军事信息系统体系结构描述了系统部件组成及它们之间的关系，是各组成系统设计的原则和随时间演化的指南。军事信息系统体系结构的设计成果对其后续的运行、演化、集成具有重要的指导作用。当前在体系结构设计和开发相关研究中更偏向从构建规范的产品出发，研究如何构建和描述具有一致性的体系结构设计数据和产品。由于整个体系结构设计方面仍缺少对具体设计过程的技术支持，导致难以有效保证体系结构数据和产品等设计成果在具体问题背景下的实用性，严重影响了体系结构设计方案在实际应用中的质量。为有效保证体系结构设计方案的实用性，并为设计人员提供构建体系结构设计方案的方法支持，本文提出了基于数据元模型的体系结构优化设计方法，在已有体系结构设计方法和设计过程中加入最优化考虑和定量化的决策支持。通过分析体系结构数据元模型中数据之间的关系，探索了体系结构优化设计的一般过程，着重研究了体系结构设计过程中几类典型问题的优化设计方法。论文的主要工作和创新点包括：　　（1）提出了基于数据元模型的体系结构优化设计框架　　DoDAF2.0、MoDAF1.2、NAF3.0等最新体系结构框架通过数据元模型及其之间的关系描述了体系结构数据之间的逻辑关系，但对体系结构数据之间内在的逻辑关系缺乏深入的分析，难以指导体系结构数据的优化设计。分析了体系结构数据元模型中数据之间的关系，确定了可以进行优化设计的体系结构数据和产品，明确了优化设计的原则、优化设计的参考资源、优化设计的过程、各优化设计内容的影响因素等，形成了一套体系结构优化设计的理论框架。基于数据元模型的体系结构六步开发步骤的细化分析，提出了体系结构优化设计的基本过程，在该优化设计过程中重点突出了需要进行优化设计的数据。其中，任务—服务—系统的优化设计思路体现了作战任务如何实现的过程，是实现体系结构设计目标的关键。由此提出了体系结构优化设计过程中的三个关键问题，包括：作战视图中作战活动流程的优化设计、作战活动映射到服务的优化设计和服务映射到系统的优化设计。　　（2）研究了作战活动流程的优化设计方法　　基于体系结构的活动类数据元模型中数据之间的关系分析，提出了作战活动流程优化设计中的三个问题，包括作战活动分解、作战活动流程的生成和作战活动流程优化问题。针对作战活动分解问题，提出了几种典型的任务分解原则、方法和步骤；对作战活动流程中作战活动相关因素进行了分析，综合考虑了状态条件、资源、不确定性对方案生成的影响，建立了基于对象Petri网的作战活动流程生成问题的描述机制和生成过程；研究了作战活动流程的优化目标，综合考虑了时间、成功率和费用三方面的因素，研究通过仿真方法获取时间和成功率的方法，提出了对初始作战活动流程设计方案优化的三种手段和优化过程。　　（3）研究了作战流程映射到服务的优化设计方法　　以作战活动流程的优化设计结果为前提，基于服务相关的数据元模型中数据之间的关系分析，提出了服务相关数据优化设计的首要问题是作战活动到服务的映射问题。研究了作战活动映射到服务优化设计中的三类子问题，包括服务发现、服务流程生成和服务组合优化问题。针对服务发现的问题，结合作战活动到作战节点的映射结果，提出了基于语义关系矩阵和模拟退火算法的服务发现方法，综合考虑了内聚度、耦合度、粒度、可维护性和可重用性对服务发现的影响；针对服务流程生成的问题，基于服务发现的结果和作战活动流程的设计结果，提出了服务流程的自动化生成过程；针对服务组合优化问题，在服务发现的结果和服务流程的基础上，建立了服务组合优化设计的数学模型，综合考虑了费用、时间、成功率、可用性和安全性的质量属性的约束，提出了基于IGA算法服务实例的组合优化方法，以最终支持完成服务实例到作战活动的优化配置。　　（4）研究了服务映射到系统的优化设计方法　　在分析系统相关数据元模型中数据之间关系的基础上，提出了系统类数据优化设计的首要问题是服务到系统的映射的设计问题。以作战活动到服务的映射关系为已知条件，建立了服务映射到系统优化设计问题的数学模型，研究了系统完成服务的时间、系统执行服务的成功率、系统的结构变动代价三类约束条件的计算方法。对比研究了将遗传算法、粒子群算法和启发式算法应用于该问题的搜索方法，基于实验分析的结果，提出了服务映射到系统的优化设计的HPSO算法。　　（5）研究了岸防作战体系结构优化设计的案例　　结合岸防作战体系结构的设计过程，提出了设计该体系结构设计方案所需的基于DoDAF2.0裁剪的体系结构数据和产品。应用了本文提出的相关问题的优化设计方法，分别研究了体系结构在作战活动流程、作战活动映射到服务、服务映射到系统的设计过程和相关问题。最后分别构建了作战活动流程、作战活动映射到服务、服务映射到系统相关的体系结构物理数据和相关体系结构产品。　　综上所述，本文针对体系结构设计领域中的问题，结合以数据为中心的思想，提出了军事信息系统体系结构优化设计的过程和方法。以作战任务—服务—系统的实现过程为主线，重点研究了优化设计中作战活动流程、作战活动到服务的映射及服务到系统的映射三类问题的优化设计方法，对未来网络化作战军事信息系统的设计与应用具有一定的理论价值和应用价值。