一種基于ea流程圖的指揮流程信息可視化方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于EA流程圖的指揮流程信息可視化方法，其采用一種適用于指揮流程可視化描述的EA流程圖模型；其包括對指揮流程信息的顯示內容與形式的需求分析、基于EA流程圖的指揮流程信息可視化過程、指揮流程基礎數據預處理方法、基于軍事概念模板的指揮行動(Action)信息生成方法、基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成方法、EA流程圖數據結構生成方法以及EA流程圖繪制顯示方法。本發明提出的EA流程圖模型及基于該模型的指揮流程信息可視化過程與方法，可行性和有效性高，能夠對作戰仿真訓練的導調控制起到較好的輔助作用，提高了導調工作執行效率。
【專利說明】一種基于EA流程圖的指揮流程信息可視化方法 【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種信息可視化方法，具體涉及一種基于EA流程圖的指揮流程信息可 視化方法，屬于計算機作戰效能評估技術領域。 【【背景技術】】
[0002] 裝備保障體系效能是指裝備保障力量在遂行裝備保障行動時滿足裝備保障需求 的程度，是衡量裝備保障行動效果與裝備保障體系方案優劣的重要依據。信息化條件下裝 備保障體系是典型的復雜系統，表現為參戰要素多元、信息鉸鏈關系復雜、作戰運用方式靈 活，改變了傳統的裝備保障指揮和運用模式，使得裝備保障呈現出前所未有的復雜性特征。 特別是裝備保障體系與作戰體系的一體聯動、信息系統對裝備保障行動的整體影響，成為 當前裝備保障體系效能評估亟需解決的關鍵問題。
[0003] (1)裝備保障體系整體聯動特征鮮明，裝備保障體系效能評估應以整體性評估為 主
[0004] 信息系統增強了裝備保障各分系統間的相互聯系，不同的裝備保障分系統通過信 息網絡組成了有機的整體，其裝備保障體系效能的高低直接表現為裝備保障體系的整體運 行情況和效果。而且，由于不同分系統之間的相互作用，裝備保障體系整體呈現更強的整體 性特征和涌現效應，對其他作戰力量的保障效果也更多地以裝備保障體系的整體效果為評 價依據。傳統的以裝備保障裝備戰術技術性能指標和單一任務的完成情況為依據的裝備保 障體系效能評估已不能適應裝備保障整體效能評估的要求，而必須以能夠反映裝備保障全 局的整體性指標為依據來描述裝備保障的整體效能。因此，裝備保障體系效能評估應在兼 顧局部分系統評估的基礎上，突出裝備保障體系整體性的評估。
[0005] (2)裝備保障體系運行過程動態演化，應加強裝備保障動態運行過程的評估分析
[0006] 由于戰斗過程的持續性和裝備保障的從動性特征，裝備保障效果對部隊戰斗力保 持和恢復具有重要作用。這種作用不僅僅體現在裝備保障結果上，更體現在裝備保障時效 性上，即裝備保障部隊能夠及時、準確的提供保障，使作戰部隊始終保持在較高戰斗力水 平，以滿足體系對抗的裝備需求。為此，需要對裝備保障體系的運行過程進行分析，研究裝 備保障行動時效性對作戰能力的影響情況，以提高裝備保障體系效能評估的針對性，即滿 足裝備保障保持和恢復戰斗力的要求。
[0007] (3)裝備保障體系運行不確定因素多，應增強裝備保障體系效能指標體系針對性
[0008] 由于作戰樣式的革新和作戰進程的加快，作戰過程中不確定因素空前增多，由此 導致的裝備保障體系運行過程更加復雜，裝備保障行動的有利因素和不利因素空前增多， 增加了裝備保障決策和裝備保障行動的難度。而傳統的裝備保障體系效能指標體系往往難 以全面反映裝備保障體系運行過程中的不確定性因素，不能滿足裝備保障體系效能評估的 本質要求，需要加強裝備保障體系效能指標體系的針對性研究。
[0009] (4)裝備保障評估數據來源少，應加強裝備保障體系效能數據需求分析
[0010] 數據是評估決策的基礎，也是衡量評估結果的重要依據，科學、準確、豐富的評估 數據無疑會大大增加評估效果的可信性。由于裝備保障部隊建設時間短，可借鑒利用的有 效數據較少，僅僅依靠專家的經驗和定性分析難免會降低裝備保障體系效能評估數據的可 信度，特別是對裝備保障體系運行效果的指標數據，更加難以獲取。因此，需要采用科學的 分析方法(如裝備保障過程仿真方法），拓展裝備保障體系效能評估數據的來源渠道，并進 一步提高裝備保障體系效能評估數據的可信度。
