基于VxWorks系统的直升机存储数据清除技术研究

2019-07-08赵世昊

价值工程 2019年16期

赵世昊

摘要：直升机存储数据是一项极为重要的涉密信息，若被敌方窃取，后果难以想象，然而直升机数据清除技术研究还未引起足够重视，因此开展直升机存储数据的清除方法研究与软件设计显得尤为重要。本文首先对VxWorks操作系统和开发环境Workbench进行介绍，并对数据删除机制及原理进行了研究，最后通过仿真实验，有效清除了模拟建立的数据痕迹，确实达到了彻底粉碎性删除数据的目的，从而验证了方法可行性和准确性。

Abstract： Helicopter storage data is extremely important and confidential information. If it is stolen by the enemy， the consequences are unimaginable. However， the research on helicopter data clearing technology has not received enough attention. Therefore， research on the method of clearing the stored data of helicopters and software design is particularly important. This paper firstly introduced VxWorks operating system and development environment Workbench， and then studied the data deletion mechanism and principle. Finally， through the simulation experiment， the data traces created by the simulation are effectively removed， and the purpose of completely shredding and deleting of data is achieved. The method feasibility and accuracy were verified.

关键词：直升机;存储数据;数据清除

Key words： helicopter;storage data;data clearance

中图分类号：V249.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）16-0131-03

0 引言

武装直升机作为陆军航空兵最重要的武器装备，在执行对地、空攻击，反坦克和为直升机护航等任务时，发挥着不可或缺的作用。执行任务中的飞行与指挥通话数据是一项极为重要的涉密信息，全部记录在黑匣子中，为日常安全维护、飞行状态监测、消除事故隐患以及故障定位工作提供科学准确的数据支撑。

但是若战机被敌方捕获，黑匣子和飞机的参数数据便极易被敌人窃取，那么我军全部军事技术与作战动态机密信息全部泄露，后果不堪设想。当前，我国空军战机主要通过黑匣子自毁达到防泄密的目的，而陆航直升机还未配备相关自毁技术和设备，因此开展陆航直升机数据清除技术研究与软件设计显得尤为必要，可进一步增强我军技术保密性，填补陆航在这个领域的空白。

1 VxWorks操作系统以及开发环境Workbench

VxWorks操作系统是美国风河公司在1983年设计开发的一款嵌入式实时操作系统（RTOS），是嵌入式开发环境的关键组成。因为其高性能的内核、友好的用户开发环境和良好的持续发展能力，在嵌入式实时系统占领一席之地[1]。它凭借卓越的实时性和良好的可靠性被广泛应用于航空、航天、军事、通信等高精尖技术以及实时性要求极高的领域中，例如军事演习、导弹制导、飞机导航、卫星通讯等。在美国的B-2隐形轰炸机、F-16、FA-18战斗机和爱国者导弹上，当然也包括本论文研究的陆航武装直升机上，都使用了VxWorks这款强大的操作系统。

风河workbench是基于Eclipse平台发展的开发工具，提供很有效的方式去开发实时嵌入式的应用程序，不必过多的依赖于目标系统。Workbench具有“七多”优势：即多任务、多目标、多连接形式、多CPU、多模式、多OS、多主机环境。

2 直升机数据存储方式

直升机数据的存储位置主要为飞行记录器（俗称“黑匣子”），黑匣子共有两个，分别为飞行数据记录器（Flight data recorder）和驾驶舱话音记录器（Cockpit voice recorder）[2]。

当前数据存储方式有磁存储、电存储和光存储。我们常用的U盘是利用电存储，VCD和DVD光盘用的是光存储，而直升机上黑匣子的硬盘一般是利用磁存储。其实，这三种存储方式，只是物理存储介质不同，而在逻辑层面上都是基于文件系统结构的方式建立，所有文件数据都是以文件和目录的形式展现。因此，这里重点介绍磁盘的逻辑结构，以及磁盘上文件和目录的存放形式。磁盘的逻辑结构示意图如图1。[3]

