综合射频系统显控的可重构软件架构设计

任志明，戴振民

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225001)



综合射频系统显控的可重构软件架构设计

任志明，戴振民

(中国船舶重工集团公司第七二三研究所，江苏 扬州 225001)

综合射频系统具备雷达、电子对抗、通信等多种作战能力，其通过前端天线阵面分置、集中数据处理、统一任务调度，统一显示控制，实现作战功能的协同整合，从而提升系统整体作战效能。为此，综合射频系统的显控分系统需要能够进行功能组合，按照当前的作战需求实现功能重构。从综合射频系统显控分系统的使用需求出发，设计了一种支持软件模块进行重构的软件架构，并用Qt实现了此软件架构，然后将其应用到多个工程中。

综合射频系统；显控；软件架构；数据总线；重构

0 引 言

综合射频系统将综合推进到天线及射频前端，实现了最大化的作战能力集成，将各型设备生成的数字波束合成(DBF)、脉冲描述字(PDW)等数据流通过光纤高速传输到数据处理中心进行统一的数据处理，使雷达、通信、电子战等功能能够在统一的任务规划下协同工作，提升了电子系统的作战能力[1]。

综合射频系统显控需要整合雷达、通信、电子对抗系统等多型设备或多种作战能力的使用需求，跨越单个设备界限，设计可扩展的、支持重构的软件架构，从作战的角度对全系统所有设备的作战能力进行整合，实现统一的操控，以一致的风格进行人机交互[2]。

综合射频系统显控的软件架构需要具备动态扩展的能力，单个的插件能够无缝替换升级，通过重构集成新的功能模块，满足新的作战需求。

1 综合射频系统显控软件架构的功能要求分析

综合射频系统显控需要设计新的软件架构，在统一架构的前提下按照当前的作战需求将每个功能设计为独立的插件，能够动态组合，实现功能重构，动态生成显控台位。按照作战能力划分软件模块，如雷达探测功能、电子侦察功能、有源干扰功能、无源干扰功能等，显控台位启动的时候按照配置文件加载指定的功能模块，生成相应的功能台。

在功能重构的软件架构下，软件模块分为3种类型：

(1) 框架：提供插件的加载管理，设置插件的公共数据访问接口，对插件的画面进行布局，定义需要使用的数据总线；

(2) 数据总线：提供插件之间的通信机制，实现插件之间的通信和控制传递，提供插件对数据总线的挂接、卸载，接收数据写入的接口，将数据更新通知所有挂接的插件；

(3) 插件：提供具体的设备操控界面和功能，每个功能模块通过统一定义的接口和外界进行交互，负责各类数据的显示和操控。下面对3个部分需要实现的功能进行逐一分析。

1.1 框架的功能分析

框架需要定义插件的对外接口：插件的数据总线接口InterfaceDataBus，简称为IDataBus；插件的显示功能接口Interface_Display，简称为IDisplay。

框架需要按照配置要求，分配相应的资源，创建当前的显控台位上需要的数据总线，设置插件访问数据总线的接口。

框架需要统一管理显示画面，在启动时，加载指定的插件，对插件的窗口进行统一布局，将插件的按钮、菜单整合到界面中，生成操控界面。

框架需要设置统一的界面风格，保证所有的插件能够风格一致。

1.2 数据总线的功能分析

在使用插件的软件架构下，插件之间没有任何接口，是无法直接进行通信的，插件之间通信必须通过数据总线进行数据和控制的传递。

数据总线必须能够动态接收插件的挂接，提供数据总线的读写访问接口。在总线上数据有更新的时候，必须通知挂接在数据总线上的所有插件。

在初始化的时候，软件框架在创建插件后，设置插件访问数据总线的接口指针。插件通过接口指针挂接、访问数据总线。在插件将数据写入到数据总线时，挂接在此总线上的插件会收到通知，对数据进行读取。插件可以挂接到任一个数据总线上，写入数据总线的数据实时广播到每个挂接的插件。

数据总线涉及到3个角色：数据写入者、数据读取者、数据更新通知的机制。数据写入者可以通过访问接口写入任意的数据，总线接收数据后进行存储，然后查询找出所有挂接的插件，依次通知每个插件进行数据读取。图1显示了1个插件写入、2个插件读取使用数据总线的序列图。

1.3 插件的功能分析

将综合射频系统的作战能力进行分类，每个作战能力实现为一个独立的插件。在需要时，被框架进行加载。

插件实现框架定义的统一接口：数据总线接口IDataBus和显示功能接口IDisplay。数据总线接口IDataBus提供对数据总线的访问，显示功能接口IDisplay将本插件的显示窗口和界面元素菜单、工具栏等输出给框架进行统一的布局显示。