[0011] (5)裝備保障體系效能評估過程反復迭代，需要裝備保障體系效能綜合評估工具 的支撐
[0012] 由于裝備保障體系的復雜性，裝備保障體系效能評估也必然是一個反復迭代和不 斷尋求滿意解的過程，這對裝備保障體系效能評估工具提出了更高的適應性和操作性要 求。要求裝備保障體系效能評估工具能夠提供比較豐富的裝備效能評估功能，適應多目標 或多因素的評估分析，并能夠比較方便地開展評估研究。為此，應該結合裝備保障的特點， 研究功能豐富、可操作、能夠適應多種評估目標的評估支持工具。 【
【發明內容】
】
[0013] 為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于EA流程圖的指揮流程信息可視 化方法，其為實現仿真系統中的指揮流程可視化功能模塊開發奠定方法基礎。
[0014] 為實現上述第一目的，本發明采取的技術方案為：一種基于EA流程圖的指揮流程 信息可視化方法，其采用一種適用于指揮流程可視化描述的EA流程圖模型；包括對指揮流 程信息的顯示內容與形式的需求分析、基于EA流程圖的指揮流程信息可視化過程、指揮流 程基礎數據預處理方法、基于軍事概念模板的指揮行動(Action)信息生成方法、基于知識 分類的指揮事件(Event)信息生成方法、EA流程圖數據結構生成方法以及EA流程圖繪制顯 不方法，其中：
[0015] 對指揮流程信息的顯示內容與形式的需求分析包括針對指揮流程信息可視化基 礎數據源的特點與格式，對指揮流程信息的顯示內容與形式進行需求分析，得到需求分析 結論；
[0016] 基于EA流程圖的指揮流程信息可視化過程包括將作戰仿真系統所提供的基礎數 據轉換為EA流程圖數據，實現指揮流程信息可視化的過程分為基礎數據預處理、基于軍事 概念模板的指揮行動(Action)和基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成、EA流程圖數 據結構生成和EA流程圖繪制顯示4個階段；
[0017] 指揮流程基礎數據預處理方法包括針對語音指揮信息的識別建立了語音指揮識 別模式數據庫結構以及數據表對象與語音識別引擎對象間的協作關系；
[0018] 基于軍事概念模板的指揮行動(Action)信息生成方法包括建立軍事概念模板，基 于概念模板對語義理解的結果進行格式化規范生成指揮行動(Action)信息；
[0019] 基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成方法包括采用產生式方法對指揮流程 規則進行描述，基于知識比對生成指揮事件(Event)信息；
[0020] EA流程圖數據結構生成方法包括根據EA流程圖數據生成算法，生成EA流程圖數據 結構；
[0021] EA流程圖繪制顯示方法包括讀取EA流程圖要素矢量圖形數據庫的圖形數據，按照 數據遍歷及渲染算法進行EA流程圖繪制。
[0022] 本發明的基于EA流程圖的指揮流程信息可視化方法進一步為:所述適用于指揮流 程可視描述的EA流程圖模型:包括指揮事件、指揮機構、指揮個體、指揮級別、指揮消息、指 揮活動、時間軸、事件邏輯關系和備注信息流程圖模型元素，為每一種模型元素設計了自身 符號。
[0023] 與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:本發明的基于EA流程圖的指揮流程 信息可視化方法針對作戰仿真訓練系統對指揮流程信息可視化的需求，有針對性地開展相 關理論和技術的研究，提出了一種符合軍事需求的指揮流程圖形化描述模型，針對仿真系 統的基礎數據，建立了指揮流程信息可視化實現過程，對于關鍵技術問題提出解決方案。基 于事件-行動(Event-A Cti〇n，EA)流程圖的指揮流程信息可視化技術方案可行、有效，能夠 提高導調控制的工作效率。 【【附圖說明】】
[0024] 圖1是本發明EA流程圖要素圖。
[0025]圖2是本發明EA流程圖例圖。
