一種數字化雷達軟件構件化設計

文/楊柳 張弛

一種數字化雷達軟件構件化設計

文/楊柳 張弛

軟件化雷達技術是通過構建開放式的體系結構，通過軟件定義、擴展和重構實現雷達系統功能。在軟化件雷達開發過程中使用構件，可有效提高雷達的開發效率和軟件質量。本文分析了軟件構件技術在軟件化雷達開發過程中的作用，并以一種數字化雷達為例，對系統進行領域工程建模，生成了軟件化雷達體系結構和層次化的軟件體系結構，用于指導構件設計與實現。

軟件化雷達 軟件構件 領域工程

隨著雷達行業技術的不斷發展，雷達種類不斷擴充，不同用途、不同功能的雷達對信號參數有不同的要求，為滿足同一種平臺下的雷達適應不同環境下對不同屬性的目標進行智能化跟蹤檢測的需要，雷達軟件推出了開放式、軟件化概念，這就需要搭建一個通用硬件平臺，用軟件實現不同體制雷達的設計，可以縮短研發時間、減少研發成本、降低開發風險。而滿足此條件的軟件實現往往工作量巨大，硬件的適配和升級帶來的重復開發占據了相當大的設計比重，給測試、維護帶來了很大的困難。

軟件構件技術可以很好解決這一問題。軟件構件是指實現了部分應用功能的應用軟件模塊，是軟件中可以明確辨識的構成成分。軟件構件技術是針對某一特定領域的軟件開發技術，是系統的、全壽命過程的軟件復用技術，軟件開發使用構件化技術，將有效提高軟件的開發效率、保證軟件質量、縮短開發時間、減少開發費用、降低開發風險。

1 雷達軟件構件化設計過程

雷達軟件構件化設計局限于領域工程內部，在設計過程中，需要對使用技術進行研究、分解和梳理，提煉出可復用構件，并標識出可復用構件的構造、分類和應用，并將這些可復用構件入庫，供其他開發人員同步開發或后續開發使用。雷達軟件構件化設計過程如圖1所示。

下面以一種數字化雷達為例，描述該雷達軟件構件化設計方案。

2 雷達軟件構件化設計

2.1 需求分析

根據任務定義，該數字化雷達為相控陣雷達，前端為模擬通道，通道源為分布式數字化信源，由于陣元數量龐大，數字波束形成將使用嵌入式實現，無法納入構件化設計的通用平臺，因此，該數字化雷達能夠進行構件化設計的部分包括：綜合顯示、資源調度、信號處理、數據處理、情報處理、智能診斷。

2.2 體系架構設計

結合需求分析結果，該數字化雷達體系結構如圖2所示。

依據回波數據的走向劃分硬件平臺，數字波束形成之前的為非通用平臺設備層，之后為通用平臺設備層，為構件化設計的主要對象。

2.2.1 設備層

設備層通用處理平臺為計算機平臺，使用統一的刀片式計算機，搭建計算機陣列，每6塊計算機刀片設立一個交換刀片，負責總線級數據的及時交互，每14塊刀片設備（含交換刀片）共用2組電源（使用1組備份）。

2.2.2 服務層

服務層主要包括操作系統、中間件、數據庫管理系統、基礎數據庫。

2.2.3 構件層

構件層為應用系統劃出的不同粒度的構件單元的組合，主要包括系統層構件、應用層構件、管理層構件、處理構件。上述構件在應用層的組織下，通過配置管理軟件，編譯并下載到通用處理平臺上，實現不同的系統組合功能，也可根據需求及時進行重構，迅速驗證系統功能的正確性。

構件組成如圖3所示。

2.2.4 應用層

應用層為基于構件基線軟件開發的產品，主要包括： 綜合顯示、資源調度、信號處理、數據處理、情報處理、智能診斷。

3 結束語

軟件化雷達技術的引入，使當代雷達系統進入了以軟件技術為核心的發展階段，軟件層次架構的選用、可復用構件的設計都是雷達軟件化的重要內容。本文以一種數字化雷達為例，描述了其分層軟件構件設計方式，通過設備驅動、操作系統、中間件等軟件基礎層隔離雷達系統軟件與硬件平臺的耦合關系，實現系統軟件在跨平臺時的代碼級重用。該方法目前已經在該型號雷達上使用，后續研發雷達借用了其體系架構和部分經過嚴格測試的構件，有效提高了軟件質量和研發效率。

圖1：雷達軟件構件化設計過程

圖2：雷達體系結構

圖3：構件組成

[1]梁劍.數字化雷達及其發展[J].雷達科學與技術,2008,6(06)：406410.

[2]夏棟,察豪,張偉.基于軟件產品線技術的軟件雷達[J].現代雷達,2012,34(04)：32-35．

[3]張友生,李雄.軟件體系結構原理、方法與實現[M].北京：清華大學出版社,2009.

[4]SKOLNIKMI.雷達手冊[M].北京：電子工業出版社,2010.

[5]吳曼青.數字陣列雷達的發展與構想[J].雷達科學與技術,2008,6(06)：401405.

作者單位 荊州南湖機械股份有限公司 湖北省荊州市434000