基于VxWorks的SAR任務(wù)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

唐黎江　劉浩　胥霜霞

【摘 要】本文介紹了VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、SAR任務(wù)管理系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，闡述并分析了SAR任務(wù)管理系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)。根據(jù)SAR任務(wù)管理系統(tǒng)的功能，詳細(xì)介紹了SAR任務(wù)管理系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，給出了軟件設(shè)計(jì)的流程圖，并通過在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用，驗(yàn)證了軟件的可行性、可靠性和實(shí)時(shí)性。

【關(guān)鍵字】vxWorks；SAR；任務(wù)管理

中圖分類號(hào)： TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）14-0045-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.019

Design of Software Structure of SAR Task Management System Base On VxWorks

TANG Li-Jiang LIU Hao XU Shuang-Xia

（CETC No.38 Research Institute， He fei 230031， Anhui， China）

【Abstract】This paper First introduces content of real-time operation system and SAR task managemment system.It explains and analyses the composition and characteristic of SAR task management. On the basis of the properties of function，this paper introduce detailedly the process of the design and the implement of software structure of SAR task managemment system，and software designed process is also given.The application of software in actual system proved the feasibility，reliability and character of real-time.

【Key words】VxWorks； SAR； Task management

0 引言

合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，簡(jiǎn)稱SAR）是一種高分辨率成像雷達(dá)。其高分辨率、一體化的優(yōu)良特性使其被廣泛用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察、資源勘探、環(huán)境監(jiān)察等多種領(lǐng)域，SAR在軍用和民用領(lǐng)域中起著越來(lái)越重要的作用[1]。

SAR任務(wù)管理系統(tǒng)是合成孔徑雷達(dá)任務(wù)執(zhí)行的管理者，是SAR任務(wù)管理和時(shí)序控制的“大腦”。隨著SAR技術(shù)的發(fā)展，對(duì)SAR任務(wù)管理任務(wù)的多樣性、全自動(dòng)化性、可靠性、可擴(kuò)展性等方面提出了更高的要求。本文正是基于SAR任務(wù)管理對(duì)載機(jī)上安裝的多部SAR進(jìn)行統(tǒng)一的任務(wù)管理和控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多部SAR設(shè)備的有效、可靠、獨(dú)立工作。

1 VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)

VxWorks的內(nèi)核Wind是一個(gè)具有較高性能的、標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，其特點(diǎn)為：實(shí)時(shí)多任務(wù)、搶占式任務(wù)調(diào)度等。相對(duì)于其他實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有任務(wù)切換快、實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)[2]。

a）VxWorks系統(tǒng)具有較好的可剪裁的能力，可靈活進(jìn)行資源配置。

b）VxWorks支持動(dòng)態(tài)鏈接下載，方便調(diào)試，縮短了調(diào)試周期。

c）VxWorks具有良好的兼容性。方便移植，縮短了開發(fā)周期。

d）VxWorks是最早兼容POSIX1003.1b標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)之一，同時(shí)也是POSIX組織的主要會(huì)員。

e）VxWorks具有很高的實(shí)時(shí)性。

2 系統(tǒng)功能

SAR任務(wù)管理系統(tǒng)是合成孔徑雷達(dá)任務(wù)執(zhí)行的管理者和控制核心，系統(tǒng)框架如圖1所示。SAR任務(wù)管理系統(tǒng)通過通信處理模塊接收來(lái)自載機(jī)任務(wù)管理系統(tǒng)的人工干預(yù)任務(wù)列表，使用數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)任務(wù)列表內(nèi)容進(jìn)行檢索和處理后，形成SAR任務(wù)管理系統(tǒng)的待處理任務(wù)；接收來(lái)自慣導(dǎo)/GPS系統(tǒng)的信息，使用數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后，一方面將慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入至波束調(diào)度模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)波束的計(jì)算和調(diào)整，另一方面將慣導(dǎo)數(shù)據(jù)輸入至回波參數(shù)中，發(fā)送至信號(hào)處理系統(tǒng)，完成圖像成像和動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)；SAR任務(wù)管理系統(tǒng)根據(jù)待處理的任務(wù)列表，使用任務(wù)管理模塊對(duì)任務(wù)進(jìn)行逐級(jí)分解后執(zhí)行，即向電源系統(tǒng)發(fā)送電源控制參數(shù)，向波束形成系統(tǒng)發(fā)送波束形成控制參數(shù)，向AD采集系統(tǒng)發(fā)送采集控制參數(shù)；在定時(shí)處理模塊中，檢測(cè)波束形成系統(tǒng)、AD采集系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)的BIT信息和狀態(tài)信息，并將BIT信息和狀態(tài)信息組包后發(fā)送至載機(jī)任務(wù)管理系統(tǒng)。中斷處理模塊是指當(dāng)SAR任務(wù)管理系統(tǒng)處于工作態(tài)，波位發(fā)生變化時(shí)，任務(wù)管理系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生波位中斷信號(hào)，根據(jù)中斷信息和波位信息，完成下一波位打碼控制的處理模塊。

