道系统在军工领域的应用

摘要： 当前军事工业技术的处于快速发展阶段，这就给应用于军工领域的嵌入式相应技术提出了更高的要求，其特点主要体现在系统更加复杂和庞大的同时对软硬件性能也提出了更高的要求。鉴于科银京成自主研发产品——道系统已经在军工领域得到了广泛应用。本文就道系统的应用作相关介绍。

关键词： 道系统；军工；嵌入式技术

道系统

科银京成提供自主知识产权的嵌入式软件系列产品-道系统(DeltaSystem)，产品包括：嵌入式实时多任务操作系统－DeltaOS，集成开发工具－LambdaPRO、测试工具－GammaRay和各种应用组件；并提供优质、完善的技术支持服务。其中DeltaOS包括实时操作系统内核、文件系统、网络协议栈和图形用户接口等组件，支持主流CPU体系结构，具有强实时特点； LambdaPRO是一个通用、统一、开放的新一代32位嵌入式软件的集成开发环境，它将设备应用软件的运行平台与开发平台有机地结合在一起，成为遵循业界标准、强大、专业的智能电子设备软件平台。

“道系统”和其解决方案已经在通讯、工业控制、消费电子、航空/航天以及航海等领域得到广泛应用。并且LambdaPRO具有良好的扩展性，针对军工领域的特殊要求，科银京成在LambdaPRO集成了自主研发的模型与自动生成代码技术、安全实时操作系统AcoreOS2.0、DeltaCORBA中间件等，更好地为军工领域服务。

“道系统”体系结构如图1所示。

图1 道系统结构图

道系统在军工各领域的应用

飞行控制

飞行控制是指通过某种手段、使用一定的设备，从而实现对飞行器的飞行运动和变化所进行的控制。这是一个十分复杂的过程，不仅运算量大，管理设备繁多，而且并行程度高，实时性强，同时控制系统要求体积小，重量轻，功耗低，这样对控制系统提出了很高的要求。由于飞行控制系统的特点决定了对嵌入式技术应用会提出有别与一般行业应用的更高的要求，这些主要体现在飞控系统针对嵌入式软件、硬件的安全性、实时性、稳定性等方面，这也是飞控领域的重要特征。

除了以上这些传统飞行控制系统独有特点之外，当前先进的飞行控制系统的开发大都采用模型设计生成代码的方式，建立于模型设计与代码编写一体化，这样既减少了开发成本，又加快了开发流程。相应地，这又提出了将嵌入式技术和模型技术相结合的需求。

科银京成针对飞控领域内的各特殊需求，就飞控领域内的这些特征进行了深入的研究，对照国外先进技术，大力发展模型技术的优势，力求将模型设计、代码生成、交叉调试等各方面结合于一体，着力于研究基于道系统的符合飞行控制标准的操作系统、开发环境、建模工具以及软件一体化平台等等。建模技术在飞控的应用如图2所示。

图2 建模技术在飞控中的应用

其中开展的相关研究如下：

1. 建模工具与交叉开发环境的集成
基于模型的飞控软件开发在国外已经有了非常成功的案例，并且有比较成熟的建模工具。以模型为基础的开发，对于提高飞控软件的可靠性、可维护性以及开发效率等方面都有非常明显的作用。而模型生成的代码要在飞控计算机上运行，必须使用交叉开发环境进行相关的编译、连接、配置等。因此模型工具与交叉开发环境的集成很重要，也是不可缺少的一个环节。为了使建模工具和交叉开发环境无缝的结合，必须对其二者的结合进行研究，使模型到二进制代码的过程实现一体化。

2. 基于建模工具的模型开发与模型级代码调试
模型开发针对飞控应用，在建模工具中实现面向飞控应用的模型工具箱。模型工具箱主要包括运行环境以及基础性共用内容的相关模型库。模型级代码调试是在模型的层级上进行代码的调试，其中，代码在目标机上运行。该项工作对于提高从模型到代码执行的一体化，以及提高开发效率，降低代码调试难度等方面都有比较重要的意义。研究内容主要包括工具箱的结构、形式，以及模型级代码调试的实现方法以及工具环境等内容。

3. 自动测试环境
自动测试环境包括用例生成、用例执行、用例分析、测试报告生成等内容。自动测试是针对代码的测试，可以实现验证测试、覆盖测试等。测试是提高飞控软件可靠性非常关键的手段，也是开发时时间开销比较大的一个部分，因此提高测试的自动化程度有非常重要的意义。而自动测试环境的目标就是减少人力的投入，增加测试覆盖的程度，提高飞控软件可靠性，提高开发效率，缩短开发周期，减少开发成本。自动测试环境主要研究内容包括在模型的基础上如何实现用例的生成，以及用例的提取、组合、复用、执行、分析等。

