基于UML的坦克分队CI系统建模.doc

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1、基于UML的坦克分队CI系统建模 摘要: UML能将复杂的指挥控制系统用可视化的方法表示出来，从而使各类人员更好地理解系统，也能提供系统简化和复用的机会，同时降低风险、缩短开发周期。该文首先介绍了UML，然后基于UML对坦克分队CI系统进行建模，并给出了指挥控制系统的静态模型和动态模型。关键词:UML；坦克分队CI系统；系统建模； 中图分类号: TJ81 文献标识码:AModeling of CI System for Tank Unit Based on UML Abstract: Visiualization based on UML to describe complex CI syst

2、em can improve the understanding among different workers, It also can offer the chance of reuseability and predigestion, decrease the risk and shorten period of the research and development of CI system. Firstly, this paper introduces UML, then builds the models of CI system software for tank unit i

3、n UML, and puts forward to its static model and dynamic model .Key words: UML; CI system for tank unit; System modeling;0 引言目前，称为“力量倍增器”的CI系统越来越受到各个国家与军队的重视，我国对CI系统的投资规模也越来越大。人们通过实践认识到，CI系统的研制开发迫切需要理论指导。指挥控制系统作为一个特殊的大型信息系统，其结构复杂，规模大，涉及面广，可靠性要求高，软件开发必须通过系统设计人员、软件开发人员、军事指挥人员、军事理论专家等人员的密切合作才能完成。科学、高效的建

4、模方法不仅能够使各类人员更好地理解系统和互相沟通，保证系统分析、系统设计以及系统维护的一致性，也能对系统的体系结构进行控制，提供简化和复用的机会，同时也能降低风险、节约开发成本、缩短开发周期。因而在CI系统软件的开发过程中建模尤其重要。1 统一建摸语言UML1.1 UML的产生面向对象的分析与设计（OOAD）方法的发展在20世纪80年代末至90年代中出现了一个高潮，UML是这个高潮的产物。它不仅统一了Grady Booch、James Rumbaugh和Ivar Jacobson的表示方法，而且对其作了进一步的发展,1997年OMG(Object Management Group)接纳UML1

5、.1为基于面向对象技术的标准建模语言，2003年UML的2.0版本已经发布。1.2 UML的目标UML的目标首先成为一个通用的建模语言，可供所有建模者使用；其次能够很好地支持设计工作如封装、分块、记录模型构造思路；第三能准确表达当前软件开发中的热点问题如大规模、分布、并发、方式和团体开发等；最终目标是尽可能简单的同时能够对实际需要建立的系统的各个方面建模。1.3 UML的视图UML具有非常强大的功能，利用UML建模人员能够为所有的静态结构和动态行为进行通用建模，它从不同的角度为系统架构建摸，并形成系统的不同视图，每个视图显示系统的一个特定方面，所有的视图结合在一起组成了系统的完整画面。UML定

6、义了5类共10种图形来表达模型的内容:用例视图,显示外部参与者观察到的系统功能。用例视图利用用例图进行描述，偶尔也会用活动图来描述。逻辑视图，逻辑视图描述如何实现用例视图中提出的那些系统功能。逻辑系统的静态结构在类图和对象图中描述，而动态模型则在状态图、交互图和活动图中进行描述。实现视图，实现视图描述系统的主要模块，以及这些模块之间的依赖关系。实现视图的静态方面由构件图表现；动态方面由交互图、状态图和活动图表现。进程视图，包含了形成系统并发与同步机制的线程和进程。进程视图由动态图和实现图组成。部署视图，部署视图显示系统的物理部署，以及它们之间是如何连接的。UML是一个通用的可视化建模语言，它的

