作战概念牵引。一般情况下，作战视图与系统装 备无关，但提出了对系统装备设计的限制条件和要求吣1 1 1 。 系统视图是从满足需求和系统实现的立场，观察、描述和分析体系结构的视 角。主要用于描述在作战视图确定的背景下，用户关注的系统要素及其相互关系。 它给出了支持作战活动的系统、系统功能、系统接口和系统性能指标等内容。系 统视图特别适用于描述多个系统间的关系，特定系统的内部结构和运行原理。系 统视图将作战视图中对系统装备设计的限制条件和要求转换成相应的系统数据交 换要求和通信能力要求等。系统视图中也涉及到与系统实现相关的技术，这些技 术将对技术标准视图中标准的选择产生影响【m 0i l l 。 技术标准视图是从系统实现所需采用的技术标准的立场，观察、描述和分析 体系结构的视角，简称标准视图。规定了与系统相适应的技术标准，包括系统采 用的标准以及对所需标准的预测等。标准视图提供了约束系统实现的技术体制， 是建立工程标准、开发通用模块和产品的依据，确保开发人员能够根据技术可实 现性来制定合适的开发计划，提高系统实现的效率和互操作性【1 0 - i i 】。 概要视图是体系结构范围、目的和背景等基本内容的描述。主要由与作战视 图、系统视图和标准视图中相关的项层内容组成，但它不是一个具有独特视角意 义的视图。它给出了体系结构范围和背景等顶层内容的描述，包括条令、战术技 术规程、作战概念以及时间范围等，是作战视图、系统视图和标准视图的基础【1 0 - l l 】。 视图之间的关系如图2 1 所示f l l 】。 图2 1视图间的关系 6 第二章体系结构设计技术综述 2 1 2 体系结构产品 体系结构产品( a r c h i t e c t u r ep r o d u c t s ) 是指在体系结构设计过程中生成的一系 列图形、文本和表格等，是对体系结构视图相关特征描述的结果，是体系结构数 据的可视化表示。( ( d o da f1 0 中规范的体系结构产品有2 6 个，产品名称、相 应的代号以及简要说明如表2 1 所裂1 0 1 1 】。 表2 1体系结构产品简介 序号视图产品代号名称说明 l 概要视图 a v 1 概述和摘要信息 体系结构范围、用途、预期用户、背景、分析和 结论等 ( a v ) 2a v 2 综合词典体系结构所采用术语的定义 3 o v 1 高级作战概念图高层作战概念的图形和文本描述 4 o v 2 作战节点连接图 作战节点及节点间信息交换连接关系的描述 5 o v 3 作战信息交换矩阵节点间交换的信息及其相关属性 6 o v 4 组织关系图组织及其之间的关系 7 作战视图 o v 5 作战活动模型 能力、作战活动、作战活动之间的关系、输入和 ( o v ) 输出 8 o v 6 a 作战规则模型约束作战的业务规则 9o v 6 b作战状态转移描述 响应作战事件的业务过程 1 0 o v 6 c 作战事件跟踪描述跟踪作战想定或事件序列中的活动 系统数据需求文档和作战视图的结构化业务过 1 lo v 7 逻辑数据模型 程规则 1 2系统视图 s v 1 系统组成与连接图系统节点、系统、系统组件及其相互连接关系 1 3 ( s v ) s v 2 系统通信描述系统节点、系统、系统组件之间的通信关系 1 4 s v 3 系统关联矩阵系统间的相互关系 1 5 s v 4 系统功能描述系统完成的功能和系统功能之间的数据流 系统功能与作战活 1 6 s v 5 系统功能对作战活动的支撑 动映射矩阵 1 7s v 6 系统数据交换矩阵 系统间交换的系统数据元素及相关属性 1 8 s v 7 系统性能参数矩阵系统在某一时间段内的性能特征 1 9 s v 8 系统发展描述描述系统的发展路线图 2 0s v 9 系统关键技术预测在指定时段内，预期可使用的新生技术 2 1s v 1 0 a 系统规则模型 约束系统系统功能实现的规则 2 2s v 1 0 b系统状态转移描述 系统对事件的响应过程 跟踪特定系统对作战视图中描述的关键事件序 2 3 s v 1 0 c 系统事件跟踪描述 列的响应 电子科技大学硕士学位论文 2 4s v 1 1 物理数据模型逻辑数据模型实体的物理实现 2 5 t v 1 技术标准配置 适用于特定体系结构中的系统视图元素的各种 标准视图 标准 ( t v )在适当的时段内，新生标准及其对现有系统视图 2 6t v 2 技术标准预测 元素的潜在影响 概述和摘要信息( a v 1 ) 提供了对多个体系结构进行相互参阅和比较的概括 信息，包括开发体系结构的假定条件、约束条件和局限性等内容。