吳雙彤　劉兆華

摘 要

伴隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，軍事對于雷電在數(shù)量方面所具有的能力提出了更高的要求，嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用，對于現(xiàn)代雷達(dá)設(shè)計十分必要，能夠顯著提高雷達(dá)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面的性能。正是由于嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中所具有的優(yōu)勢，所以本文就基于嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對于雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】嵌入式計算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 雷達(dá)系統(tǒng) 軟件 設(shè)計

在傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)，由于雷達(dá)在實(shí)際運(yùn)行過程中所需要處理數(shù)據(jù)量十分龐大，并且人們對于雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時性提出了較高的要求，雷達(dá)系統(tǒng)主要功能都是通過硬件所落實(shí)。但是由于技術(shù)上面的限制，雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計水平較低，整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本高昂，在后期維護(hù)上面難以較高。所以將嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到雷達(dá)系統(tǒng)軟件內(nèi)，簡化雷達(dá)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，提高雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用性能。

1 嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)的必要性

現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中不僅僅需要較大的容量，還需要高速度的轉(zhuǎn)換，計算機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中，正好能夠滿足雷達(dá)系統(tǒng)的實(shí)際需求，提高雷達(dá)系統(tǒng)初級信息速度，同時雷達(dá)系統(tǒng)還能夠具有I/O能力，滿足人們對于雷達(dá)系統(tǒng)信息處理時間上面的要求。但是由于DOS及WINDOWS在實(shí)際應(yīng)用中具有一定局限性，無法滿足嵌入式系統(tǒng)的需求。伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中具備良好的硬件環(huán)境，在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用，功能及復(fù)雜性能夠有效提高，軟件設(shè)計能夠及時更新，取得了良好的成果。

2 雷達(dá)軟件系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機(jī)所具有的結(jié)構(gòu)體系，在對于雷達(dá)軟件設(shè)計中，需要保證雷達(dá)結(jié)構(gòu)開放式，將而方便操作，取得良好的成果。嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，能夠有效提高雷電系統(tǒng)子對于信息處理及軟件穩(wěn)定等方面的能力。在保證質(zhì)量的情況系，最大程度應(yīng)用集成化產(chǎn)品，也就是COTS技術(shù)，這樣能夠有效縮短雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計之間，為產(chǎn)品后期維護(hù)奠定良好的基礎(chǔ)，根據(jù)軟件工程對于雷達(dá)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計及管理，充分發(fā)揮出嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所具有的作用，保證雷達(dá)系統(tǒng)軟件質(zhì)量及性能。

2.1 開放式的對等網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)各各模塊在與計算機(jī)連接中，都是通過終端機(jī)的方式，與高速網(wǎng)絡(luò)交換進(jìn)行連接，形成一個對等的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最為顯著特征為：雷達(dá)系統(tǒng)內(nèi)每一個模塊之間都是通過IP協(xié)議進(jìn)行連接，相互平等，并且每一個模塊在實(shí)際運(yùn)行中不僅僅可以承當(dāng)客戶機(jī)，還可以充當(dāng)服務(wù)器，結(jié)構(gòu)較為簡單，在擴(kuò)充及級聯(lián)上面更加方便。應(yīng)用對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)通信都是通過并行，也就是所兩個計算機(jī)在進(jìn)行信息傳輸過程中，其他計算機(jī)之間的信息傳輸并不會受到任何影響，這樣能夠顯著提高雷達(dá)系統(tǒng)信息傳輸性能。

2.2 軟件模塊劃分

雷達(dá)系統(tǒng)軟件所應(yīng)用的設(shè)計方法為自上向下的方式，在對于系統(tǒng)設(shè)計過程中應(yīng)用DARTS設(shè)計方法，該方法借鑒并行處理的特征，特別適合在對于大數(shù)據(jù)處理上面所應(yīng)用。

