基于嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術的雷達系統(tǒng)軟件的設計

吳雙彤　劉兆華

摘 要

伴隨著科學技術快速發(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，嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術在雷達系統(tǒng)內應用，對于現(xiàn)代雷達設計十分必要，能夠顯著提高雷達系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面的性能。正是由于嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術在實際應用中所具有的優(yōu)勢，所以本文就基于嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術，對于雷達系統(tǒng)軟件設計進行研究分析。

【關鍵詞】嵌入式計算機 網(wǎng)絡技術 雷達系統(tǒng) 軟件 設計

在傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)內，由于雷達在實際運行過程中所需要處理數(shù)據(jù)量十分龐大，并且人們對于雷達系統(tǒng)實時性提出了較高的要求，雷達系統(tǒng)主要功能都是通過硬件所落實。但是由于技術上面的限制，雷達系統(tǒng)軟件設計水平較低，整體結構較為復雜，成本高昂，在后期維護上面難以較高。所以將嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術應用到雷達系統(tǒng)軟件內，簡化雷達系統(tǒng)軟件結構，提高雷達系統(tǒng)應用性能。

1 嵌入式實時操作系統(tǒng)的必要性

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

2 雷達軟件系統(tǒng)設計

根據(jù)網(wǎng)絡技術與計算機所具有的結構體系，在對于雷達軟件設計中，需要保證雷達結構開放式，將而方便操作，取得良好的成果。嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術在實際應用過程中，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。在保證質量的情況系，最大程度應用集成化產(chǎn)品，也就是COTS技術，這樣能夠有效縮短雷達系統(tǒng)軟件設計之間，為產(chǎn)品后期維護奠定良好的基礎，根據(jù)軟件工程對于雷達系統(tǒng)軟件進行設計及管理，充分發(fā)揮出嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術所具有的作用，保證雷達系統(tǒng)軟件質量及性能。

2.1 開放式的對等網(wǎng)絡體系結構

雷達系統(tǒng)內各各模塊在與計算機連接中，都是通過終端機的方式，與高速網(wǎng)絡交換進行連接，形成一個對等的網(wǎng)絡結構。對等網(wǎng)絡結構最為顯著特征為：雷達系統(tǒng)內每一個模塊之間都是通過IP協(xié)議進行連接，相互平等，并且每一個模塊在實際運行中不僅僅可以承當客戶機，還可以充當服務器，結構較為簡單，在擴充及級聯(lián)上面更加方便。應用對等網(wǎng)絡結構，網(wǎng)絡結構內通信都是通過并行，也就是所兩個計算機在進行信息傳輸過程中，其他計算機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系統(tǒng)信息傳輸性能。

2.2 軟件模塊劃分

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

2.3 開發(fā)環(huán)境的選擇

現(xiàn)階段，軍事嵌入式計算機內所應用的CPU為X86系列芯片，該系列芯片在計算機上面應用，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。雷達系統(tǒng)軟件在操作過程中是根據(jù)微內核，按照嵌入式計算機結構進行設計，這樣能夠有效保證設計完畢的雷達系統(tǒng)軟件能夠在所有計算機平臺上面應用，擁有專業(yè)第三方的軟件或者是硬件資源作為保證。雷達系統(tǒng)軟件還需要具有完善的IP機制，這樣才能夠讓雷達系統(tǒng)軟件能夠真正在不同計算機系統(tǒng)內操作，充分利用網(wǎng)絡通信所具有的優(yōu)勢。雷達系統(tǒng)軟件設計的主要目的就是提高雷達系統(tǒng)性能，所以雷達系統(tǒng)軟件在實際設計過程中，需要將各種應用的目標因素全部考慮在內。

2.3.1 硬件環(huán)境

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

2.3.2 多進程并發(fā)運行

正常情況下，計算機一個節(jié)點在實際運行過程中就能夠完成多項任務，這就需要雷電系統(tǒng)軟件在設計過程中應用多進程技術，對于不同類別任務所具有的等級進行設計，正常情況下，雷達系統(tǒng)軟件主要具有四個進程。，分別是守護進程、接收網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進程、發(fā)送網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進程及多個中斷處理進程。

2.4 網(wǎng)絡通信

嵌入式計算機及網(wǎng)絡技術在雷達系統(tǒng)軟件設計內應用，為了能夠提高雷達系統(tǒng)軟件通信實時性，不會受到計算機內某一個故障所造成的影響，所以選擇了UDP協(xié)議，該協(xié)議在實際應用中并不需要握手連接，進而能夠有效保證組播方式，特別適合在實時類數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內應用。雷達系統(tǒng)軟件在傳輸數(shù)據(jù)信息過程中，計算機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)絡管理器所能夠提供的一種手段，在實際應用中能夠有效對于信息或者是信號進行提交。雷達系統(tǒng)軟件內發(fā)送進程只要創(chuàng)建虛擬電路，虛擬電路在創(chuàng)建中主要是通過函數(shù)關系所完成，該函數(shù)關系在實際應用中不僅僅能夠創(chuàng)建虛擬電路，還能夠創(chuàng)建虛擬進程標識，兩個節(jié)點在之間就可以通過進程進行信息數(shù)據(jù)傳輸。

3 結論

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

參考文獻

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作者單位

北京交通大學 北京市 100044