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网游之星际帝国:一种基于通用平台处理后端的软件化雷达

时间: 2019-03-12阅读:

摘要 本文介绍了一种基于通用平台处理后端的软件化雷达,该雷达采用开放式系统架构,以标准化、模块化、数字化的硬件平台为基础,可实现硬件资源的重组和处理能力的灵活扩展,支持符合标准规范的硬件平台进行替换和升级;采用中间件技术实现底层硬件和上层应用软件的解耦,支持软件化开发模式,结合系统的参数化设计,可实现灵活的功能定义、资源配置、模式扩展和性能提升。

【关键词】软件化雷达 开放式体系架构 通用处理平台

软件化雷达可定义为基于开放式体系架构,采用标准化、模块化和数字化硬件平台的新一代雷达系统,系统软件与硬件解耦,以软件技术灵活地实现雷达系统的功能扩展、重构和性能提升。

软件化雷达的发展与当前雷达系统的军事应用需求背景、相关支撑技术的发展背景密切相关。根据软件化雷达的概念内涵,应具有如下特点:

(1)系统采用开放式体系架构;

(2)系统引入标准化、模块化和数字化设计技术;

(3)系统软硬件设计解耦;

(4)以软件技术为核心,面向实际需求。

1 系统技术架构

本型基于通用平台处理后端的软件化雷达技术架构主要包括三层:平台层、服务层、应用层。

1.1 平台层

1.1.1 数字阵列天线

雷达天线采用单元级数字固态有源相控阵体制,数字T/R组件、频率源均采用模块化设计,可以最大限度地保证模块间的互换性,也便于进行积木式拼装来实现阵面规模的扩展升级。同时天线工作孔径、极化方式、工作频率、波形、系统时序和波位等均可通过参数化设计灵活定义,支持阵面资源重构。

1.1.2 通用处理平台

雷达信息处理系统采用开放式通用信息处理平台,按照标准化、通用化、可扩展、可重构的设计思路,将信息处理平台分为计算、存储、交换、接口等通用功能刀片,计算节点的拓扑结构灵活可变,可根据功能需求进行定义和重构,支持应用构件功能的灵活部署,实现系统的高可靠高可用。

1.1.3 基础软件

基础软件主要包括操作系统和驱动。操作系统为上层处理提供中文化的操作系统环境和常用图形管理工具,提供完善的系统服务和网络服务;驱动为用于处理、通信的外围设备提供相应的驱动接口。

1.2 服务层

雷达操作环境是雷达运行调度中心,为应用提供统一的接口和环境,雷达操作环境包括系统管理、中间件等部分。

1.3 应用层

应用层负责完成信号处理、数据处理、显示控制等系统功能,采用构件化设计,主要包括系统构件、应用构件、计算构件三类,通过将不同功能的软件构件组合化应用,灵活的实现系统功能定义,资源配置和模式扩展。

2 功能重构及扩展升级

传统雷达系统采用“以硬件技术为核心,面向专用功能”的研发模式,是一种自上而下的串行研发模式,存在各环节耦合性强,研制周期长、新技术更新慢等问题。同时,由于雷达型号种类繁多,各类型号间硬件无法兼容,升级、维护困难。

本雷达系统采用层次化架构,顶层应用软件与底层硬件通过中间层实现软硬件解耦。硬件平台进行数字化、模块化设计,软件平台进行参数化设计,在硬件的标准化、通用化的基础之上对软件的规范化作出约束,进而通过硬件模块、软件构件的积木式拼接形成开放式的平台,使得系统具备重构、扩展的能力,系统升级维护更为容易,且能够支持系统对用户方动态变化的需求进行及时响应,也可以支持不同层级新技术的及时应用。

2.1 参数化功能重构

参数化功能重构是指雷达在特定工作模式下功能和性能参数的重构,不会发生大规模的软硬件资源更改、重組,只需要明确功能需求,通过参数装订即可实现。

本雷达根据其面临的作战任务、作战环境、目标特性等在参数数据库中预先存储多种典型参数模板,工作时雷达参数管理软件从参数数据库中提取典型参数对雷达工作状态进行初始化,使用过程中对雷达性能进行评估分析,对雷达参数进行优化调整并更新参数数据库,从而达到提高雷达探测性能、适应阵地环境及提高抗干扰能力的目的。

2.2 软硬件系统扩展升级

软硬件系统扩展升级是指作战任务变化引起功能需求改变或者系统性能提升,要求在系统层面上对软硬件资源进行升级、重组或增减,需要重新构建并生成应用软件,改变系统硬件结构、扩展系统硬件规模或更换各硬件部件。

本雷达的软件系统采用构件化的设计思路,研制形成应用构件库,根据不同的应用服务需求,从构件库中选择应用构件,经过组装后形成相应的应用软件。

软件的扩展升级分为软件构件组成的增减、重组和软件构件的功能更新两类。软件构件的增减和重组一般根据新的功能需求,确定使用的构件类型和数量,形成构件装配配置文件,由配置解析模块完成配置文件解析,然后通过构件连接管理模块负责建立构件间的端口连接。软件构件版本的更新一般是根据用户在操作过程中提出的使用需求进行软件友好性方面的完善以及因构件级新技术新算法的应用而要求的功能升级。当系统级的新技术新算法应用时,不仅会要求相应的构件完成升级,可能还会要求构件间的互联关系进行重组。

本雷达可扩展升级的硬件资源主要前端收发硬件和后端处理硬件两部分。

前端数字阵列天线采用单元级数字固态有源相控阵体制,数字T/R组件为我单位自研的成熟模块化产品,各组件间的电气接口规范统一,保证了组件间的互换性,即插即用,一方面为维护保养提供便利,另一方面支持使用积木式替换、拼装实现系统性能的升级和系统规模的扩展。后端处理硬件则主要是由购买的通用化处理组合搭建的信息处理和计算平台。各通用化处理组合间采用标准化的总线和协议实现各计算节点的互联,从而构建成开放式的处理架构,各计算节点的增减以及拓扑结构根据处理和计算要求灵活可变。

3 结束语

本型基于通用平台处理后端的软件化雷达经过科学、合理的软件化设计,采用了分层设计的系统架构(硬件、软件、操作环境)、开放式标准化的接口数据传输协议、积木式模块化的阵列天线设计、上海柏飞公司的通用化信息处理平台、精细参数化设计等技术手段,软硬件资源分配合理,充分体现了“软件化雷达”的设计理念,能比较方便地进行功能扩展和升级,满足雷达装备多功能、多任务、综合化的应用需求。

参考文献

[1]汤俊,吴洪,魏鲲鹏.“软件化雷达”技术研究[J].雷达学报,2015.

[2]刘凤.基于软件构建技术的软件化雷达[J].现代雷达,2016.8(05):12-15.

[3]郑渝,唐诚虎,王德生,基于帧结构的雷达终端软件化的解决方案[J].计算机工程与应用,2003 (09):220-222.

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