由于目前通过模型自动生成代码技术在嵌入式领域的应用还不是十分成熟，今后将致力于各项基础研究，力争早日实现从模型到代码执行的一体化，以更好地为飞行控制服务。

航空电子

航空电子涉及通信、导航、识别、飞行管理、大气数据、雷达与光电探测、电子战、火力控制、任务管理、显示控制和系统软件等功能设备或功能模块。它在航空武器装备信息化中起着至关重要的作用，并被越来越多的有识之士所认识。几十年来，航空电子系统经历了分立式、混合式、联合式，当前正在向综合化、高度综合化方向发展。综合化的航空电子系统不仅实现了机上的信息综合，而且能够有效地综合C3I和预警机发送的信息，由此可以满足现代和未来战争的需求。传统的使用单地址多任务空间模式的实时操作系统已经不能满足要求航空电子对安全性的要求。“隔离”是航电实时操作系统发展的趋势，先后出现了ARINC653以及MILS两种标准。ARINC653规范描述模块化综合航空电子设备中使用的应用软件的基线操作环境，引入了分区(partitioning)和区间的概念，分区就是航空电子应用的一个功能划分，防止一个区间的错误导致其他区间的错误；MILS(Multiple Independent Levels of Security/Safety)是一种解决MLS(Multi-Level Secure/Safe)和MSL(Multiple Single Level Security/Safety)系统需求的软件体系结构，能够实现不同安全级别的应用集成、并且方便认证，它代表了当前航空航天安全操作系统的发展趋势。

科银京成自主研发的基于道系统的安全实时操作系统遵循ARINC 653标准，具有高可用高可靠特点，满足新一代航空电子系统对操作系统的要求。它的特点如下：1，支持两态:系统态和用户态；2，支持区间在时间和空间上的隔离，支持区间通信；3，可动态加载用户级共享库和内核级共享库；4，配置性好，可配置系统对象、区间空间分布、区间调度时间；5，支持APEX应用编程接口。该安全实时操作系统将适用于多个方面的航空航天领域的电子设备研制和系统开发，包括：航空运输、飞机制造、航空飞行器制造、航空仪表、航空指挥控制系统以及其它航空用各类电子设备，满足用户能够在其上构建符合ARINC653标准的航空计算机操作系统。

另外科银京成对MILS的发展、核心思想以及实施方法都进行了全面的分析，相关研发工作也在进行中，今后将继续关注这一技术，对MILS的支持是科银京成安全实时操作系统发展的一个重要方向。

舰船

舰船是海军作战的主要装备，现代科学技术的飞速发展，给舰船的发展带来了深刻的影响，一些新技术在舰船上的应用，给未来海上作战方式带来了深刻的变化。现阶段舰船的发展趋势是实现以信息为中心的全舰系统集成。但舰船是一个非常复杂的广义建筑物，其内部包括舰船自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统和作战自动化系统等系统。这些系统分别采用不同的软、硬件平台和语言标准，各自负责管理或处理木系统内部事务，各个系统间的互操作是非常困难的。

基于道系统的DeltaCORBA很好地解决了这些问题。它用于分布式处理环境的信息传递，提供交叉平台中间件服务，简化分布式环境中的客户/服务器操作，它使用的方式是把实际的通信机制隐藏在一个对象请求代理(ORB)软件之后。它已经通过海军严格的系统测试，相关项目的合作也在积极的准备中。主要包括以下特点：1，符合MiniCORBA规范；2，软实时。使用DeltaCORBA的操作延迟最多是直接使用TCP/IP socket延 迟的1.2倍；3，使用面向对象技术，支持C++；4，多种优化，保证效率；5，多操作系统支持。

在军用领域，可能会出现通用CORBA产品与嵌入式CORBA产品配合使用的局面。在一些需要大量数据处理，数据交换的方面，需要使用通用CORBA。嵌入式CORBA主要使用在一些对时间、空间要求较高的方面，在这些方面，使用到CORBA的不是它的大量的服务这类东西，而是CORBA提供的良好的互操作性，以及实时相关的特性。道系统也将进一步完善和增强对舰船系统的支持。

结语

回首过去，科银京成已经在军工领域取得了不错的成绩。当前嵌入式技术已深入到军工各个方面，极大地推进了军事科技的发展，科银京成将致力于道系统的开发与完善，竭尽全力继续为我国的飞控、航电、舰船等军事领域做出贡献。

参考文献：

1.  道系统使用手册，北京科银京成技术有限公司，2006
2.  张德发，叶胜利等，飞行控制系统的地面与飞行试验[M]，国防工业出版社，2003
3.  宋翔贵，张新国等，电传飞行控制系统[M]，国防工业出版社，2003
4.  航空电子应用软件接口要求，中国人民解放军总装备部，2005
5.  黄永安等，MATLAB 7.0/Simulink 6.0建模仿真开发与高级工程应用[M]，清华大学出版社，2006