COMET方法在數據鏈系統(tǒng)中的應用研究

摘 要:為了實現標準模型化，首次將COMET方法應用到數據鏈系統(tǒng)控制中心的軟件設計中，通過借助UML表示法對系統(tǒng)設計的需求、分析，在設計各階段進行標準建模，并采用分布式軟件體系結構構建控制中心的分析模型。采用COMET方法，可有效提高數據鏈控制中心的升級擴充性，并為今后設計高度迭代、實時高效的數據鏈系統(tǒng)軟件提供理論基礎和方法依據。關鍵詞:COMET方法; 數據鏈系統(tǒng); 標準模型; UML

中圖分類號:TN919-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0037-03

Application of COMET in Data Link System

MAO Hong-qing

(Southwest China Institute of Electronic Technology， Chengdu 610036， China)

Abstract: The COMET method is applied in the software design of data link system control center to achieve the standard modeling. The requirement， analysis and design of the system design are made a standard modeling through UML， and the distributed software architecture is adopted to construct the analytical model of control center. By introducing COMET method， the upgrade and extension ability of the system can be improved significantly， the theoretical basis is provided for the future highly-iterative and real-time data link system software design

Keywords: COMET; data link system; standard model; UML

0 引 言

隨著無線數據通信技術和戰(zhàn)術數據鏈[1]的發(fā)展，高效、實時、安全、可靠的數據鏈[2]系統(tǒng)建設也越來越被各國軍方所重視。近年來，美軍以“網絡中心戰(zhàn)”思想為指導，綜合多種通信手段和戰(zhàn)略、戰(zhàn)術數據鏈進行了機載數據鏈系統(tǒng)的建設，以滿足地空和空空平臺間對指令信息、態(tài)勢信息傳輸的需求。數據鏈系統(tǒng)體系龐大而復雜，由分布在不同區(qū)域、完成不同功能的物理節(jié)點構成[3]。

目前，國外數據鏈系統(tǒng)的設計已經逐漸采用模型化的方法[4]，國內目前還停留在基于過程的設計方法中，無法滿足日益增加的需求，且升級擴充性較差。本文以數據鏈系統(tǒng)的控制中心節(jié)點為研究對象，首次引入COMET(concurrent object modeling and architectural design method)方法，分析數據鏈控制中心節(jié)點的軟件特點，構建高效可擴展的軟件體系。

1 COMET方法

COMET方法是一種針對分布、實時應用的方法。COMET所使用的表示法是統(tǒng)一建模語言UML[6]，并僅使用特別有用的方面。在圖形方面，COMET方法僅使用UML圖中的用例圖、類圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、順序圖、部署圖。

COMET面向對象的軟件生命周期是圍繞用例(Use Case )概念的、高度迭代的軟件開發(fā)過程。根據行為者和用例定義系統(tǒng)的功能需求，每一個用例都定義了一個或者多個行為者與系統(tǒng)之間的交互序列。圖1展示了完全的COMET面向對象軟件生命周期模型。

(1) 在需求建模階段進行用例模型開發(fā)。以行為者和用例定義系統(tǒng)的功能需求，可以把整個系統(tǒng)作為黑箱進行建模。

(2) 在分析建模階段進行靜態(tài)和動態(tài)的系統(tǒng)模型開發(fā)。靜態(tài)模型定義了問題域的類之間的結構關系。動態(tài)模型細化到每個用例之間的對象以及他們之間的交互關系。

(3) 在設計建模階段，涉及系統(tǒng)的軟件體系結構，并將分析模型映射到運行環(huán)境。

(4) 增量式軟件構造方法的基礎是對每一個要構造的增量選擇一個系統(tǒng)子集，并完成子集的詳細設計、編碼和類的單元測試。通過增量構造達到最終完成整個軟件系統(tǒng)的目的。

(5) 在增量式軟件集成期間，每一次軟件增量都要進行集成測試，其依據為增量所選的用例，當一個軟件增量被審定滿意之后，下一次增量才可構造并集成。

(6) 系統(tǒng)測試包括系統(tǒng)的功能測試，即按照功能需求測試系統(tǒng)。

圖1 COMET面向對象軟件生命周期模型

2 COMET方法在控制中心的應用研究

數據鏈系統(tǒng)控制中心涉及到大量的機載、地面設施和數據鏈系統(tǒng)。在構建初期，必須考慮的因素有:各種硬件設備正處于高速發(fā)展階段，無法緊跟其變化;數據鏈系統(tǒng)種類繁多，短時間內無法全部集成;新設備的接入與舊設備的換裝，不能影響到系統(tǒng)的正常運行;隨著更多站點、空中平臺的不斷接入，系統(tǒng)高速膨脹。

基于以上因素，構建數據鏈系統(tǒng)控制中心時，在對現有機載、地面設備和數據鏈系統(tǒng)進行集成的同時，必須兼顧到其發(fā)展，為數控制中心節(jié)點選擇一種合適的設計方法，這已成為系統(tǒng)設計成敗的關鍵。COMET方法的特點恰恰能為其提供解決的方法和依據。

