一种基于ea流程图的指挥流程信息可视化方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于EA流程图的指挥流程信息可视化方法，其采用一种适用于指挥流程可视化描述的EA流程图模型；其包括对指挥流程信息的显示内容与形式的需求分析、基于EA流程图的指挥流程信息可视化过程、指挥流程基础数据预处理方法、基于军事概念模板的指挥行动(Action)信息生成方法、基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成方法、EA流程图数据结构生成方法以及EA流程图绘制显示方法。本发明提出的EA流程图模型及基于该模型的指挥流程信息可视化过程与方法，可行性和有效性高，能够对作战仿真训练的导调控制起到较好的辅助作用，提高了导调工作执行效率。
【专利说明】一种基于EA流程图的指挥流程信息可视化方法 【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信息可视化方法，具体涉及一种基于EA流程图的指挥流程信息可 视化方法，属于计算机作战效能评估技术领域。 【【背景技术】】
[0002] 装备保障体系效能是指装备保障力量在遂行装备保障行动时满足装备保障需求 的程度，是衡量装备保障行动效果与装备保障体系方案优劣的重要依据。信息化条件下装 备保障体系是典型的复杂系统，表现为参战要素多元、信息铰链关系复杂、作战运用方式灵 活，改变了传统的装备保障指挥和运用模式，使得装备保障呈现出前所未有的复杂性特征。 特别是装备保障体系与作战体系的一体联动、信息系统对装备保障行动的整体影响，成为 当前装备保障体系效能评估亟需解决的关键问题。
[0003] (1)装备保障体系整体联动特征鲜明，装备保障体系效能评估应以整体性评估为 主
[0004] 信息系统增强了装备保障各分系统间的相互联系，不同的装备保障分系统通过信 息网络组成了有机的整体，其装备保障体系效能的高低直接表现为装备保障体系的整体运 行情况和效果。而且，由于不同分系统之间的相互作用，装备保障体系整体呈现更强的整体 性特征和涌现效应，对其他作战力量的保障效果也更多地以装备保障体系的整体效果为评 价依据。传统的以装备保障装备战术技术性能指标和单一任务的完成情况为依据的装备保 障体系效能评估已不能适应装备保障整体效能评估的要求，而必须以能够反映装备保障全 局的整体性指标为依据来描述装备保障的整体效能。因此，装备保障体系效能评估应在兼 顾局部分系统评估的基础上，突出装备保障体系整体性的评估。
[0005] (2)装备保障体系运行过程动态演化，应加强装备保障动态运行过程的评估分析
[0006] 由于战斗过程的持续性和装备保障的从动性特征，装备保障效果对部队战斗力保 持和恢复具有重要作用。这种作用不仅仅体现在装备保障结果上，更体现在装备保障时效 性上，即装备保障部队能够及时、准确的提供保障，使作战部队始终保持在较高战斗力水 平，以满足体系对抗的装备需求。为此，需要对装备保障体系的运行过程进行分析，研究装 备保障行动时效性对作战能力的影响情况，以提高装备保障体系效能评估的针对性，即满 足装备保障保持和恢复战斗力的要求。
[0007] (3)装备保障体系运行不确定因素多，应增强装备保障体系效能指标体系针对性
[0008] 由于作战样式的革新和作战进程的加快，作战过程中不确定因素空前增多，由此 导致的装备保障体系运行过程更加复杂，装备保障行动的有利因素和不利因素空前增多， 增加了装备保障决策和装备保障行动的难度。而传统的装备保障体系效能指标体系往往难 以全面反映装备保障体系运行过程中的不确定性因素，不能满足装备保障体系效能评估的 本质要求，需要加强装备保障体系效能指标体系的针对性研究。
[0009] (4)装备保障评估数据来源少，应加强装备保障体系效能数据需求分析
[0010] 数据是评估决策的基础，也是衡量评估结果的重要依据，科学、准确、丰富的评估 数据无疑会大大增加评估效果的可信性。由于装备保障部队建设时间短，可借鉴利用的有 效数据较少，仅仅依靠专家的经验和定性分析难免会降低装备保障体系效能评估数据的可 信度，特别是对装备保障体系运行效果的指标数据，更加难以获取。因此，需要采用科学的 分析方法(如装备保障过程仿真方法），拓展装备保障体系效能评估数据的来源渠道，并进 一步提高装备保障体系效能评估数据的可信度。
[0011] (5)装备保障体系效能评估过程反复迭代，需要装备保障体系效能综合评估工具 的支撑
