Kuvaustieto-tiedustelutieto on yksi operatiivisesti arvokkaimmista datavirroista nykyaikaisissa puolustusoperaatioissa ja yksi teknisesti haastavimmista jaella koalitioverkkoissa. Ongelma ei ole itse kuvat — nykyaikaiset ISR-alustat tuottavat erinomaisia kuvia — vaan metatiedot, muoto ja kyselyrajapinta, jotka mahdollistavat eri kansallisten järjestelmien käyttäjien löytää, hakea ja tulkita nämä kuvat oikein. STANAG 4559 on olemassa ratkaisemaan juuri tämän ongelman. Sen oikean toteutuksen ymmärtäminen on välttämätöntä kaikille kehitystiimeille, jotka rakentavat kuvauskykyisiä puolustussovelluksia.

Mitä STANAG 4559 standardisoi

STANAG 4559 (NATO Standard Agreement 4559) määrittelee NATO Standard Imagery Library Interface (NSILI) -rajapinnan — standardirajapinnan kuvien ja niihin liittyvien metatietojen kyselyyn ja hakuun NATO-tietojärjestelmien välillä. Se ei standardisoi itse kuvamuotoa (sitä hallitaan STANAG 7023:lla kuvatuotteille ja STANAG 4545:lla NITF-tiedostoille), mutta se standardisoi kyselykielen, metatietoskeeman ja verkkorajapinnan, jonka kautta kuvakuluttajat löytävät ja hakevat tuotteita kuvakirjastoista.

Standardi kattaa neljä ydinkyvykkyyttä: luettelokysely (saatavilla olevien kuvatuotteiden löytäminen), tuotteen haku (kuvatuotteiden ja niihin liittyvien metatietojen lataaminen), pysyvien kyselyjen hallinta (pysyvien kyselyjen rekisteröinti, jotka käynnistävät määriteltyjen kriteerien täyttävien uusien tuotteiden toimituksen niiden saapuessa) ja tilausten hallinta (keräilytehtävien pyytäminen tiettyihin kohteisiin tai kiinnostusalueisiin).

STANAG 4559 toteutetaan palvelurajapintana — nykyisissä painoksissa CORBA (Common Object Request Broker Architecture) -rajapintana ja yhä enemmän RESTful web-palvelurajapintana. Puolustusohjelmistojärjestelmien, jotka tarvitsevat kuvia NATO-kuvakirjastoista tai jotka tarvitsevat omien kuvaholdingien asettamista koalition kumppaneiden saataville, on toteutettava tämä rajapinta.

Standardipainokset ja nykyinen versio

STANAG 4559 on kehittynyt neljän painoksen kautta, joista jokainen on lisännyt kyvykkyyksiä ja käsitellyt koalitioharjoituksissa tunnistettuja toteutusongelmia. Edition 1 (ratifioitu 1997) määritteli perus-CORBA-rajapinnan. Edition 2 lisäsi pysyvät kyselyt ja tilauskyvykkyydet. Edition 3 esitteli merkittäviä metatietoskeeman muutoksia, jotka on sovitettu yhteen nousevien NATO-tiedusteluyhteisön standardien kanssa. Edition 4, tällä hetkellä voimassa oleva standardi, esitteli RESTful web-palvelusidonnat vanhan CORBA-rajapinnan rinnalle, lisäsi tuen videolle ja liikevideolle still-kuvien lisäksi, ja sovitti metatietoskeeman yhteen NATO Core Metadata Standard (NCMS) -standardin kanssa.

Uudessa kehityksessä Edition 4:n REST-rajapinta on vahvasti suositeltavampi kuin CORBA-rajapinta. CORBA on kypsä mutta monimutkainen väliohjelmistoteknologia, joka vaatii erikoisosaamista ja tuo merkittäviä operatiivisia riippuvuuksia (ORB-infrastruktuuri, IOR-hallinta, nimeämispalvelut). REST-rajapinta tarjoaa vastaavan toiminnallisen kyvykkyyden huomattavasti alhaisemmalla toteutuskompleksisuudella ja paremmalla yhteensovittamisella nykyaikaisten kehityskäytäntöjen ja käyttöönottoympäristöjen kanssa.

Kriittinen huomio kehittäjille: Edition 4:n REST-rajapinta ei ole yksinkertainen käännös CORBA-rajapinnasta. Jotkut kyselyoperaatiot, jotka olivat suoraviivaisia CORBA:ssa, on rakenneuudelleen REST-sidonnassa. Lue REST-sidontamäärittely itsenäisesti sen sijaan, että kääntäisit CORBA-dokumentaatiosta.

Ohjelmistototeutus: metatiedot, muoto, kyselyrajapinta

Ydinhaaste STANAG 4559 -toteutuksessa on metatietoskeema. Jokaisella NSILI-yhteensopivan kirjaston kuvatuotteella on oltava metatiedot ilmaistuna NSILI-metatietomallissa — monimutkaisessa skeemassa, jossa on pakollisia ja valinnaisia elementtejä kattaen tuotteen tunnistamisen, keräilygeometrian, sensorin parametrit, sisällön luokituksen ja maantieteellisen kattavuuden.