如果插件没有界面显示元素输出，如网络通信插件，只需要实现数据总线接口，不需要实现显示功能接口。插件如果有界面元素输出，就需要实现数据总线接口和显示功能接口。

2 设计实现

此软件架构用Qt实现，应用了Qt的信号/槽技术。Qt是一个纯面向对象的跨平台的软件界面开发包，对象之间通过信号/槽机制进行通信，可以实现一对一、一对多，多对多的对象通信。信号/槽机制提供了任意2个对象之间通信的机制。每个对象可以声明自己的信号Signal，声明响应函数Slot，每个Signal可以通过Qt的Connect机制连接到任意数量的Slot，每个Slot也可以接收任意数量的Signal的请求。Qt对象通过Signals声明信号，通过Slots声明槽函数，然后通过Connect函数将2个对象的信号和槽进行连接[3]。

显控软件由三部分构成：框架CorePlugIn，数据总线MemDataBus和插件组合。插件组合包括：网络通信插件NetPlugIn，雷达显示插件RadarPlugIn，电子侦察目标显示操控插件EsmTgtPlugIn，有源干扰显示操控插件ActJamPlugIn，无源干扰显示操控插件PassJamPlugIn，作战任务显示操控插件TaskPlugIn，BIT显示插件BitPlugIn，数据综合处理插件DataProPlugIn。

框架启动后，首先生成数据总线，从配置文件中读取需要加载的插件名称，加载插件，设置插件访问总线的接口。插件启动后，挂接相应的数据总线。数据总线负责管理写入的数据，发送通知消息到挂接在数据总线上的插件。

在CorePlugIn中加载完数据总线插件后，获得了总线的访问接口，然后创建了网络接收数据总线、网络发送数据总线、雷达显示数据总线、侦察目标显示数据总线、操控指令数据总线4个总线。

每个插件定义一个接口函数，用于挂接到数据总线上接收更新通知，通知函数原型如下所示：

boolNotifyFunc(constQStringbusName,//总线名称

const quint32 index,//写入的下标

const quint32 bytes,//写入的字节数

const quint32 dataID)。//数据元素的ID

数据总线接收到数据写入更新后，通过NotifyFunc接口通知所有挂接的插件数据所在的数据总线名称busName、数据的流水号index、字节数bytes、数据的特征dataID。插件从数据总线读取数据，然后进行处理。

图2显示了框架、数据总线、插件三者之间关系的序列图。

图3显示了从网络接收到雷达数据后，相关的插件和数据总线处理的序列图。

3 结束语

本文从综合射频系统显控的需求出发，分析了满足动态重构的软件架构的能力要求，确定了综合射频系统显控的3个组成部分，采用Qt技术实现了以框架、数据总线、插件组合的系统软件架构，每个插件可以无缝升级，新的插件可以动态集成，具备较强的可扩展性，实现了显控功能重构，满足了综合射频系统显控要求，在多个工程中得到了应用。

[1] 薛慧，王虎.舰载多功能综合射频一体化研究发展现状[J].飞航导弹，2016(9):46-49.

[2] 许中行.综合一体化雷达电子战系统及技术特征探析[J].电子工程信息，2003(6):37-47.

[3] BLANCHETTE J，SUMMERFIELD M.C++ GUI Qt4 编程[M].2版.闫锋欣，曾泉人，张志强，等译.北京:电子工业出版社，2008.

DesignofReconfigurableSoftwareArchitectureforDisplayandControlofIntegratedRFSystem

REN Zhi-ming,DAI Zhen-min
(The 723 Institute of CSIC,Yangzhou 225001,China)

The integrated radio frequency (RF) system has many fighting capabilities such as radar,electronic countermeasure,communication and so on.It uses front-end antenna array separation,centralized data processing,unified task scheduling and unified display and control to realize the collaborative integration of operational functions,thereby improves the overall combat effectiveness of weapon system.Thus,the display and control sub-system of integrated RF system need to be combined for the functions,namely reconstructs the function modules according to current operational requirements.Considering the requirements of integrated RF system's display and control sub-system,this paper designs a software architecture supporting software model reconstruction,and implements this software architecture through Qt,then applies it to several projects.

integrated radio frequency system;display and control;software architecture;data bus;reconstruction

2017-03-06

TP302

：A

：CN32-1413(2017)03-0073-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.03.017