2.1 用例模型

數據鏈控制中心主要的人類行為者包括網絡管理員、規(guī)劃操作員、系統(tǒng)行為者定時器。此外，還包括可以看作行為者的外部系統(tǒng)，它們主要是集控站、地面指揮系統(tǒng)、地面站、空中平臺。

控制中心的主要用例包括:

(1) 越區(qū)切換控制。當空中平臺跨越多個地面站飛行時，通過越區(qū)切換[7-8]操作來保障空中平臺與地面指揮系統(tǒng)之間[9]的通信暢通。

(2) 集控站狀態(tài)監(jiān)視。監(jiān)視多個集控站的各類狀態(tài)。

(3) 地面站狀態(tài)監(jiān)視。監(jiān)視多個地面站的各類狀態(tài)。

(4) 通信鏈路控制。通過對鏈路的控制，改變通信數據鏈系統(tǒng)的通信參數，使地面指揮系統(tǒng)可以與裝備不同數據鏈的空中平臺進行數據、話音通信[10]。

(5) 鏈路調配。通過鏈路調配來滿足地面指揮系統(tǒng)進行本場、跨區(qū)指揮或協(xié)同空中平臺的需要。

(6) 參數分發(fā)。當數據鏈系統(tǒng)的參數需要變更時，通過參數分發(fā)功能完成整個系統(tǒng)參數的快速改變。

(7) 系統(tǒng)規(guī)劃。通過對數據鏈系統(tǒng)資源進行規(guī)劃，達到提升系統(tǒng)性能與容量的目的。

控制中心節(jié)點的行為者和用例如圖2所示。

2.2 問題域靜態(tài)模型

由于數據鏈控制中心的信息比較密集，因此問題域的靜態(tài)模型就顯得特別重要。在開發(fā)問題域之前，首先要確定系統(tǒng)中真實世界的類，這些類主要是集控站、地面站、數據傳輸設備、電臺、衛(wèi)星通信設備、空中平臺、地面指揮系統(tǒng)等，并從中抽象出相關的超類。圖3展示了數據鏈控制中心最基本的靜態(tài)模型。

圖2 控制中心的行為者和用例

2.3 動態(tài)模型

動態(tài)模型主要用于描述動態(tài)依賴關系，由協(xié)作圖和狀態(tài)圖構成。數據鏈控制中心用例多，功能復雜，以越區(qū)切換控制過程為例，描述各個對象是如何參與到越區(qū)切換控制用例，以及它們之間的消息是如何傳遞路徑的。圖4展示了越區(qū)切換控制用例簡化后的協(xié)作圖。

2.4 控制中心系統(tǒng)構建

由于數據鏈控制中心的軟件系統(tǒng)較為龐大，只用幾幅包羅萬象的協(xié)作圖來描述是不現實的。相反，可以把整個控制中心的軟件系統(tǒng)劃分為若干個子系統(tǒng)，分別開發(fā)各個子系統(tǒng)的協(xié)作圖。

可以根據地理分布和服務器的職能來劃分，這樣就能非常容易地確定某些子系統(tǒng)。采用最常見的客戶/服務器方式，將整個系統(tǒng)劃分為通信前置機子系統(tǒng)、服務器子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、規(guī)劃子系統(tǒng)、越區(qū)切換子系統(tǒng)等。子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間通過局域網連接到一起，通過多種網絡消息進行交互。圖5展示了控制中心各子系統(tǒng)之間的協(xié)作圖。

2.5 分布式軟件體系結構

把控制中心的分析模型映射到分布式軟件體系結構時，必須確保分布式子系統(tǒng)是可配置的、并發(fā)的、基于消息的，控制中心的軟件應遵循應用構件準則和構件子系統(tǒng)之間的消息通信準則。系統(tǒng)中設備、站點、網絡成員、通信鏈路均有多個實例，不同的子系統(tǒng)中使用其特定的屬性和方法，設計過程中，對每一類實例，均設計為構件，通過簡單的配置界面進行增加和移出，而不影響系統(tǒng)的正常運行。

圖3 控制中心基本靜態(tài)模型

圖4 越區(qū)切換控制用例簡化的協(xié)作圖

控制中心的各子系統(tǒng)之間采用松耦合(異步的)的消息通信，當通信前置機收到外部信息，先進行數據的歸一化處理，然后通過系統(tǒng)內數據結構發(fā)送到控制中心服務器，服務器對消息進行過濾后經過局域網，使用用戶數據報協(xié)議發(fā)給其他子系統(tǒng);其他子系統(tǒng)也通過用戶數據報協(xié)議與服務器進行交互。

圖5 控制中心各子系統(tǒng)之間的協(xié)作圖

3 結 語

通過將COMET方法應用到數據鏈控制中心軟件的分析、設計，可以簡化龐大、復雜的數據鏈系統(tǒng)，為控制中心軟件構建了一個雛形，具有很高的實用價值。

參考文獻

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