[0026] 圖3是本發明指揮流程信息可視化過程圖。
[0027] 圖4是本發明語音指揮識別模式數據庫結構圖。
[0028] 圖5是本發明數據表對象與語音識別引擎對象間的協作關系圖
[0029] 圖6是本發明指揮信息模板格式化算法流程圖。
[0030] 圖7是本發明指揮事件Event信息生成算法流程圖。
[0031]圖8是本發明EA流程圖數據鏈表結構圖。
[0032] 圖9是本發明仿真模型自動生成模塊算法流程圖。
[0033] 圖10是本發明數據生成算法流程圖。
[0034] 圖11是本發明EA流程圖數據遍歷及渲染流程圖。 【【具體實施方式】】
[0035] 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細地描述。
[0036] -種基于EA流程圖的指揮流程信息可視化方法:包括對指揮流程信息的顯示內容 與形式的需求分析、一種適用于指揮流程可視化描述的EA流程圖模型、基于EA流程圖的指 揮流程信息可視化過程、指揮流程基礎數據預處理方法、基于軍事概念模板的指揮行動 (Action)信息生成方法、基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成方法、EA流程圖數據結 構生成方法以及EA流程圖繪制顯示方法。
[0037] 1)對指揮流程信息的顯示內容與形式的需求分析
[0038] 指揮流程信息可視化的數據來源于作戰仿真訓練過程中系統自動收集的指揮數 據，根據作戰指揮手段的發展，在基于信息系統的作戰指揮過程中，指揮數據主要包括短 語、文書、語音和標圖4種方式，在仿真訓練的過程中，四種指揮數據按照時間的先后順序生 成，并分別存入4個指揮數據庫數據表，構成基礎數據庫。各數據表的數據字段如表1所示。 [0039]表1基礎數據庫數據字段表
[0041]根據作戰指揮學的基本理論，對作戰指揮活動的掌握和判斷，可以通過對作戰指 揮要素的綜合分析得到。作戰指揮要素是指，作戰指揮得以運行所必須具備的基本要素，包 括指揮者、指揮對象、指揮手段和指揮信息。本發明將作戰指揮要素作為指揮流程信息可視 化所表現的內容。同時，為了對指揮的時效性與邏輯關系進行認知和判斷，本發明對指揮時 間進行顯示。指揮流程信息可視化顯示的內容需求，可以概括為，通過可視化的顯示，使導 調人員可以識別判斷出每一條命令、指示等指揮信息的內容以及誰在什么時間，通過什么 形式和手段，發送給誰，發送本條信息所達到的指揮目的和解決的指揮問題。
[0042]指揮流程信息可視化顯示形式的確定，本發明根據信息本身的實際特點，按照軍 事人員的使用習慣，遵循人機交互技術的一般原理進行設計。首先，根據指揮流程信息本身 的實際特點，采用流程圖的形式進行顯示，以清晰地表現各指揮節點的指揮層級關系和指 揮過程，采用不同的色彩對不同的指揮信息類型進行區分，保證信息的清晰顯示；其次，由 于在作戰指揮過程中，指揮數據龐雜，每一個節點都會收發大量的數據，如果按照節點進行 數據顯示劃分，則不利于對指揮過程的把握，達不到指揮信息可視化的預期效果，因此，根 據軍事人員的思維習慣，采用以指揮事件為單位的指揮流程顯示方式，即以指揮事件（目 的)劃分信息，將所有為處理同一事件的指揮數據放在一張流程圖中顯示，便于對指揮活動 的完成情況進行判斷，從而把握作戰指揮進程。
[0043]根據指揮流程信息顯示內容和顯示形式的軍事需求分析得到軍事需求表如表2所 不。
[0044]表2指揮流程信息可視化軍事需求表
[0046] 2)-種適用于指揮流程可視描述的EA流程圖模型
[0047] 本發明針對將線性離散的基礎指揮數據轉變為什么形式的圖狀結構化的可視化 圖形數據的問題的解決，設計了一種事件-行動(Event-A Cti〇n，EA)流程圖，對指揮流程信 息進行規范化、統一化、形式化的可視化描述，通過EA流程圖可以滿足指揮信息可視化顯示 內容和顯示形式的需求，具有直觀準確符合軍事人員使用習慣的特點。EA流程圖包括指揮 事件，指揮機構，指揮個體，指揮級別，指揮消息，指揮活動，時間軸、事件邏輯關系和備注信 息9個要素，各要素的圖形表示及其功能如圖1所示，使用EA流程圖對指揮流程進行可視化 顯示的例圖如圖2所示。