[0012] 由于装备保障体系的复杂性，装备保障体系效能评估也必然是一个反复迭代和不 断寻求满意解的过程，这对装备保障体系效能评估工具提出了更高的适应性和操作性要 求。要求装备保障体系效能评估工具能够提供比较丰富的装备效能评估功能，适应多目标 或多因素的评估分析，并能够比较方便地开展评估研究。为此，应该结合装备保障的特点， 研究功能丰富、可操作、能够适应多种评估目标的评估支持工具。 【
【发明内容】
】
[0013] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于EA流程图的指挥流程信息可视 化方法，其为实现仿真系统中的指挥流程可视化功能模块开发奠定方法基础。
[0014] 为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种基于EA流程图的指挥流程 信息可视化方法，其采用一种适用于指挥流程可视化描述的EA流程图模型；包括对指挥流 程信息的显示内容与形式的需求分析、基于EA流程图的指挥流程信息可视化过程、指挥流 程基础数据预处理方法、基于军事概念模板的指挥行动(Action)信息生成方法、基于知识 分类的指挥事件(Event)信息生成方法、EA流程图数据结构生成方法以及EA流程图绘制显 不方法，其中：
[0015] 对指挥流程信息的显示内容与形式的需求分析包括针对指挥流程信息可视化基 础数据源的特点与格式，对指挥流程信息的显示内容与形式进行需求分析，得到需求分析 结论；
[0016] 基于EA流程图的指挥流程信息可视化过程包括将作战仿真系统所提供的基础数 据转换为EA流程图数据，实现指挥流程信息可视化的过程分为基础数据预处理、基于军事 概念模板的指挥行动(Action)和基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成、EA流程图数 据结构生成和EA流程图绘制显示4个阶段；
[0017] 指挥流程基础数据预处理方法包括针对语音指挥信息的识别建立了语音指挥识 别模式数据库结构以及数据表对象与语音识别引擎对象间的协作关系；
[0018] 基于军事概念模板的指挥行动(Action)信息生成方法包括建立军事概念模板，基 于概念模板对语义理解的结果进行格式化规范生成指挥行动(Action)信息；
[0019] 基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成方法包括采用产生式方法对指挥流程 规则进行描述，基于知识比对生成指挥事件(Event)信息；
[0020] EA流程图数据结构生成方法包括根据EA流程图数据生成算法，生成EA流程图数据 结构；
[0021] EA流程图绘制显示方法包括读取EA流程图要素矢量图形数据库的图形数据，按照 数据遍历及渲染算法进行EA流程图绘制。
[0022] 本发明的基于EA流程图的指挥流程信息可视化方法进一步为:所述适用于指挥流 程可视描述的EA流程图模型:包括指挥事件、指挥机构、指挥个体、指挥级别、指挥消息、指 挥活动、时间轴、事件逻辑关系和备注信息流程图模型元素，为每一种模型元素设计了自身 符号。
[0023] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明的基于EA流程图的指挥流程 信息可视化方法针对作战仿真训练系统对指挥流程信息可视化的需求，有针对性地开展相 关理论和技术的研究，提出了一种符合军事需求的指挥流程图形化描述模型，针对仿真系 统的基础数据，建立了指挥流程信息可视化实现过程，对于关键技术问题提出解决方案。基 于事件-行动(Event-A Cti〇n，EA)流程图的指挥流程信息可视化技术方案可行、有效，能够 提高导调控制的工作效率。 【【附图说明】】
[0024] 图1是本发明EA流程图要素图。
[0025]图2是本发明EA流程图例图。
[0026] 图3是本发明指挥流程信息可视化过程图。
[0027] 图4是本发明语音指挥识别模式数据库结构图。
[0028] 图5是本发明数据表对象与语音识别引擎对象间的协作关系图
[0029] 图6是本发明指挥信息模板格式化算法流程图。
[0030] 图7是本发明指挥事件Event信息生成算法流程图。
[0031]图8是本发明EA流程图数据链表结构图。
[0032] 图9是本发明仿真模型自动生成模块算法流程图。
[0033] 图10是本发明数据生成算法流程图。
[0034] 图11是本发明EA流程图数据遍历及渲染流程图。 【【具体实施方式】】
[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地描述。
