牟轩庭　张宏军

摘  要： 针对作战仿真系统的规则建设标准不一，规则数据难以重用的问题，提出一种通用的作战实验规则库管理系统架构。首先提出了基于实体、行为、裁决三要素的规则的分类方法以及基于知识元的规则形式化描述方法，对规则的管理和描述方式进行统一，然后选取了Apache服务器、MySQL数据库、PHP开发语言作为作战实验规则库管理系统的构建技术，使用Ztree插件实现了用户界面的规则导航功能，最后从系统需求分析、功能模块设计、规则库设计等方面介绍了管理系统的设计过程。

关键词： 作战实验规则; 管理系统; 知识元; Apache; MySQL; PHP; Ztree

中图分类号：TP311            文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2022）05-42-06

Design and implementation of combat simulation rule base management system

Mu Xuanting， Zhang Hongjun

Abstract： In view of the different standards of rule-building of combat simulation system and the difficulty of rule data reused， a common combat simulation rule base management system structure is proposed. Firstly， a classification method of the rules based on the entity， action and adjudication， as well as a formalization description method of the rules based on knowledge element are put forward to unify the management and description of the rules. Then the Apache server， MySQL database and PHP are selected as the construction technology of the combat simulation rule base management system， and the Ztree plug-in is used to realize the rule navigation function of the user interface. Finally， the design process of management system is introduced from system requirement analysis， function module design， rule base design and so on.

Key words： combat simulation rule; management system; knowledge element; Apache; MySQL; PHP; Ztree

引言

作战实验规则是作战仿真系统的核心[1]，是仿真系统中各类实体属性特征和实体间交互过程的描述依据，影响着仿真模型的真实性和仿真结果的有效性。然而随着仿真技术的不断发展以及战争形态的不断演进，作战仿真的形式与研究内容日趋复杂，相关的作战实验规則也变得复杂多样，现有的作战实验规则研究对规则在规则库中的分类存储问题研究较少，不同的作战仿真系统采用不同的规则存储管理标准，导致系统之间难于互联[2]，缺乏一个能够真正支撑大部分类型仿真研究的通用规则库。针对这个问题，本文选择科学的作战实验规则分类与描述方法，设计实现了作战实验规则库管理系统，为海量规则的有序管理及规则应用奠定了基础。

1 实现关键技术

根据系统集成思想，在作战实验规则库管理系统构建时，需要选择合适的开发语言、后台服务器、数据库系统以及科学的作战实验规则分类管理和描述方法，使系统各部分之间可以互联互操作，系统整体的功能、性能符合使用要求，便于实现作战实验规则的快速分类管理。

1.1 作战实验规则分类及描述方法

面向对象是一种有效的抽象建模方法，相对于其他方法来说，它能够围绕建模对象将相关数据和方法紧密结合，用于表示知识更加自然、易于理解。按照面向对象的思想，仿真实体是贯穿作战仿真全过程的关键要素，因此作战实验规则必须对不同实体在仿真不同阶段的变化进行详细描述。本文综合考虑规则模型的组成要素，基于实体、行为、裁决[3]三要素构建作战实验规则体系，如图1所示。

图1中，物理规则是对仿真实体自身组织结构、属性特征、功能状态等固有属性的描述，可分为战场环境实体规则和作战实体规则;行为规则是仿真实体采取不同的军事行动时要遵守的主观自身状态条件与客观军事原则、自然科学规律的描述，可分为作战行动规则和交互行为规则;裁决规则是对仿真实体的状态变化以及实体行为所产生影响的描述，可分为实体状态转移规则和交互效果裁决规则。

作战实验规则是仿真模型实现时的描述规范，需要使用形式统一的数据、算法等方式对模型内容进行描述，并能够在计算机中存储和运行。知识元表示法描述的模型具有高内聚、低耦合的特点，将研究对象相关知识进行合理分解并转换成知识元后具有良好的结构，能够存储于数据库中便于后续的检索、调用等操作[4]，因此适合用于作战实验规则形式化描述。结合前文规则分类方法，构造实体知识元、行为知识元和裁决知识元三类规则知识的基本描述单位，分别对一条规则中涉及的物理知识、行为知识和裁决知识进行描述，知识元的基本定义如下。

⑴ 实体知识元：E：：=<EN><EA><EV>，其中EN为实体名称，如步兵分队、坦克分队;EA为实体属性，对应实体物理规则的描述项，比如实体编号、上下级、组件状态、行为功能等;EV为实体属性对应的属性值，可以是数值、表达式、或者模型。

⑵ 行为知识元：A：：=<AN><AA><AV>，其中AN为行为名称，如机动、侦查、设障等;AA为行为属性，对应实体行为规则的描述项，如执行实体、所需装备、弹药需求、环境条件限制等;AV指行为属性对应的属性值，可以是数值、表达式或模型。

⑶ 裁决知识元：J：：=<JN><JA><JV>，其中JN指裁决规则名称，如火力打击效果裁决、电磁干扰效果裁决等;JA为裁决规则属性，包含了系统对实体状态转移或交互结果这两种变化进行判定需要输入的信息，如行为类型、主动实体、被动实体、环境影响因素、位置影响因素等;JV为裁决规则属性对应的属性值。

