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RUP在DoDAF体系结构中的应用研究

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2004年2月，美国国防部在原有C4ISR体系结构框架的基础上，颁布了《国防部体系结构框架(DoD Architecture Framework，DoDAF)》的1.0版本，用于指导国防指挥控制系统和商业运作过程的体系结构描述[1]。2007年4月和2009年5月，DoDAF的1.5版本和2.0版本[2]相继颁布，使得整个结构框架对C4ISR系统的描述更加准确、细致、全面。

Rational统一过程(Rational Unified Process，RUP)是一种软件工程化过程。它提供了如何在开发组织中严格分配任务的职责和方法。由于RUP为大部分开发过程提供自动化的工具支持,对软件开发过程不同阶段的各种模型(尤其是UML模型)都有着良好的支持，因此本文将RUP的开发思想应用于DoDAF中，对作战活动进行建模。

1 DoDAF体系结构设计方法

1.1 DoDAF设计方法简介

DoDAF 1.5是C4ISR体系结构框架的完善，它超越了仅应用于C4ISR系统的限制，可用于指导国防指挥控制系统和商业运作过程的体系结构描述[3]。DoDAF提出了体系结构描述的三个视图：作战体系结构视图、系统体系结构视图和技术体系结构视图。分别从作战需求、系统实现和技术支持三个方面共同描述系统。三个视图之间的关系如图1所示。

图1 三视图之间的关系

1.2 基于UML的面向对象的方法在DoDAF中的应用

面向对象设计方法是一种围绕真实世界的概念来组成模型的思维方法[4]，其基本思想是对问题空间进行自然分割，以更接近人类的思维方式建立问题域模型，以便对客观实体进行结构和行为模拟，从而使设计的系统尽可能直接地描述现实世界。它是一种自底向上归纳和自顶向下分解相结合的方法[5]。

面向对象的建模语言UML主要包括用例图、静态图、行为图和交互图等几类视图[6-7]。这些视图可以为C4ISR系统体系结构产品的开发提供十分方便的可视化手段。图2给出了UML不同视图在体系结构产品描述中的应用。

图2 UML视图描述体系结构产品

2 C4ISR体系结构开发过程

C4ISR系统的开发是复杂的过程,它的开发必须从系统工程的高度来加以考虑。本文对照DODAF的开发过程，将RUP应用于C4ISR体系结构的开发过程中。

2.1 DODAF体系结构开发过程

DoDAF 1.5中对体系结构的开发过程规定为6 个步骤，如图3所示。

图3 体系结构的开发过程

(1) 确定体系结构的预期用途。在开发体系结构之前要能清晰的描述其预期用途：为什么要开发这个体系结构、各部门将如何按照此结构运行。这个预期也包括体系结构的开发将影响到的部门或系统、如何评判此体系结构是否满足用户需求。

(2) 确定体系结构的范围。体系结构的范围被定义为：确立体系结构深度和广度的边界[1]。它限定了体系结构的开发背景和解决问题的范围。这一步主要是确定体系结构所描述的时间段、地理界线，以及功能和技术限制。

(3) 确定体系结构开发所需的数据。根据每一步操作者的输入，选择操作内容、系统、服务以及技术视图的数据、属性、规则。在这一步骤中需要确定实体数据的细化级别和属性，为第(4)步的收集数据做好准备。

(4) 采集、组织、关联和存储体系结构数据。一旦确定所搜集的数据，体系结构数据将被分类、组织、关联在一个自动的数据库中，以便后期的分析和使用。一旦发现可用的元数据就会立即在DAES(DoD Architecture Registry System，体系结构注册系统)中注册发布。在构造体系结构视图和产品的过程中，需要尽可能参考已有的体系结构资源，节约开发成本避免重复开发。

(5) 为实现体系结构目标进行各种分析。为了确定体系结构数据数据是否满足系统进程的初始运作，需要对数据进行多项分析。为了确认追加的数据是否有利于系统更好的运行，需要将步骤(3)～(5)重复进行，以期取得最优效果。直到获得这一过程的操作用户批准，这一步骤方可完成。

(6) 根据决策者的需求表示各种结果。根据决策者的需求，将系统中的数据、分析结果以不同的方式呈现。DODAF主要是通过体系结构产品和视图来将潜在的数据以不同的视角呈现出来。

2.2 基于RUP的系统开发的步骤

RUP是Rational Rose统一过程的缩写,其中Rational Rose是图形化的OO CASE工具,支持软件系统的面向对象的开发,是目前比较流行的可视化开发工具之一[8]。RUP集中体现了当代软件开发的先进思想,把面向对象的建模与螺旋上升式的开发工程过程相结合,支持团队开发,并且综合了其他的开发技术,对软件系统的开发提供了强有力的支持,为运用面向对象的思想和技术、控制系统的复杂性,提高软件开发效率提供了必要条件[9]。

文章来源：《航空兵器试验靶场》网址: http://www.hkbqzz.cn/qikandaodu/2020/1222/756.html