系统架构师论文-论软件产品线技术（-国防科技重点实验室）

论软件产品线技术-国防科技重点实验室[摘要]

根据“十五”国防科技重点实验室——“机载XXPD火控雷达性能研制与评价实验室”建设要求。我所在的中国X集团公司X研究所电子对抗研究部在该实验室组织了目标生成、信号干扰和欺骗的“射频半物理仿真目标系统”的设计和开发。系统采用分布式网络测试，主要任务是测试机载雷达的各项技术指标，模拟更真实的雷达信号环境

等电断信号环境，检查机载雷达性能、探测跟踪精度和飞机综合火控系统性能。我负责软件系统。

成功将软件产品线技术引入我部，复用组件库，按产品系列改造组件库，加强核心资源的形成，系统模块化雷达实验室最新动态，复用组件的集成测试，使该系统高效、优质、顺利完成，并通过了广州空军第五研究所的第三方评估，得到了解放军总参装备部的认可和好评。但现在看来，在没有通用装配结构标准的情况下，如何降低开发风险、可重用性和协调性，值得进一步探索。

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随着我军武器装备国产化进程，“射频先进硬件仿真目标系统”是“机载XXPD火控雷达性能研制与评价实验室”的重要组成部分。从2003年成立到2005年交付军队，用了两年时间才完成。目前运行状况良好，各项功能和性能指标均达到设计要求，得到了解放军总参装备部的认可和好评。我负责软件系统。系统采用分布式网络测试，主要任务是测试机载雷达的各项技术指标，模拟更真实的雷达信号环境和其他电断信号环境，检查机载雷达和飞机综合火力的工作性能、探测跟踪精度控制系统性能。该产品主要由主控计算机、射频源控制计算机、阵列控制计算机、校准计算机和监控计算机组成。主控软件是射频仿真目标系统的控制中心。它调度整个系统，控制其他子系统的工作，并从作战指挥系统接收初始化数据和目标RCS特性等各种数据，然后进行相应的处理

数据被传递到射频源控制软件和阵列控制软件。射频源控制软件通过信号特征模型模拟雷达回波目标信号和电干扰信号。阵列控制软件根据主控计算机传来的目标位置，控制面阵上的开关矩阵和馈电通道的程控移相器和程控衰减器，实现对目标运动轨迹的模拟。

我系是从事目标射频仿真、雷达模拟器、电子侦察与干扰的专业研究部门。它为军队建造了大量基于射频仿真的武器和实验室产品。目标射频仿真、雷达模拟器、电子侦察干扰等都是基于“射频半物理仿真目标系统”。这三类产品的区别仅在于数据源和数据处理形式的不同。目标射频模拟和雷达模拟器的数据来自作战指挥系统。目标射频仿真是根据作战指挥系统的数据要求，对真实目标进行仿真，向雷达提供电子侦察信号。与目标射频仿真的区别在于目标的信号宽度。不同于价值风格。雷达模拟器是对雷达的模拟，为反辐射导弹等提供攻击目标。电子侦察干扰是根据真实的雷达值进行角度欺骗、距离欺骗和速度欺骗。现在我们的三个产品都是基于射频仿真的，我们可以实现软件产品线技术。因此，在项目负责人会议上，我提出了在产品中实现软件产品线技术的想法，并详细阐述了软件产品线、软件组件技术、面向对象之间的关系。结合我们当前软件开发的特点：面向对象开发，积累了大量实现系统功能的软件组件库，这意味着为了提高软件质量，保证软件开发的进度，我们必须走软件产品线之路。当时得到了项目专家组专家的肯定，确立了以本项目为基础对可再利用资产进行梳理。