①盘片：磁盘是由很多盘片组成，每个盘片上都覆盖有磁性物质。當电机带动主轴转动，磁头就能读取盘片上的数据。

②磁道：每个盘片被划分成若干个同心圆，磁盘上的信息就是按照这样的同心圆存放。每个以主轴为圆心的圆之间都有一定距离，但是距离非常小，我们肉眼基本看不出来。

③扇区：对每一个同心圆也就是磁道在进行等分，每个被等分的部分叫做扇区，数据就是按扇区为单位进行存储。在文件系统里是以簇为单位进行数据读取的管理，然而一个簇是连续的若干个扇区。每个扇区一般是512个字节。

3 数据清除技术的实现

①打开VMware虚拟机，在我的计算机选项下选择“VxWorks数据清除”，点击开启此虚拟机。

②输入 g 0x308000（意思是go 0x308000）进入名称为0x308000的VxWorks系统，在电脑c盘根目录新建一个data.txt文件，填入内容充当黑匣子数据。回到VxWorks系统输入cp”data.txt”，”/ata0a”，将刚才新建的txt文件拷贝到虚拟机硬盘里，其中/ata0a代表的就是虚拟机的硬盘，文件系统是fat32。输入cd”/ata0a”打开虚拟机硬盘，再输入ls查看目录中的文件（只有一个拷贝进去的data.txt文件），然后输入ll可查看文件的大小，如图2所示，数字1196表示文本的大小。

③输入devs，查看系统识别的设备，如图3所示。

④利用Configure Virtual Serial Port Driver工具在电脑上虚拟两个串口COM8和COM9并且相互连接，虚拟机接的是COM9端口。打开USR-TCP串口转网絡调试助手，左侧进行串口调试，设置串口号为COM8，点击打开。右侧进行网络调试，协议类型选择TCP Server，将IP改为本机IP 192.168.85.1，端口改为与程序对应的50000，并点击开始监听。如图4所示。

⑤打开workbench3.0工作环境，在Local选项下选择VxWorks系统对应IP的链接右键选择connect连接上之前打开的VxWorks系统。

⑥再回到VxWorks系统中，在当前界面输入test，程序就开始运行了。打开USR-TCP串口转网络调试助手，在串口数据接收下方对话框输入read_data，点击发送，串口数据接收窗口显示“黑匣子数据”。如图5所示。

⑦输入send_data，点击发送，则在网络数据接收窗口显示从“黑匣子”发送出的数据，如图6所示。

⑧输入clear_data，点击发送，此时“黑匣子”数据被清除，将网络接收到的数据清除显示，再输入send_data，点击发送，此时不再接收到数据，证明数据已经被成功删除。如图7所示。

⑨输入rm_data，点击发送，该文件被清除。最后输入exit，点击发送，程序退出。

⑩回到虚拟机，再输入cd”ata0a”打开虚拟机硬盘，输入ls显示没有任何文件。

①借鉴电台毁钥的方法，通过毁钥按钮再接一个简单的电路信号，当按钮闭合之后，一方面，由电源模块向控制器供电，控制器得电后将存储器中的电台工作参数擦除;另一方面，给黑匣子一个电信号，直接启动并自动执行清除程序。

②采用远程无线遥控，当需要彻底清除黑匣子数据时，通过无线指令执行数据清除程序。

4 小结

本文通过VxWorks操作系统对黑匣子数据的清除技术做了深入分析，编写了黑匣子数据彻底清除的程序代码，并通过编译运行实现了彻底粉碎的功能，并验证其可行性，能够实现对直升机数据的快速彻底清除，因此具有一定的应用价值，同时也为该领域的研究提供了技术途径。

参考文献：

[1]邝坚.Tornado/VxWorks入门与提高[M].北京：科学出版社，2004.