一种数字化雷达软件构件化设计

文/杨柳 张弛

一种数字化雷达软件构件化设计

文/杨柳 张弛

软件化雷达技术是通过构建开放式的体系结构，通过软件定义、扩展和重构实现雷达系统功能。在软化件雷达开发过程中使用构件，可有效提高雷达的开发效率和软件质量。本文分析了软件构件技术在软件化雷达开发过程中的作用，并以一种数字化雷达为例，对系统进行领域工程建模，生成了软件化雷达体系结构和层次化的软件体系结构，用于指导构件设计与实现。

软件化雷达 软件构件 领域工程

随着雷达行业技术的不断发展，雷达种类不断扩充，不同用途、不同功能的雷达对信号参数有不同的要求，为满足同一种平台下的雷达适应不同环境下对不同属性的目标进行智能化跟踪检测的需要，雷达软件推出了开放式、软件化概念，这就需要搭建一个通用硬件平台，用软件实现不同体制雷达的设计，可以缩短研发时间、减少研发成本、降低开发风险。而满足此条件的软件实现往往工作量巨大，硬件的适配和升级带来的重复开发占据了相当大的设计比重，给测试、维护带来了很大的困难。

软件构件技术可以很好解决这一问题。软件构件是指实现了部分应用功能的应用软件模块，是软件中可以明确辨识的构成成分。软件构件技术是针对某一特定领域的软件开发技术，是系统的、全寿命过程的软件复用技术，软件开发使用构件化技术，将有效提高软件的开发效率、保证软件质量、缩短开发时间、减少开发费用、降低开发风险。

1 雷达软件构件化设计过程

雷达软件构件化设计局限于领域工程内部，在设计过程中，需要对使用技术进行研究、分解和梳理，提炼出可复用构件，并标识出可复用构件的构造、分类和应用，并将这些可复用构件入库，供其他开发人员同步开发或后续开发使用。雷达软件构件化设计过程如图1所示。

下面以一种数字化雷达为例，描述该雷达软件构件化设计方案。

2 雷达软件构件化设计

2.1 需求分析

根据任务定义，该数字化雷达为相控阵雷达，前端为模拟通道，通道源为分布式数字化信源，由于阵元数量庞大，数字波束形成将使用嵌入式实现，无法纳入构件化设计的通用平台，因此，该数字化雷达能够进行构件化设计的部分包括：综合显示、资源调度、信号处理、数据处理、情报处理、智能诊断。

2.2 体系架构设计

结合需求分析结果，该数字化雷达体系结构如图2所示。

依据回波数据的走向划分硬件平台，数字波束形成之前的为非通用平台设备层，之后为通用平台设备层，为构件化设计的主要对象。

2.2.1 设备层

设备层通用处理平台为计算机平台，使用统一的刀片式计算机，搭建计算机阵列，每6块计算机刀片设立一个交换刀片，负责总线级数据的及时交互，每14块刀片设备（含交换刀片）共用2组电源（使用1组备份）。

2.2.2 服务层

服务层主要包括操作系统、中间件、数据库管理系统、基础数据库。

2.2.3 构件层

构件层为应用系统划出的不同粒度的构件单元的组合，主要包括系统层构件、应用层构件、管理层构件、处理构件。上述构件在应用层的组织下，通过配置管理软件，编译并下载到通用处理平台上，实现不同的系统组合功能，也可根据需求及时进行重构，迅速验证系统功能的正确性。

构件组成如图3所示。

2.2.4 应用层

应用层为基于构件基线软件开发的产品，主要包括： 综合显示、资源调度、信号处理、数据处理、情报处理、智能诊断。

3 结束语

软件化雷达技术的引入，使当代雷达系统进入了以软件技术为核心的发展阶段，软件层次架构的选用、可复用构件的设计都是雷达软件化的重要内容。本文以一种数字化雷达为例，描述了其分层软件构件设计方式，通过设备驱动、操作系统、中间件等软件基础层隔离雷达系统软件与硬件平台的耦合关系，实现系统软件在跨平台时的代码级重用。该方法目前已经在该型号雷达上使用，后续研发雷达借用了其体系架构和部分经过严格测试的构件，有效提高了软件质量和研发效率。

图1：雷达软件构件化设计过程

图2：雷达体系结构

图3：构件组成

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作者单位 荆州南湖机械股份有限公司 湖北省荆州市434000