对上述三类知识元描述内容的定义均采用属性-属性值的形式，一方面是对复杂的作战实验规则进行最大程度的抽象和简化，从中提取仿真模型描述所需的关键信息;另一方面这样的描述形式符合规则在数据库中的存储形式，不对规则属性项的数量和类型作约束，方便后续规则在具体描述时根据领域需求进行调整和扩展。

1.2 作战实验规则库管理系统构建技术

作战实验规则库以Windows 7操作系统为开发平台，以Apache为Web服务器、以MySQL为后台数据库，使用PHP语言，实现用户浏览器与数据库的交互功能，如图2所示。

Apache、MySQL和PHP都是各自领域内免费或者开源的系统开发工具，三类技术都支持Linux、Unix、Windows等主流的操作系统。Apache服务器是国际上较受欢迎的服务器软件，具有安装配置简单、性能稳定等优点;MySQL是目前主流的关系型数据库软件，虽然规模较小，但具有速度快、易上手等优点，它支持使用标准的SQL语句进行数据操作;PHP是一种在服务器端执行的脚本语言，具有语法简单、扩展功能较多、执行高效等优势。上述三种技术组合而成的框架仍然是目前最为成熟、稳定、安全的动态网站开发方案[5]，能够从基本的软件环境层面确保作战实验规则库管理系统具有稳定性、高效性和可靠性，是值得采用的方法。

1.3 用户界面展示插件

系统的用户界面导航采用多功能树插件Ztree，它依靠jQuery实现，可以通过简单的参数配置实现灵活多变的功能，常用于多层分级的目录展示，如企业组织结构、知识体系结构等。它支持以静态和动态两种方式进行节点数据的加载，核心代码按照不同的功能进行了分割，可以做到按需加载，能够满足大量节点快速加载的需求。另外，树目录本身提供多种事件响应，可配合选择框、文本输入框等信息交互组件实现页面信息展示的多样化。

作战实验规则库存储的规则信息，围绕实体的物理规则、行为规则和裁决规则展开，实体与实体之间存在隶属、装配等具有层次结构的关系，适合使用Ztree作为用户界面规则查看的快速导航，同时方便从树节点的整体分布情况掌握规则库中实体存储的大致情况。以作战实体为例，实现效果如图3所示。

2 系统架构

作战实验规则库管理系统系统采用浏览器/服务器体系结构，即B/S结构。在B/S结构中，客户端通过浏览器向Web服务器发送数据请求，Web服务器通过外部程序访问数据库进行数据处理，最后将结果返回给浏览器。在这种数据交互的过程中，系统可以划分为以下四个部分，如图4所示。

数据资源层为规则库管理系统的数据所在地，系统管理员根据作战实验规则分类及描述方法，将规则数据进行分类和格式转换后集中存储，由实体规则库、行为规则库以及裁决规则库构成。

数据访问层提供数据持久化服务，负责对用户的请求进行集中处理，并向数据服务器提交SQL指令，对数据进行存储、更新、删除、查询等管理操作;或者通过数据访问接口将下层数据处理的结果转化为HTML页面返回给用户界面。

数据管理层响应用户输入，负责用户与应用间的交互，并向下提交数据处理请求，主要提供数据查询、数据操作、数据统计、数据恢复、导入导出、用户管理、数据备份等功能，保障用户对数据的管理、应用、安全等方面的需求。

用户接口层是作战实验规则库管理软件的最上层界面，负责用户与系统的直接交互，需要以直观易懂的形式将系统可提供的服务呈现出来。作战实验规则库管理系统可提供的服务主要包括用户认证、规则展示、规则导航和规则应用等。

3 作战实验规则库管理系统设计

作战实驗规则库管理系统的目的在于对纷繁复杂的作战实验规则按照统一的标准进行分类存储，方便规则管理人员对规则进行进一步的完善和校对，以确保推演过程的正确性和推演结果可靠性。因此需要从系统设计的角度对规则库管理系统的设计细节进行介绍。

3.1系统需求分析及功能模块设计

系统的用户分为两类。普通用户无需登录，只能查看规则库中存储的内容。而系统管理员除了能够查看数据以外，还拥有数据操作的权限。系统只设一个默认管理员账户。管理员进行数据操作前首先要进行身份认证，认证成功后拥有密码修改、实体管理和规则管理三类操作权限。其中，密码修改允许管理员变更账户的密码;实体管理允许管理员对规则库中存储的实体分类显示情况以及实体的属性等基本信息进行管理;规则管理允许管理员对规则库中存储的规则的分类显示情况以及规则的属性等基本信息进行管理。系统整体需求如图5所示。

根据系统需求析的结果，将系统功能模块分为以下三个部分。

⑴ 实体展示模块

该模块主要负责显示规则库中已经录入的实体及其相关规则信息，按照本文的分类思想归类显示为树形结构并设计查看对应规则信息的响应请求。实体需要通过实体管理页面进入对应后台进行更新。