项目实施的时候，我们先整理一下之前的可复用资产：

1、对前期开发的系统的设计结构、数据流向和数据规则进行全面分析，对所有系统文档进行彻底的整理，对系统的原始代码进行统一的收集和管理。

2、在以上基础上，在满足当前系统结构的情况下，分别从代码中提取出原系统的一些好的流程、效率高、质量好的系统组件，是有价值的实现数据库使用文档以及代码和组件进行管理。原系统中各个组件的使用环境、编程语言、接口定义等都被详细记录，为下一个新系统的设计提供了大量的“资产”——核心资源的建立。核心资源是射频仿真软件中可以协同工作的部分。一个软件产品线开发最难的是核心资产的分析和建模，如何从大量用户、不同需求中抽象出共同的东西，如何通过继承让核心资产组成用户真正需要的产品，参数化等方面，我和我们公司的系统分析师做了大量的工作。总结一下，我们使用以下两种方法：

(1）加强核心资产开发的灵活性，将部分产品做成自定义功能，彻底消除产品化的问题，但难度很大，实现周期长；

(2）按照最长流程的要求开发所有需要的组件，让组件之间的接口松耦合。组件在演化成产品的时候就组装起来了。由于我们核心开发团队的成员是原系统开发的核心成员对原系统有充分的了解，统一的核心小组的成立，方便了程序开发者之间的交流和沟通，我们很快就核心资源的需求达成了共识。需求和核心资源的设计，由于核心资源涉及很多系统边界，尤其是数据存储和访问接口，我们使用Rose建模工具

工具，通过对原系统的逆向工程和建模分析，梳理出核心资源的接口设计、核心资源子系统的划分以及子系统中的设计类别，最终有利于我们建立合理的核心资源软件。建筑学。数据分解与合成部分，这部分是我们遇到的难点。目标射频仿真、雷达仿真、电子侦察干扰的数据源是作战指挥系统的初始化数据。雷达模拟器来源于雷达处理器，电子侦察干扰的雷达频率来源于瞬时频率测量信号，其他数据源为作战指挥。系统初始化数据。由于实验中数据源众多，数据“杂”，大量的时间花在了数据的分解和合成上。如果能够合理、快速地进行数据分解和合成，将有效提高数据的通用性，提高系统性能。通过分析，我们将目标射频模拟、雷达模拟器、电子侦察干扰作为“目标”信号，将“目标”数值数字的工作频率和载频统一为国际单位，减少单位转换，转换目标方位角、俯仰、距离、速度统一到同一个机体坐标系中，减少坐标转换。过去，由于数据来源不同，有的数据需要从人体坐标系转换到大地坐标系，有的需要转换到雷达坐标系。大地坐标统一后很像整个战线“悬浮”在空中，减少了大量的数据分析，但是目标射频模拟、W-reach模拟器、电子侦察干扰的不同部分数据根据自身特点进行组合。数据结构，后面依次为工作频率、载频目标方位、俯仰、距离、速度等。以上所有数据由主控计算机统一解析后发送到通用公司的VMIC反射内存网络，供阵列控制计算机使用和射频源计算机。并决定在没有更好的快速网络的情况下，将VMIC反射内存网络作为我们的必备设备，有效提高系统的实时性，并集成了目标射频仿真、雷达仿真、电子三大产品。侦察干扰。数据分解和合成的实时性被提到在2ms左右。前端信号合成与处理部分，根据处理的通用性，将处理包分为通用数据处理包和专用处理软件包，将阵列数据、射频源数据处理等通用数字信号处理方法合二为一包裹。雷达目标合成、雷达仿真、电子干扰等集于一身，实现方法模块的高效复用。同时利用简单工厂模式实现处理模块的动态加载。这部分技术比较成熟，只是在我们原有的信号处理组件的基础上做了一些改动。主要是对信号合成后的数据排列做一些改动，主要是优化信号生成的速度性能。

结束语：

通过使用软件产品线技术，有效提高了我部门的软件生产效率和质量，缩短了开发时间，降低了整体开发成本。但也遇到了一些问题：

1）核心人员之前不从事软件产品线的开发，往往只专注于自己熟悉的领域的软件设计，没有全局观念。为此，我们加强了团队成员之间的沟通雷达实验室最新动态，了解彼此的领域，强化开发者的整体观念，通过软件架构设计培训提高软件人员的架构理念；

2）目前还没有合适的组件集成工具，处理流程的建立主要依靠代码来实现，所以需要在以后的开发迭代周期中开发集成工具。