7、使用需要一些工具来支持。Visio提供了一个很好的综合建模平台，可以帮助我们把各种UML元素组织成模型，并且直接产生框架代码。作为Office套件之一，Visio专业版沿袭了微软办公产品的易用性的特点，还可以跟.NET紧密结合，已成为一种功能强大的UML建模工具。我们以坦克分队指控系统软件初始分析阶段为主，用Microsoft Visio专业版的建模工具对软件开发进行建模。从面向对象分析与设计方法考虑，软件建模的一般过程是首先需求分析，第二根据需求开发系统的静态模型，构造系统的体系结构，第三步是开发动态模型，描述系统的行为。2 坦克分队CI系统建模2.1 CI系统体系结构CI系统的体系结构对系

8、统的作战能力和属性进行规范,目的是在用户需求与系统设计之间提供一种无缝连接和转换的机制,以确保所开发的CI系统满足军事需求。CI系统的体系结构开发是CI系统高抽象级的表述系统概念和规范的模型的开发,根据这些模型可以分析所表示的CI系统满足军事需求的程度,同时它也为CI系统的设计奠定了一个坚实的基础。2.2 需求分析下面结合坦克团一次进攻战斗分析描述CI系统的模型。坦克团战斗实例：敌坦克目标进入作战地域后，坦克团某坦克的热像仪、激光测距仪等设备搜索发现目标，如情况紧急，则该坦克车长立即向炮长下达攻击指令，发起攻击，并将攻击情况上报。如情况不紧急，则将目标信息通过电台通信与数据传输设备发送到坦克团

9、前线指挥所及连长、友邻坦克，团指挥所根据一定的作战原则和战术目的并同“陆军作战指挥系统”交换有关数据和信息，向坦克连下达作战命令及目标分配原则，坦克连接受到作战命令后，根据作战原则和敌情进行目标再分配，将目标详细分配情况及作战命令下达到主攻击坦克，主攻击坦克接到命令对目标进行敌友识别后，如是敌则发起攻击，并将攻击情况上报。根据上述战斗实例可知坦克分队指挥控制软件的基本需求是：目标信息的收集和处理；态势的显示、威胁估计等，产生态势、威胁要素信息；决策结果的显示，提出多个备选决策预案，供指挥员选择；生成和下达指挥命令；数据信息传输；CI系统是基于信息的分布式系统。坦克分队指控系统模型省略了很多技术

10、上的细节，只包括指控系统的基本功能。根据需求可以确定系统顶层用例图包括目标搜索、信息传递、指挥控制三个用例和敌坦克、热像仪、团指挥员、连指挥员、电台、武器平台六个角色，用Visio绘制系统的用例图见图1。用例图从外部用户的角度捕获系统、子系统或类的行为，它将系统功能划分为对参与者有用的需求。用例间存在有三种关系：扩展关系（Extend）、包含关系(Include)和泛化关系（Generalization）, 泛化关系用空心三角箭头表示,包含和扩充关系分用原型为include和extend的依赖关系,即虚线箭头表示。参与者与其参与执行的用例之间的通信路径称为关联，用实线表示。 图1 坦克分队CI

11、系统的用例图 图2 坦克分队CI系统的类图2.3 开发建模CI系统理论研究的重要内容之一就是建立系统模型，用以理解、分析、评价和优化系统，指导系统的发展规划及开发。由于指挥控制系统具有对抗性强、实时性强等特点，只有根据模型才能更好地理解CI系统，才能考察系统的静态和动态特性，才能评价和优化系统。对于软件系统有几种建模方法，最普通的两种方法是从算法的角度建模和从面向对象的角度建模。传统的软件开发是从算法的角度进行建模，所有的软件都用过程或函数作为其主要构造块。当需求发生变化以及系统增长时，用这种方法建造的系统模型可复用性差,难以修改和维护。现代软件开发主要采用面向对象的方法进行建模，所有软件系统