⑵ 用户管理模块

该模块主要对后台管理员登录以及账户密码修改功能进行实现。用户想要对数据进行操作时，必须通过登录功能验证管理员身份，并对非法输入弹窗提示。进入后台之后可以修改管理员账户的密码。

⑶ 实体信息管理模块

该模块主要实现对本地数据库中存储的实体信息和实体对应规则信息的增加、修改、删除功能，以及对规则框架的变化拓展，即支持对规则属性的简单增加、修改、删除。当用户需要对某一实体的某项数据进行增删改操作时，验证管理员身份通过后进入数据管理界面，根据界面上的图标按钮及左侧菜单选择要操作的项目，之后进行相应的操作。系统模块的总体流程图如图6所示。

3.2 作战实验规则数据模型设计

作战实验规则从各类形式转变为标准化、规范化的数据库数据，需要建立规则的数据模型。根据上述分析并结合本文的作战实验规则体系，建立规则数据模型如图7所示。

在描述仿真实体物理规则的属性项时，一方面要体现出实体在系统实现中体现的基本信息，如实体对象ID、实体所属方等;另一方面要体现出实体在仿真过程中反映态势变化的属性，如当前状态、携带装备等。为描述方便，图7中只列举了作战实体物理规则的相关属性。

实体的行为是仿真系统设计的关键要素之一，由行为规则进行约束。按照是否影响其他实体的状态，行为可划分为作战行动和交互行为，行为规则也进行对应的划分，并且由统一的模式进行描述，即行为的发起方对行为的被影响方产生行为影响，需要考虑的属性包括行为类型、环境因素限制、实体状态限制等。特别地，当行为类型为作战行动时，行为的发起方和被影响方都是同一个实体。

裁决规则根据需要判定的内容分为状态转移裁决规则和交互效果裁决规则，是对实体行为发生前后实体状态的变化进行的判定。其中交互效果裁决规则在交互行为发生后，考虑交互行为类型、双方实体状态以及行为效能计算方式等因素，输出交互行为的结果，如火力打击的毁伤效能值，或工程作业行为的成功与否。而状态转移裁决规则对所有行为都适用，一方面作战实体执行作战行动后自身状态可能会发生变化，比如坦克实体进行机动后自身的位置、油料储备等属性需要更新;另一方面交互行为涉及的实体双方状态都會发生变化，如坦克实体对战车实体进行火力打击，坦克实体的弹药储备属性发生变化，战车实体的车体状态、实体功能等属性发生变化，因此构成状态转移裁决规则的属性包括行为类型、实体状态限制、环境因素限制、交互裁决结果等。

3.3 数据库设计

确定实体及其规则的属性后，需要明确他们在数据库中的存储结构，设计数据表以及表之间的相互关联。以作战实体为例，相关物理模型如图8所示。

作战实体类别表管理着作战实体，他们的上下级关系通过编号联系起来，因此作战实体（对应作战实体静态属性表）的上级编号是外键，受作战实体类别编号的约束。同理，实体的其他属性表通过实体编号标识该属性值的归属，因此它既是主键又是外键，受作战实体编号的约束。在实际对实体信息进行操作的过程中，数据表应当实现级联修改、级联删除等关联操作，以维持数据的一致性。

作战实验规则库的设计是实现规则库管理系统的重要一步，合理设计表结构和规划规则数据表的字段，建立合理关系，能减少开发、运营和维护成本。好的数据库不应该有低级冗余数据，可以快速地创建一个记录，并且容易维护，这些都是需要考虑的。

4 结束语

本文针对海量的作战实验规则分类存储困难的问题，采用实体、行为、裁决三要素构建了作战实验规则的分类体系，提出了基于知识元的规则描述方法，使用Apache、MySQL、PHP、Ztree等软件设计实现了逻辑清晰、功能齐全、结构灵活的作战实验规则库管理系统，初步实现了不同类型规则的统一存储管理，为规则库投入实际应用打下了良好基础，下一步工作是对规则库管理系统进一步优化，使其更加符合军事研究人员应用作战实验规则进行仿真研究的需求。

参考文献（References）：

[1] 叶雄兵，董献洲，季明，等.作战模拟规则探讨[J].军事运筹与

系统工程，2009，23（4）：56-61

[2] 王键，周静.陆军作战实验现状及发展[J].国防科技，2019，40

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[3] 王佳胤，张宏军，程恺，等.作战实验规则形式化表达建模研究[J].

火力与指挥控制，2020，45（10）：54-62

[4] 王宁，陈湧，郭玮，等.基于知识元的突发事件案例信息抽取方

法[J].系统工程，2014，32（12）：133-139

[5] 权治，宋晶晶.基于PHP的动态网站研究与实现[J].计算机

与网络，2015，41（11）：52-55

收稿日期：2021-10-28

作者简介：牟轩庭（1997-），男，浙江省台州市人，硕士研究生，主要研究方向：系统仿真。

通讯作者：张宏军（1963-），男，江苏省泰州市人，博士，教授，主要研究方向：数据与知识工程。