2.3 開發(fā)環(huán)境的選擇

現(xiàn)階段，軍事嵌入式計算機(jī)內(nèi)所應(yīng)用的CPU為X86系列芯片，該系列芯片在計算機(jī)上面應(yīng)用，在軟件、硬件及人才資源上面具有十分顯著的優(yōu)勢，并且價格較低。雷達(dá)系統(tǒng)軟件在操作過程中是根據(jù)微內(nèi)核，按照嵌入式計算機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，這樣能夠有效保證設(shè)計完畢的雷達(dá)系統(tǒng)軟件能夠在所有計算機(jī)平臺上面應(yīng)用，擁有專業(yè)第三方的軟件或者是硬件資源作為保證。雷達(dá)系統(tǒng)軟件還需要具有完善的IP機(jī)制，這樣才能夠讓雷達(dá)系統(tǒng)軟件能夠真正在不同計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)操作，充分利用網(wǎng)絡(luò)通信所具有的優(yōu)勢。雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計的主要目的就是提高雷達(dá)系統(tǒng)性能，所以雷達(dá)系統(tǒng)軟件在實(shí)際設(shè)計過程中，需要將各種應(yīng)用的目標(biāo)因素全部考慮在內(nèi)。

2.3.1 硬件環(huán)境

嵌入式計算機(jī)類別較多，其中PC104計算機(jī)所具有的類別較多，并且生產(chǎn)企業(yè)多，軟件數(shù)量十分豐富，所以雷達(dá)系統(tǒng)軟件在設(shè)計過程中，就選擇該計算機(jī)作為硬件基礎(chǔ)。

2.3.2 多進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行

正常情況下，計算機(jī)一個節(jié)點(diǎn)在實(shí)際運(yùn)行過程中就能夠完成多項(xiàng)任務(wù)，這就需要雷電系統(tǒng)軟件在設(shè)計過程中應(yīng)用多進(jìn)程技術(shù)，對于不同類別任務(wù)所具有的等級進(jìn)行設(shè)計，正常情況下，雷達(dá)系統(tǒng)軟件主要具有四個進(jìn)程。，分別是守護(hù)進(jìn)程、接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)程、發(fā)送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)程及多個中斷處理進(jìn)程。

2.4 網(wǎng)絡(luò)通信

嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計內(nèi)應(yīng)用，為了能夠提高雷達(dá)系統(tǒng)軟件通信實(shí)時性，不會受到計算機(jī)內(nèi)某一個故障所造成的影響，所以選擇了UDP協(xié)議，該協(xié)議在實(shí)際應(yīng)用中并不需要握手連接，進(jìn)而能夠有效保證組播方式，特別適合在實(shí)時類數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用。雷達(dá)系統(tǒng)軟件在傳輸數(shù)據(jù)信息過程中，計算機(jī)之間需要具有確定收到信息的功能，這樣能夠有效保證雷達(dá)系統(tǒng)軟件所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息安全。虛擬電路是網(wǎng)絡(luò)管理器所能夠提供的一種手段，在實(shí)際應(yīng)用中能夠有效對于信息或者是信號進(jìn)行提交。雷達(dá)系統(tǒng)軟件內(nèi)發(fā)送進(jìn)程只要創(chuàng)建虛擬電路，虛擬電路在創(chuàng)建中主要是通過函數(shù)關(guān)系所完成，該函數(shù)關(guān)系在實(shí)際應(yīng)用中不僅僅能夠創(chuàng)建虛擬電路，還能夠創(chuàng)建虛擬進(jìn)程標(biāo)識，兩個節(jié)點(diǎn)在之間就可以通過進(jìn)程進(jìn)行信息數(shù)據(jù)傳輸。

3 結(jié)論

基于嵌入式計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對于雷達(dá)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計，不僅僅能夠有效提高雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計質(zhì)量，還能夠有效保證雷達(dá)系統(tǒng)軟件在實(shí)際運(yùn)行過程中所具有的性能，簡化接口，在實(shí)際應(yīng)用中能夠得到更多廠家在技術(shù)等方面的支持，不斷對于雷達(dá)系統(tǒng)軟件進(jìn)行更新，這樣能夠有效延長雷達(dá)系統(tǒng)軟件應(yīng)用壽命，維修人員在后期對于雷達(dá)系統(tǒng)軟件維修也更加方方面，降低雷達(dá)系統(tǒng)軟件所需要的成本，提高雷達(dá)系統(tǒng)軟件設(shè)計質(zhì)量。

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作者單位

北京交通大學(xué) 北京市 100044