[0048] 3)基于EA流程圖的指揮流程信息可視化過程
[0049] 根據作戰仿真訓練系統所提供的指揮數據的實際情況，以及軍事需求分析的要 求，將作戰仿真系統所提供的基礎數據轉換為EA流程圖數據，實現指揮流程信息可視化的 過程可分為基礎數據預處理、基于軍事概念模板的指揮行動(Action)和基于知識分類的指 揮事件(Event)信息生成、EA流程圖數據結構生成和EA流程圖繪制顯示4個階段，具體過程 如圖3所示。
[0050] 4)指揮流程基礎數據預處理方法
[0051]基礎數據預處理是整個可視化過程的第一階段，主要工作是將語音數據和標圖數 據轉換為文本數據，與短語指揮數據庫和文書指揮數據庫合并形成一個統一的指揮流程文 本數據庫，為進一步的分析提供數據基礎。標圖指揮數據的轉化就是提取標圖名稱文本的 過程，由于標圖數據中的圖名在命名時，需要按照嚴格的軍事標準規范，因此，基礎數據預 處理中僅需要提取標圖數據的圖名，就可以較為完整的表達標圖文件所要表達的軍事意 義，可以達到為進一步的分析提供數據依據的目的；語音指揮數據的轉化是指運用語音識 別技術，將語音數據轉化為文本數據的過程。由于作戰指揮中的語音通信遵守嚴格規定，因 此具有相對固定的語言范圍和語法規范，可以通過建立語音指揮識別模式庫的方法直接提 取通信語音中所包含的指揮要素。所建立的語音指揮識別模式數據庫結構如圖4所示，主要 包括指揮內容代碼數據表、指揮對象代字數據表、指揮語法規則數據表和指揮識別結果數 據表，各數據表對象與語音識別引擎對象間的協作關系如圖5所示。
[0052]其中語法規則采用XML文件方式進行描述。主要包括兩個部分，第一個部分為詞組 預定義段，作用為定義所有在通信中可能出現得詞組，第二個部分為語句語法規則段，作用 使用詞組預定義段中定義的詞組，按照通信規則進行排列組合，列舉出所有的通信語句得 字段構成，其基本的語法格式為： 〈GRAMMAR LANGID="804"> <DEFINE>
[0053] <ID NAME=" VID_personl" VAL=" 1 "/> <ID NAME=" VID_personn" VAL="n7> <ID NAME="VID_commandl" VAL="101"/> <ID NAME="VID_commandn" VAL="n"/> <ID NAME="VID_Endl" VAL="300"/> <ID NAME="VID_End2" VAL="301"/> <ID NAME="VID_CommandM VAL="200"/> <ID NAME="VID_from" VAL="201"/> <ID NAME="VID_to" VAL="202"/> <ID NAME="VID_End" VAL="203"/>
[0054] <ID NAME="VID_sentence" VAL="100"/> </DEFINE> 〈RULE ID="VID_sentence" TOPLEVEL=" ACTIVE"〉 <RULEREF REFID="VID_to" PROPID="VID_toM /> <p>xx</p> <RULEREF REFID=MVID_from" PROPID="VID_from" /> 〈RULEREF REFID="VID_Command" PROPID="VID一Command" /> 〈RULEREF REFro="VID_End" PROPID="VID一End" /> </RULE> 々GRAMMAR〉
[0055] 5)基于軍事概念模板的指揮行動(Action)信息生成方法
[0056] 基于軍事概念模板的指揮行動(Action)信息生成過程如圖6所示。
[0057] 1.按照軍事文本語法規則進行自然文本的語意理解
[0058]指揮信息進行預處理轉換為文本數據后，首先，按照軍事文本語法規則進行自然 文本的語意理解，語法模板為：
[0059] GT=U#義主題Topic，關鍵字集合Keywords，數據要素Data Element}
[0060]模板字段說明：
[0061] 〈Topic〉：用于確定描述的主題。
[0062] 〈Keywords〉：用于識別該主題的關鍵字及關鍵字組合。