12、都用对象或类作为其主要构造块，以更接近人类思维的方式建立问题域模型,是一种科学、高效的建模方法。目前，大多数较先进的软件开发组织已经从分析、设计到编程、测试阶段全面采用面向对象方法，使面向对象无可置疑地成为当前软件领域的主流技术。统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）是当今世界上面向对象系统开发领域最激动人心的工具之一，UML能让系统构造者用标准的、易于理解的方式建立起能够表达出他们想象力的系统蓝图，并且提供一种机制，便于不同的人员之间有效地共享和交流设计结果。因此,我们尝试基于UML开发坦克分队CI系统的静态模型和动态模型。2.31 静态建模UML提供了用

13、例图、类图、包图、对象图、构件图、配置图六种视图来描述系统的结构，这些图构成了UML的静态建模机制。在系统分析阶段进行静态建模时，建立用例图、类图就可描述系统。根据坦克分队CI系统的用例图、作战条令及规程等相关的需求信息,初步确定该系统应主要包括热像仪、指挥控制系统、电台等三个对象类,从而定义了类图的对象层,并确定类的属性和主要操作,以此为基础建立类图，见图2。在类图中建立类之间的各种关联、依赖、泛化、细化关系，并可以根据需要详细设计类的属性参数、方法的参数和方法的返回值。一个系统通常要生成几个类图,有的图显示类及其关系的子集,有的图显示类的子集,还有的图显示类包及包之间的关系。2.32 动态

14、建模类图仅静态地显示了系统中组件和对象之间的关系,为了表现系统中对象之间的交互过程,需建立系统的动态行为模型。系统的动态行为模型由交互图(顺序图和协同图)、状态图、活动图表达,其中活动图和状态图等状态机图侧重于描述对象的动态行为,顺序图和协作图等交互图侧重于描述对象之间的消息传递。根据作战条令、规程等领域知识,以类图为基础,确定系统为完成作战概念图和用例图所描述的作战概念需执行的活动,建立活动图，用Visio绘制系统的活动图见图3。根据活动图可确定坦克分队CI系统各类对象之间的信息流,建立顺序图，用Visio绘制系统的顺序图见图4。图3 坦克分队CI系统的活动图 图4 坦克分队CI系统的顺序图

15、3 结束语统一建模语言UML由于其定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的特点,融合了当前一些面向对象的主要概念和技术,已经成为软件工业界事实上的标准，并且仍在不断发展。本文使用UML对坦克分队CI系统进行建模,适应需求的变化,将复杂的指挥控制系统用可视化图形简单表示出来，支持软件重组复用并且易于维护,极大地提高了软件开发的效率和质量，对CI系统的开发具有一定参考价值。作者简介：徐留平（1971-），男，华南理工大学硕士研究生，研究方向指挥自动化系统建模及仿真研究。参 考 文 献1 何 晶 娄寿春 王 刚 朱法顺基于UML的指挥控制软件开发建模研究J计算机工程与应用，2003,112 Jame

16、s Rumbaugh，Ivar Jacobson，Grade Booch；姚淑珍 等译UML参考手册M机械工业出版社，2001：673 车万方 张风鸣. 基于UML的CI系统的体系结构开发方法J.军事运筹与系统工程,1.4 Hans-Erik Eriksson Maguns Penker Brian Lyons David Fado ；余安萍 俞俊平 等译UML2工具箱M电子工业出版社，2004：5 刘晓华 等编著UML基础及Visio建模M电子工业出版社，20046 施昊华 张朝辉 编著UML面向对象结构设计与应用M国防工业出版社，20037 罗雪山 张维明 等著CI系统建模方法与技术M国防科技大学出版社，20048 车万方 张风鸣 宋志平基于UML的CI系统体系结构的面向对象分析与设计方法J系统工程理论与实践，2003，9 武志强 杨瑞光 田川基于UML的防空CI系统建模J电脑开发与应用，2005,10 James Rumbaugh，Ivar Jacobson，Grade Booch；邵维忠 等译UML用户指南M机械工业出版社，200111 Joseph Schmuller；李虎 赵龙刚 译UML基础、案例与应用M人民邮电出版社，2004