[0036] -种基于EA流程图的指挥流程信息可视化方法:包括对指挥流程信息的显示内容 与形式的需求分析、一种适用于指挥流程可视化描述的EA流程图模型、基于EA流程图的指 挥流程信息可视化过程、指挥流程基础数据预处理方法、基于军事概念模板的指挥行动 (Action)信息生成方法、基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成方法、EA流程图数据结 构生成方法以及EA流程图绘制显示方法。
[0037] 1)对指挥流程信息的显示内容与形式的需求分析
[0038] 指挥流程信息可视化的数据来源于作战仿真训练过程中系统自动收集的指挥数 据，根据作战指挥手段的发展，在基于信息系统的作战指挥过程中，指挥数据主要包括短 语、文书、语音和标图4种方式，在仿真训练的过程中，四种指挥数据按照时间的先后顺序生 成，并分别存入4个指挥数据库数据表，构成基础数据库。各数据表的数据字段如表1所示。 [0039]表1基础数据库数据字段表
[0041]根据作战指挥学的基本理论，对作战指挥活动的掌握和判断，可以通过对作战指 挥要素的综合分析得到。作战指挥要素是指，作战指挥得以运行所必须具备的基本要素，包 括指挥者、指挥对象、指挥手段和指挥信息。本发明将作战指挥要素作为指挥流程信息可视 化所表现的内容。同时，为了对指挥的时效性与逻辑关系进行认知和判断，本发明对指挥时 间进行显示。指挥流程信息可视化显示的内容需求，可以概括为，通过可视化的显示，使导 调人员可以识别判断出每一条命令、指示等指挥信息的内容以及谁在什么时间，通过什么 形式和手段，发送给谁，发送本条信息所达到的指挥目的和解决的指挥问题。
[0042]指挥流程信息可视化显示形式的确定，本发明根据信息本身的实际特点，按照军 事人员的使用习惯，遵循人机交互技术的一般原理进行设计。首先，根据指挥流程信息本身 的实际特点，采用流程图的形式进行显示，以清晰地表现各指挥节点的指挥层级关系和指 挥过程，采用不同的色彩对不同的指挥信息类型进行区分，保证信息的清晰显示；其次，由 于在作战指挥过程中，指挥数据庞杂，每一个节点都会收发大量的数据，如果按照节点进行 数据显示划分，则不利于对指挥过程的把握，达不到指挥信息可视化的预期效果，因此，根 据军事人员的思维习惯，采用以指挥事件为单位的指挥流程显示方式，即以指挥事件（目 的)划分信息，将所有为处理同一事件的指挥数据放在一张流程图中显示，便于对指挥活动 的完成情况进行判断，从而把握作战指挥进程。
[0043]根据指挥流程信息显示内容和显示形式的军事需求分析得到军事需求表如表2所 不。
[0044]表2指挥流程信息可视化军事需求表
[0046] 2)-种适用于指挥流程可视描述的EA流程图模型
[0047] 本发明针对将线性离散的基础指挥数据转变为什么形式的图状结构化的可视化 图形数据的问题的解决，设计了一种事件-行动(Event-A Cti〇n，EA)流程图，对指挥流程信 息进行规范化、统一化、形式化的可视化描述，通过EA流程图可以满足指挥信息可视化显示 内容和显示形式的需求，具有直观准确符合军事人员使用习惯的特点。EA流程图包括指挥 事件，指挥机构，指挥个体，指挥级别，指挥消息，指挥活动，时间轴、事件逻辑关系和备注信 息9个要素，各要素的图形表示及其功能如图1所示，使用EA流程图对指挥流程进行可视化 显示的例图如图2所示。
[0048] 3)基于EA流程图的指挥流程信息可视化过程
[0049] 根据作战仿真训练系统所提供的指挥数据的实际情况，以及军事需求分析的要 求，将作战仿真系统所提供的基础数据转换为EA流程图数据，实现指挥流程信息可视化的 过程可分为基础数据预处理、基于军事概念模板的指挥行动(Action)和基于知识分类的指 挥事件(Event)信息生成、EA流程图数据结构生成和EA流程图绘制显示4个阶段，具体过程 如图3所示。
[0050] 4)指挥流程基础数据预处理方法
[0051]基础数据预处理是整个可视化过程的第一阶段，主要工作是将语音数据和标图数 据转换为文本数据，与短语指挥数据库和文书指挥数据库合并形成一个统一的指挥流程文 本数据库，为进一步的分析提供数据基础。标图指挥数据的转化就是提取标图名称文本的 过程，由于标图数据中的图名在命名时，需要按照严格的军事标准规范，因此，基础数据预 处理中仅需要提取标图数据的图名，就可以较为完整的表达标图文件所要表达的军事意 义，可以达到为进一步的分析提供数据依据的目的；语音指挥数据的转化是指运用语音识 别技术，将语音数据转化为文本数据的过程。由于作战指挥中的语音通信遵守严格规定，因 此具有相对固定的语言范围和语法规范，可以通过建立语音指挥识别模式库的方法直接提 取通信语音中所包含的指挥要素。所建立的语音指挥识别模式数据库结构如图4所示，主要 包括指挥内容代码数据表、指挥对象代字数据表、指挥语法规则数据表和指挥识别结果数 据表，各数据表对象与语音识别引擎对象间的协作关系如图5所示。