[0063] 〈Data Element〉：該主題下需要提取的數據要素。
[0064] 2.基于軍事概念模板對語意理解的結果進行格式化規范生成Action信息
[0065]所建立的軍事概念模板：
[0066] CT= {信息類型 Informat ion Type，對象 Ob ject，時間Time，地點Posit ion，行動 Action，情況Status，數據Data} 〇
[0067]以"命令你部于作戰時間2015年4月15日3時0分0秒，迅速向3號目標地域實施機 動"短語指揮命令為例子，按照軍事概念模板的描述為：
[0068] 〈Information Type〉：命令
[0069] 〈Object〉：下級
[0070] 〈Time〉：作戰時間：2015/4/15/03/00/00
[0071 ] 〈Position〉： 3號目標地域（25。03)
[0072] 〈Action〉：機動
[0073] 〈Data〉：空
[0074] 模板字段說明如表3所示。
[0075] 表3軍事概念模板字段說明
[0077] 6)基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成方法
[0078]其算法流程如圖7所示。在已經生成的基于軍事概念模板的格式化指揮行動 (Action)信息的基礎上，將按照線性列表邏輯結構存放的指揮數據與作戰指揮流程知識庫 中的規則進行比對，按照指揮信息所處理的指揮事件對指揮數據進行分類，并同時生成輔 助分析數據。所建立的作戰指揮流程知識庫的知識表示為：
[0079] 作戰指揮流程一般遵循一定的規則，處理不同的指揮事件其過程相對固定，因此 對于作戰指揮流程知識的表述采用產生式方法，指揮流程知識以指揮事件進行類別劃分， 每一個事件下有多條規則，每一條規則采用IF. . .THEN...語句進行表達，同時使用AND、0R 等邏輯連接詞對規則進行表述，知識表示格式為：
[0080] EVENT(事件編號）：事件名稱
[0081] {
[0082] Rl: IF情況1 AND情況1-1 THEN處理行為1
[0083] R2: IF情況2 0R情況2-2 THEN處理行為2
[0084]
[0085] RN:IF情況N 0R情況N-2 THEN處理行為N
[0086] }
[0087]其中對于情況和處理行為的描述需要按照軍事概念模板中所確定的字段描述詞 語進行描述，以實現知識與指揮數據語義的匹配識別。
[0088] 7)EA流程圖數據結構生成方法
[0089] EA流程圖數據結構如圖8所示。EA流程圖模型數據結構由層級（Level)、組織 (Organization)、指揮實體（Command Entity)、指揮事件（Command Event)和指揮信息 (Comman d I nf〇 rma t i 〇n) 5個結構體數據進行組織。各結構體之間按照鏈表的方式進行組 織，實現對EA流程圖模型數據結構的表達，各結構體之間的鏈接關系如圖9所示。
[0090] EA流程圖數據生成就是將在第2個數據處理階段生成的關系數據庫中存儲的以線 性列表形式存在的指揮行動Action數據記錄和指揮事件Event數據記錄，轉化為圖9所示的 EA流程圖數據鏈表結構，為最終的圖形渲染顯示提供數據支撐，其生成算法基本流程如圖 10所示。
[0091] 8)EA流程圖繪制顯示方法
[0092] 數據可視化顯示就是通過對已經生成的EA流程圖數據結構進行遍歷，按照圖1 EA 流程圖要素圖中所確立的各個要素的圖形表示方法，在計算機屏幕上按照圖2示例的要求 對指揮流程數據進行動態渲染顯示。
[0093] 1 .EA流程圖要素矢量圖形數據表示方法
[0094] EA流程圖要素的圖形表示需要采用矢量圖形數據的方法進行存儲，是進行可視化 圖形渲染的基礎，相比像素圖存儲方法，具有適應顯示器分辨率調整和動態顯示效果控制 等優點，各個要素的矢量圖形數據采用XML文件的形式進行描述： <EA Element Graphic name=" 圖形要素名稱 < YariableList>