3 軟件算法設(shè)計(jì)

基于vxWorks的SAR任務(wù)管理系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件可以分為7個(gè)功能模塊：系統(tǒng)初始化模塊、通信處理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、波束調(diào)度模塊、任務(wù)管理模塊、定時(shí)處理模塊、中斷處理模塊。其中通信處理模塊是用于循環(huán)接收通信鏈路上數(shù)據(jù)的模塊，包括來(lái)自載機(jī)任務(wù)管理系統(tǒng)1553B總線數(shù)據(jù)；來(lái)自慣導(dǎo)/GPS系統(tǒng)的429數(shù)據(jù)；來(lái)自波束形成系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、AD采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)；來(lái)自電源系統(tǒng)的RS422數(shù)據(jù)；中斷處理模塊是響應(yīng)任務(wù)管理系統(tǒng)上的波位中斷信號(hào)而完成波位打碼的模塊；系統(tǒng)初始化模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、波束調(diào)度模塊、任務(wù)管理模塊、定時(shí)處理模塊等5個(gè)模塊在主函數(shù)中，流程圖如圖2所示。

由圖2可以看出，SAR任務(wù)管理系統(tǒng)軟件中的任務(wù)管理模塊是系統(tǒng)的核心模塊，該模塊是完成對(duì)安裝在載機(jī)上的多部SAR待機(jī)態(tài)、工作態(tài)、校正態(tài)、開機(jī)態(tài)、重演態(tài)下的任務(wù)管理，控制任務(wù)管理系統(tǒng)和SAR其他系統(tǒng)協(xié)同工作，產(chǎn)生全機(jī)時(shí)序，共同完成相應(yīng)狀態(tài)下需要完成的任務(wù)。該模塊的處理流程圖如圖3所示[4]。

4 結(jié)論

基于VxWorks系統(tǒng)的SAR任務(wù)管理軟件采用C語(yǔ)言開發(fā)，具有良好的實(shí)時(shí)性。本文設(shè)計(jì)了基于vxWorks實(shí)時(shí)系統(tǒng)同時(shí)完成對(duì)機(jī)載多部SAR的任務(wù)管理，提高了系統(tǒng)開發(fā)效率?；谀K化的編程思想，大大提高了系統(tǒng)的通用性、擴(kuò)展性、可維護(hù)性和可靠性。在預(yù)警雷達(dá)、搜索雷達(dá)等應(yīng)用領(lǐng)域具有可繼承性，避免了重復(fù)勞動(dòng)[5]。

【參考文獻(xiàn)】

[1]方志紅，張長(zhǎng)耀，俞根苗.條帶SAR成像對(duì)偏航角最大誤差要求的理論分析.雷達(dá)科學(xué)與技術(shù).2004.2：33-33

[2]孔祥營(yíng)，柏桂枝.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks及其開發(fā)環(huán)境Torando，中國(guó)電力出版社.

[3]張全周.基于VxWorks的DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用 電力學(xué)報(bào)，2008年12月，第23卷6期.

[4]唐黎江.機(jī)動(dòng)式系留氣球測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)機(jī)械與電子，2013-02-24.

[5]唐黎江.機(jī)載SAR監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2014-01-15.