[0052]其中语法规则采用XML文件方式进行描述。主要包括两个部分，第一个部分为词组 预定义段，作用为定义所有在通信中可能出现得词组，第二个部分为语句语法规则段，作用 使用词组预定义段中定义的词组，按照通信规则进行排列组合，列举出所有的通信语句得 字段构成，其基本的语法格式为： 〈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)基于军事概念模板的指挥行动(Action)信息生成方法
[0056] 基于军事概念模板的指挥行动(Action)信息生成过程如图6所示。
[0057] 1.按照军事文本语法规则进行自然文本的语意理解
[0058]指挥信息进行预处理转换为文本数据后，首先，按照军事文本语法规则进行自然 文本的语意理解，语法模板为：
[0059] GT=U#义主题Topic，关键字集合Keywords，数据要素Data Element}
[0060]模板字段说明：
[0061] 〈Topic〉：用于确定描述的主题。
[0062] 〈Keywords〉：用于识别该主题的关键字及关键字组合。
[0063] 〈Data Element〉：该主题下需要提取的数据要素。
[0064] 2.基于军事概念模板对语意理解的结果进行格式化规范生成Action信息
[0065]所建立的军事概念模板：
[0066] CT= {信息类型 Informat ion Type，对象 Ob ject，时间Time，地点Posit ion，行动 Action，情况Status，数据Data} 〇
[0067]以"命令你部于作战时间2015年4月15日3时0分0秒，迅速向3号目标地域实施机 动"短语指挥命令为例子，按照军事概念模板的描述为：
[0068] 〈Information Type〉：命令
[0069] 〈Object〉：下级
[0070] 〈Time〉：作战时间：2015/4/15/03/00/00
[0071 ] 〈Position〉： 3号目标地域（25。03)
[0072] 〈Action〉：机动
[0073] 〈Data〉：空
[0074] 模板字段说明如表3所示。
[0075] 表3军事概念模板字段说明
[0077] 6)基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成方法
[0078]其算法流程如图7所示。在已经生成的基于军事概念模板的格式化指挥行动 (Action)信息的基础上，将按照线性列表逻辑结构存放的指挥数据与作战指挥流程知识库 中的规则进行比对，按照指挥信息所处理的指挥事件对指挥数据进行分类，并同时生成辅 助分析数据。所建立的作战指挥流程知识库的知识表示为：
[0079] 作战指挥流程一般遵循一定的规则，处理不同的指挥事件其过程相对固定，因此 对于作战指挥流程知识的表述采用产生式方法，指挥流程知识以指挥事件进行类别划分， 每一个事件下有多条规则，每一条规则采用IF. . .THEN...语句进行表达，同时使用AND、0R 等逻辑连接词对规则进行表述，知识表示格式为：
[0080] EVENT(事件编号）：事件名称
[0081] {
[0082] Rl: IF情况1 AND情况1-1 THEN处理行为1
[0083] R2: IF情况2 0R情况2-2 THEN处理行为2
[0084]
[0085] RN:IF情况N 0R情况N-2 THEN处理行为N
[0086] }
[0087]其中对于情况和处理行为的描述需要按照军事概念模板中所确定的字段描述词 语进行描述，以实现知识与指挥数据语义的匹配识别。
[0088] 7)EA流程图数据结构生成方法
[0089] EA流程图数据结构如图8所示。EA流程图模型数据结构由层级（Level)、组织 (Organization)、指挥实体（Command Entity)、指挥事件（Command Event)和指挥信息 (Comman d I nf〇 rma t i 〇n) 5个结构体数据进行组织。各结构体之间按照链表的方式进行组 织，实现对EA流程图模型数据结构的表达，各结构体之间的链接关系如图9所示。
[0090] EA流程图数据生成就是将在第2个数据处理阶段生成的关系数据库中存储的以线 性列表形式存在的指挥行动Action数据记录和指挥事件Event数据记录，转化为图9所示的 EA流程图数据链表结构，为最终的图形渲染显示提供数据支撑，其生成算法基本流程如图 10所示。
[0091] 8)EA流程图绘制显示方法
[0092] 数据可视化显示就是通过对已经生成的EA流程图数据结构进行遍历，按照图1 EA 流程图要素图中所确立的各个要素的图形表示方法，在计算机屏幕上按照图2示例的要求 对指挥流程数据进行动态渲染显示。
