基于嵌入式計算機及網絡技術的雷達系統軟件的設計

吳雙彤　劉兆華

摘 要

伴隨著科學技術快速發展，軍事對于雷電在數量方面所具有的能力提出了更高的要求，嵌入式計算機及網絡技術在雷達系統內應用，對于現代雷達設計十分必要，能夠顯著提高雷達系統在數據處理方面的性能。正是由于嵌入式計算機及網絡技術在實際應用中所具有的優勢，所以本文就基于嵌入式計算機及網絡技術，對于雷達系統軟件設計進行研究分析。

【關鍵詞】嵌入式計算機 網絡技術 雷達系統 軟件 設計

在傳統雷達系統內，由于雷達在實際運行過程中所需要處理數據量十分龐大，并且人們對于雷達系統實時性提出了較高的要求，雷達系統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絡技術應用到雷達系統軟件內，簡化雷達系統軟件結構，提高雷達系統應用性能。

1 嵌入式實時操作系統的必要性

現代雷達系統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的實際需求，提高雷達系統初級信息速度，同時雷達系統還能夠具有I/O能力，滿足人們對于雷達系統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的需求。伴隨著計算機網絡技術的快速發展，嵌入式系統在實際應用過程中具備良好的硬件環境，在計算機系統內應用，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 雷達軟件系統設計

根據網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。嵌入式計算機及網絡技術在實際應用過程中，能夠有效提高雷電系統子對于信息處理及軟件穩定等方面的能力。在保證質量的情況系，最大程度應用集成化產品，也就是COTS技術，這樣能夠有效縮短雷達系統軟件設計之間，為產品后期維護奠定良好的基礎，根據軟件工程對于雷達系統軟件進行設計及管理，充分發揮出嵌入式計算機及網絡技術所具有的作用，保證雷達系統軟件質量及性能。

2.1 開放式的對等網絡體系結構

雷達系統內各各模塊在與計算機連接中，都是通過終端機的方式，與高速網絡交換進行連接，形成一個對等的網絡結構。對等網絡結構最為顯著特征為：雷達系統內每一個模塊之間都是通過IP協議進行連接，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，在擴充及級聯上面更加方便。應用對等網絡結構，網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信息傳輸性能。

2.2 軟件模塊劃分

雷達系統軟件所應用的設計方法為自上向下的方式，在對于系統設計過程中應用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據處理上面所應用。

2.3 開發環境的選擇

現階段，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勢，并且價格較低。雷達系統軟件在操作過程中是根據微內核，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軟件能夠在所有計算機平臺上面應用，擁有專業第三方的軟件或者是硬件資源作為保證。雷達系統軟件還需要具有完善的IP機制，這樣才能夠讓雷達系統軟件能夠真正在不同計算機系統內操作，充分利用網絡通信所具有的優勢。雷達系統軟件設計的主要目的就是提高雷達系統性能，所以雷達系統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，并且生產企業多，軟件數量十分豐富，所以雷達系統軟件在設計過程中，就選擇該計算機作為硬件基礎。

2.3.2 多進程并發運行

正常情況下，計算機一個節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，雷達系統軟件主要具有四個進程。，分別是守護進程、接收網絡數據進程、發送網絡數據進程及多個中斷處理進程。

2.4 網絡通信

嵌入式計算機及網絡技術在雷達系統軟件設計內應用，為了能夠提高雷達系統軟件通信實時性，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協議，該協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據處理系統內應用。雷達系統軟件在傳輸數據信息過程中，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軟件所傳輸的數據信息安全。虛擬電路是網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。雷達系統軟件內發送進程只要創建虛擬電路，虛擬電路在創建中主要是通過函數關系所完成，該函數關系在實際應用中不僅僅能夠創建虛擬電路，還能夠創建虛擬進程標識，兩個節點在之間就可以通過進程進行信息數據傳輸。

3 結論

基于嵌入式計算機及網絡技術對于雷達系統軟件進行設計，不僅僅能夠有效提高雷達系統軟件設計質量，還能夠有效保證雷達系統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，不斷對于雷達系統軟件進行更新，這樣能夠有效延長雷達系統軟件應用壽命，維修人員在后期對于雷達系統軟件維修也更加方方面，降低雷達系統軟件所需要的成本，提高雷達系統軟件設計質量。

參考文獻

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作者單位

北京交通大學 北京市 100044