a v 1 提供了足 够多的背景信息，使读者阅读之后就能够从多个体系结构中选取他所需的内容。 此外，该产品在体系结构开发的初始阶段主要用于提供计划指导性信息；在体系 结构完成后，用于提供该体系结构的概述背景信息。 综合词典( a v 2 ) 是每个体系结构描述中都必须包含的产品，而不管其设想 用途。a v 2 记录了已开发体系结构中采用的所有术语的定义及其特征，包括术语 的文字定义、数据分类法和元数据等内容。a v 2 是其它产品的补充，可作为设计 人员和用户的参考资料。 高级作战概念图( o v 1 ) 简要描述所设计的体系结构要完成的使命任务，及 如何完成该使命任务。o v 1 的目的是简要描述体系结构要完成什么任务和如何完 成任务，利用这种产品可以确定待讨论的核心问题。它的主要用途是为高层决策 人员提供决策过程中特别关注的信息。 作战节点连接描述( o v 2 ) 通过一系列相互作用的作战节点及它们之间交换 的信息来描述作战需求。o v 2 的目的是描绘在体系结构中发挥重要作用的特定作 战节点与其它作战节点间存在的信息交互关系，以及这些作战节点间需要交换的 信息。 作战信息交换矩阵( o v 3 ) 描述信息交换的相关属性，并将其与生成或使用 信息的作战节点及作战活动相关联，同时也与需求线相关联。o v 3 中的信息交换 与o v 2 中的需求线是多对多的关系。信息交换描述的是作战节点间交换某信息的 动作及其特征，这些特征包括需要交换的信息元素及其属性( 如范围) ，以及与 交换相关的属性( 如传输的类型) 等。 组织关系图( o v 4 ) 描述的是在体系结构中起关键作用的作战人员、组织或 作战单元间的指挥结构及指挥关系，也包括协作或协同关系。o v - 4 的目的是为了 阐明体系结构中涉及到的组织层次之间、内部组织与外部组织间可能存在的各种 关系。 作战活动模型( o v 5 ) 描述在实现一个使命或事务目标的过程中通常都要进 第二章体系结构设计技术综述 行的作战活动。它描述能力、作战活动( 或任务) 、作战活动之间输入与输出的 信息流。不管实现的用途和等级如何，o v 5 适用于绝大部分用途的体系结构。 作战规则模型( o v - 6 a ) 描述的是作战节点完成作战使命和作战活动所受到的 一系列约束条件，包括作战条令、交战规则、作战计划以及其他一些限制条件等。 o v 6 a 的目的是描述影响作战使命、作战活动或作战节点完成相应作战活动的约束 条件。o v 6 a 把o v 1 中描述的作战概念具体化，并指导对规则和特征的更为详细 的定义与开发。 作战状态转移描述( o v 6 b ) 描述的是为响应各种不同事件，作战节点或活动 状态的变化过程。o v 6 b 由一系列的事件组成，这些事件导致了作战节点或作战活 动状态的改变。o v 6 b 用于刻画作战活动对不同事件的响应顺序，包括内部或外部 事件，同时也可以反映某一作战节点完成作战活动的顺序。 作战事件跟踪描述( o v 6 e ) 描述的是在特定作战想定背景下，对作战节点之 间信息交换顺序的检查，并将其作为响应特定作战想定的结果。o v 6 c 用于定义作 战节点间引起信息交互动作的关键事件的时间顺序特征，有助于保证每个作战节 点为完成相应的作战活动，能在预期时间点拥有期望获得的信息。 逻辑数据模型( o v 7 ) 描述的是体系结构范围内的系统数据类型结构以及管 理系统数据的结构化规则。它定义了体系结构范围内的数据类型、数据类型的属 性或特征，以及它们之间的相互关系。o v 7 用于定义体系结构范围内的系统数据 类型，是实现跨体系结构项目进行互