[0093] 1 .EA流程图要素矢量图形数据表示方法
[0094] EA流程图要素的图形表示需要采用矢量图形数据的方法进行存储，是进行可视化 图形渲染的基础，相比像素图存储方法，具有适应显示器分辨率调整和动态显示效果控制 等优点，各个要素的矢量图形数据采用XML文件的形式进行描述： <EA Element Graphic name=" 图形要素名称 < YariableList>
[0095] <Varl name="名称 1" default^，，初始默认值， <Var2 name="名称 2" default="初始默认值 </ VariableList >
[0096] < GraphMetaElementList> <GTaphMetaElement type="图形基本元素名称" propl="名称 1" prop2="名称 2，，> </ GraphMetaElement > </ GraphMetaElementList> <J EA Element Graphic >
[0097]每一个XML定义一个EA流程图要素图形，主要包括两个部分组成，第一个部分为变 量列表，主要对图形渲染所涉及的长度、宽度、颜色、线性、文本内容等进行变量的定义和默 认值的制定，所有变量可在系统运行过程中进行赋值，以使图形满足绘制和动态显示需要； 第二个部分为图形元素列表，对要素图形所涉及的矩形、线段、文本、点符号等图形元素进 行定义，图形元素使用变量列表中所确定的变量及其数据进行渲染。
[0098] 2.数据遍历及渲染算法
[0099] 指挥流程信息的最终可视化显示就是对已经生成的EA流程图数据进行遍历和渲 染的过程，数据遍历及渲染算法通过5个核心函数实现，如表4所示，使用5个核心函数，按照 深度优先得遍历策略，实现数据遍历和渲染的算法流程如图11所示。
[0100]表4 EA流程图数据遍历与渲染核心函数表
[0102]以上的【具体实施方式】仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创 作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之 内。
【主权项】
1. 一种基于EA流程图的指挥流程信息可视化方法，其采用一种适用于指挥流程可视化 描述的EA流程图模型;其特征在于:包括对指挥流程信息的显示内容与形式的需求分析、基 于EA流程图的指挥流程信息可视化过程、指挥流程基础数据预处理方法、基于军事概念模 板的指挥行动(Action)信息生成方法、基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成方法、EA 流程图数据结构生成方法以及EA流程图绘制显示方法，其中： 对指挥流程信息的显示内容与形式的需求分析包括针对指挥流程信息可视化基础数 据源的特点与格式，对指挥流程信息的显示内容与形式进行需求分析，得到需求分析结论； 基于EA流程图的指挥流程信息可视化过程包括将作战仿真系统所提供的基础数据转 换为EA流程图数据，实现指挥流程信息可视化的过程分为基础数据预处理、基于军事概念 模板的指挥行动(Action)和基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成、EA流程图数据结 构生成和EA流程图绘制显示4个阶段； 指挥流程基础数据预处理方法包括针对语音指挥信息的识别建立了语音指挥识别模 式数据库结构以及数据表对象与语音识别引擎对象间的协作关系； 基于军事概念模板的指挥行动(Action)信息生成方法包括建立军事概念模板，基于概 念模板对语义理解的结果进行格式化规范生成指挥行动(Action)信息； 基于知识分类的指挥事件(Event)信息生成方法包括采用产生式方法对指挥流程规则 进行描述，基于知识比对生成指挥事件(Event)信息； EA流程图数据结构生成方法包括根据EA流程图数据生成算法，生成EA流程图数据结 构； EA流程图绘制显示方法包括读取EA流程图要素矢量图形数据库的图形数据，按照数据 遍历及渲染算法进行EA流程图绘制。2. 如权利要求1所述的基于EA流程图的指挥流程信息可视化方法，其特征在于:所述适 用于指挥流程可视描述的EA流程图模型:包括指挥事件、指挥机构、指挥个体、指挥级别、指 挥消息、指挥活动、时间轴、事件逻辑关系和备注信息流程图模型元素，为每一种模型元素 设计了自身符号。
【文档编号】G06F17/30GK105893461SQ201610172458
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】蒲玮, 李雄
【申请人】中国人民解放军装甲兵工程学院