基于DDS中间件的火控系统内部通信设计与实现

雷雨能，张 毅，赖文娟，樊 鹏

(1.中国兵器装备集团自动化研究所，四川 绵阳 621000；2.成都晋林工业制造有限责任公司,四川 彭州 611930)

基于DDS中间件的火控系统内部通信设计与实现

雷雨能1，张 毅2，赖文娟1，樊 鹏1

(1.中国兵器装备集团自动化研究所，四川 绵阳 621000；2.成都晋林工业制造有限责任公司,四川 彭州 611930)

讨论了火控系统内部通信技术，介绍了DDS中间件的基本知识，针对某型号项目给出了基于DDS中间件的火控系统内部通信的详细设计和实现方法。实验证明，基于DDS中间件的通信性能稳定、可靠，实时性好，能够满足火控系统的内部通信要求。

DDS中间件；火控系统；CAN总线；实时以太网

随着火控系统向多功能一体化、通用化、模块化、网络化、智能化方向发展[1]，火控系统各个单体之间的通信性能要求将会越来越高。由于CAN总线在通信能力、可靠性、实时性、灵活性、易用性、传输距离远、成本低等方面的优势，传统的火控系统主要采用CAN总线进行单体之间的信息传输[2]。但是新一代的火控系统主要采用分布式体系结构，对数据的实时、高效和可靠性传输上提出了更高的要求，特别是在大数据传输时，CAN总线将无法满足复杂环境下快节奏战争大数据的通信要求[3]。而经过数十年的发展，实时以太网在工业现场的应用越来越成熟，这为火控系统的成功应用奠定了基础。

本文利用实时以太网代替CAN总线构建火控系统任务网，采用DDS中间件作为通信服务软件，实现各个单体之间在分布式异构环境下数据实时、高效、可靠的传输。

1 DDS中间件概述

数据分发服务(DDS)是由OMG组织发布的关于分布式实时系统中发布/订阅模型的规范，是一个实时分布式应用程序的网络中间件，该服务定义了以数据为中心的发布/订阅模型，提供了一个跨平台的中间件框架，为实时系统中数据发布、传递和接收的接口和行为提供了统一的标准。中间件是一种独立于操作系统和应用软件的软件，它能使应用软件在分布式异构平台上进行协同工作，并为应用层软件提供服务[4]。

DDS中间件的主要组成部分包括数据发布者、数据订阅者、数据写、数据读、主题。DDS中间件的通信模型如图1所示，一个应用程序可以同时发布和订阅所需要的数据，每个程序只需要关心数据本身。

图1 DDS中间件通信模型

2 通信设计与实现

2.1 设计

本文针对某型号压制火控系统进行通信设计，该系统主要包括通用处理模块A、通用处理模块B、通用处理模块C、任务内终端、任务外终端、CAN适配装置、传感器、控制单元等8个模块。该系统的通信体系架构如图2所示。其中，通用处理模块A、通用处理模块B、通用处理模块C、任务内终端、任务外终端等模块通过任务网交换机利用实时以太网进行信息的传输。

2.2 实现

目前主流的DDS中间件产品主要有RTI DDS、OpenSplice、OpenDDS、MilSOFT DDS以及CoreDX[5]，本文采用OCI公司的开源项目OpenDDS中间件(版本为V3.12)。为应对各个模块在系统平台、编码语言、数据库等方面存在的差别，结合该型号压制火控系统的功能需求，运用了XML技术，实现了中间件在各个系统平台的适配，解决了数据异构的问题。基于XML的适配结构框图如图3所示。

图2 通信体系架构图

图3 适配器结构框图

具体实现时，每个接入以太网的模块都作为一个节点，每个节点运行一个程序，每个程序通过读取XML文件里发布者/订阅者的主题类型、主题名字、主题ID、QOS配置等信息，利用RTPS实现对等发现，通过DDS中间件服务进行数据的传输。其中，RTPS实现对等实现可做如下配置：

[common]

DCPSDefaultDiscovery=DEFAULT_RTPS

[transport/the_rtps_transport]

transport_type=rtps_udp

3 系统运行测试

准备测试前，火控系统各个模块通过以太网、CAN总线相连接，接通电源上电运行。测试过程中，火控系统内部与以太网连接的各个模块通过OpenDDS中间件发送自身的状态信息到任务外终端中，任务外终端每隔200 ms刷新一次状态数据。如果任务外终端显示每个模块的状态为正常并且稳

定，则表明模块之间通过OpenDDS通信在实时传输数据并且传输的数据正常稳定，也进一步表明基于DDS中间件能够满足火控系统内部通信要求。通过全天候24小时的运行测试观察，显示的各个模块状态均为正常，测试结果如图4所示。

测试结果表明，基于DDS中间件的火控系统通信性能稳定、可靠，实时性好。

图4 各模块的运行状态显示图

4 结束语

本文给出了基于DDS中间件的火控系统内部通信的设计和软件实现。基于DDS中间件的通信具有跨平台、实时性高、系统运行稳定可靠、以数据为中心等优点，可广泛应用于压制火炮、防空火炮、舰载火炮等武器平台的火控系统中。

[1] 荆玉焕,玉秀春,张振华.压制兵器火控系统发展趋势[J].火力与指挥控制,2012，6(37):5-7.

[2] 李金刚,朱金华.CAN总线技术在某型火控系统内部通信中的应用[J].传感器世界,2009，11(7):29-31.

[3] 段笑笑,祁志民,赵刚，等.DDS在新一代压制火控系统中的研究与应用[J].火力与指挥控制,2014,7(39):149-151.

[4] 刘开源,祁志民,刘国栋，等.实时以太网在压制兵器火控系统中的应用[J].火力与指挥控制,2014,7(39):137-139.

[5] 卞华星.基于DDS的飞机协同设计数据服务中间件的设计与实现[D].南京：南京航空航天大学,2015.

DesignandImplementationofInner-CommunicationinFireControlSystemBaseonDDSMiddleware

Lei Yuneng1, Zhang Yi2, Lai Wenjuan1, Fan Peng1

(1.AutomationResearchInstituteofChinaSouthIndustriesGroup,MianyangSichuan621000,China;2.ChengduJinlinIndustryManufactureCo.,Ltd.,PengzhouSichuan611930,China)

This paper discusses the inner-communication technology of fire control system, introduces the base information of DDS middleware, aim at certain model project, it puts forward the design and implementation method of inner-communication in fire control system. The test proves that the communication performance of DDS middleware is steady and credible; the real-time capability is very well and can meet with the demand of inner-communication in fire control system.

DDS middleware; fire control system; CAN bus; real time ethernet

2017-10-12

雷雨能(1982- )，男，广西来宾人，高级工程师，硕士，主要研究方向：嵌入式系统、火力控制技术。

1674- 4578(2017)06- 0032- 02

TP309；TP393.09

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