Pakolliset metatietoelementit sisältävät: tunnisteen (tuote-ID, lähdekirjaston ID), keräilygeometrian (keräilypäivä/aika, sensorin alustan sijainti ja orientaatio keräilyhetkellä, kohtauksen keskipistekordinaatit, kohtauksen kulmapistekordinaatit, maanäytteistämisväli), sensorin parametrit (sensorin tyyppi, spektrikaistanleveydet, tilaerottelutarkkuus) ja sisällön luokituksen (NATO:n turvaluokitusjärjestelmän mukaiset turvallisuusluokitusmerkinnät).

Kyselyrajapinta käyttää Catalog Interchange Format (CIF) -kyselykieltä — SQL-tyyppistä kieltä kyselyjen ilmaisemiseen NSILI-metatietoattribuutteja vastaan. Luettelokyselyn asiakkaan toteuttajan on rakennettava kelvolliset CIF-kyselymerkkijonot, jotka ilmaisevat käyttäjän hakukriteerit (maantieteellinen alue, aikaikkuna, sensorin tyyppi, erottelutarkkuusvaatimukset) ja jäsennettävä rakenteelliset kyselytulokset. NSILI-skeema määrittelee CIF-kyselyissä käytetyt attribuuttimet ja arvotyypit; käytännön vinkki on luoda skeemareferenssiasiakirja Edition 4 -määrittelystä ja käyttää sitä ensisijaisena viitteenä kyselyn rakentamisessa.

REST-rajapinnalle kyselyt ilmaistaan HTTP GET- tai POST-pyyntöinä, joissa CIF-kyselymerkkijonot ovat parametreina. Vastaukset palautetaan JSON- tai XML-muodossa (sisällön neuvottelu on tuettu) NSILI-tulosjoukkomuodossa koodattuina kyselytuloksina. Sivutus on pakollinen suurille tulosjoukoille — toteuttajien ei pidä olettaa, että kaikki tulokset palautetaan yhdessä vastauksessa.

Toteutusansa: NSILI-kyselyjen maantieteellinen rajauslaatikko käyttää geodeettisia koordinaatteja (leveys/pituusaste desimaaliasteina, WGS84-datumi), mutta kunkin tuotteen maantieteellisen kattavuuden metatiedot voivat käyttää erilaisia koordinaattiesityksiä tuotetyypistä ja kuvakirjaston toteutuksesta riippuen. Varmista aina, että koordinaattijärjestelmän käsittely on yhdenmukainen kyselyrajapinnan ja metatietojen jäsentämiskerroksen välillä — koordinaattijärjestelmän epäsopivuudet ovat yleisin virheellisten hakutulosten lähde NSILI-toteutuksissa.

Integraatio COP- ja tiedonsulauttamiskerroksiin

STANAG 4559:n kautta haetut kuvat on viime kädessä integroitava kuluttajasovelluksen yhteiseen operatiiviseen kuvaan tai tiedonsulauttamiskerrokseen. Tässä integraatiossa on kaksi komponenttia: tilarekisteröinti (kuvan sijoittaminen oikein kartalle) ja aikarekisteröinti (kuvan yhdistäminen operatiivisen kuvan oikeaan aikakontekstiin).

Tilarekisteröinti käyttää NSILI-metatietojen kuvan kulmapisteen koordinaatteja tuotteen maantieteellisen laajuuden määrittämiseen. Useimmille ilmakuvauksille tämä on suoraviivaista: kulmapisteet määrittelevät nelikulmion, joka voidaan projisoida kartalle. Vinottaiselle kuvaukselle tai kuvaukselle, jossa on merkittävää maaston vääristymää, vaaditaan ortokorjaus digitaalista korkeusmallia käyttäen ennen kuin kuvat voidaan tarkasti päällekkäistää tasaiselle karttaprojektiolle.

Aikarekisteröinti on operatiivisesti merkittävämpi. NSILI-kirjaston kuvat voivat vaihdella muutamia minuutteja vanhoista päiviä vanhoihin; operatiivinen arvo laskee nopeasti iän myötä. COP-integraatiokerroksen on ilmaistava selkeästi operaattorille näytettävien kuvien keräilyaika, erotettava nykyiset ja historialliset kuvat näytössä ja — pysyvien kyselyn tilausten järjestelmille — annettava visuaalinen tai äänimerkintä, kun uudet kuvat ovat saatavilla seuratusta kiinnostusalueesta.

Tiedonsulauttamissovelluksille NSILI:n kautta haetut kuvat syöttävät hyödyntämistyönkulun: kuva-analyytikot tai tekoälypohjainen objektintunnistusjärjestelmä käsittelee kuvat jälkien, objektintunnistusten tai aktiviteettiarvioiden poimimiseksi, jotka sitten syötetään jäljityksen sulauttamiskerrokseen. Metatieto-linkki johdetusta tiedustelutuotteesta takaisin sen lähdekopiaan — NSILI-tuotetunniste — on säilytettävä sulauttamisketjussa alkuperänjäljityksen ja arvioinnin validoinnin tueksi.