[0095] <Varl name="名稱 1" default^，，初始默認值， <Var2 name="名稱 2" default="初始默認值 </ VariableList >
[0096] < GraphMetaElementList> <GTaphMetaElement type="圖形基本元素名稱" propl="名稱 1" prop2="名稱 2，，> </ GraphMetaElement > </ GraphMetaElementList> <J EA Element Graphic >
[0097]每一個XML定義一個EA流程圖要素圖形，主要包括兩個部分組成，第一個部分為變 量列表，主要對圖形渲染所涉及的長度、寬度、顏色、線性、文本內容等進行變量的定義和默 認值的制定，所有變量可在系統運行過程中進行賦值，以使圖形滿足繪制和動態顯示需要； 第二個部分為圖形元素列表，對要素圖形所涉及的矩形、線段、文本、點符號等圖形元素進 行定義，圖形元素使用變量列表中所確定的變量及其數據進行渲染。
[0098] 2.數據遍歷及渲染算法
[0099] 指揮流程信息的最終可視化顯示就是對已經生成的EA流程圖數據進行遍歷和渲 染的過程，數據遍歷及渲染算法通過5個核心函數實現，如表4所示，使用5個核心函數，按照 深度優先得遍歷策略，實現數據遍歷和渲染的算法流程如圖11所示。
[0100]表4 EA流程圖數據遍歷與渲染核心函數表
[0102]以上的【具體實施方式】僅為本創作的較佳實施例，并不用以限制本創作，凡在本創 作的精神及原則之內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本創作的保護范圍之 內。
【主權項】
1. 一種基于EA流程圖的指揮流程信息可視化方法，其采用一種適用于指揮流程可視化 描述的EA流程圖模型;其特征在于:包括對指揮流程信息的顯示內容與形式的需求分析、基 于EA流程圖的指揮流程信息可視化過程、指揮流程基礎數據預處理方法、基于軍事概念模 板的指揮行動(Action)信息生成方法、基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成方法、EA 流程圖數據結構生成方法以及EA流程圖繪制顯示方法，其中： 對指揮流程信息的顯示內容與形式的需求分析包括針對指揮流程信息可視化基礎數 據源的特點與格式，對指揮流程信息的顯示內容與形式進行需求分析，得到需求分析結論； 基于EA流程圖的指揮流程信息可視化過程包括將作戰仿真系統所提供的基礎數據轉 換為EA流程圖數據，實現指揮流程信息可視化的過程分為基礎數據預處理、基于軍事概念 模板的指揮行動(Action)和基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成、EA流程圖數據結 構生成和EA流程圖繪制顯示4個階段； 指揮流程基礎數據預處理方法包括針對語音指揮信息的識別建立了語音指揮識別模 式數據庫結構以及數據表對象與語音識別引擎對象間的協作關系； 基于軍事概念模板的指揮行動(Action)信息生成方法包括建立軍事概念模板，基于概 念模板對語義理解的結果進行格式化規范生成指揮行動(Action)信息； 基于知識分類的指揮事件(Event)信息生成方法包括采用產生式方法對指揮流程規則 進行描述，基于知識比對生成指揮事件(Event)信息； EA流程圖數據結構生成方法包括根據EA流程圖數據生成算法，生成EA流程圖數據結 構； EA流程圖繪制顯示方法包括讀取EA流程圖要素矢量圖形數據庫的圖形數據，按照數據 遍歷及渲染算法進行EA流程圖繪制。2. 如權利要求1所述的基于EA流程圖的指揮流程信息可視化方法，其特征在于:所述適 用于指揮流程可視描述的EA流程圖模型:包括指揮事件、指揮機構、指揮個體、指揮級別、指 揮消息、指揮活動、時間軸、事件邏輯關系和備注信息流程圖模型元素，為每一種模型元素 設計了自身符號。
【文檔編號】G06F17/30GK105893461SQ201610172458
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月24日
【發明人】蒲瑋, 李雄
【申請人】中國人民解放軍裝甲兵工程學院