基于偵測系統(tǒng)的系統(tǒng)管理軟件的架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)

李樹文,王愛矛,盛震宇,邢　朦

(中國船舶重工集團公司第七二四研究所,南京 211153)

基于偵測系統(tǒng)的系統(tǒng)管理軟件的架構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)

李樹文,王愛矛,盛震宇,邢朦

(中國船舶重工集團公司第七二四研究所,南京 211153)

摘要：針對現(xiàn)代偵測系統(tǒng)綜合化和信息化的發(fā)展趨勢,分析了偵測系統(tǒng)的特點,采用四層架構(gòu)模式設(shè)計實現(xiàn)了偵測系統(tǒng)的系統(tǒng)管理軟件。在需求變化的情況下,通過軟件的擴展接口,可使系統(tǒng)管理軟件具有管理靈活、模塊通用、可擴展特點。

關(guān)鍵詞:偵測系統(tǒng);四層架構(gòu);系統(tǒng)管理;軟件擴展

0引言

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代軍事裝備的設(shè)備復(fù)雜化程度在不斷增加。在裝備有多種偵查設(shè)備的偵測系統(tǒng)中,如何對多個設(shè)備進行管理和協(xié)同工作,以及如何對多個設(shè)備偵測到的信息數(shù)據(jù)進行存儲、挖掘、統(tǒng)計分析等操作變得至關(guān)重要。而作為偵測系統(tǒng)的系統(tǒng)管理軟件在系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用,其操作靈活性、可擴展性、穩(wěn)定性及維護性尤其重要。一般偵測系統(tǒng)軟件組成主要包括9個軟件單元:多源信息控制與融合軟件單元、對外接口軟件單元、數(shù)據(jù)采集與分析軟件單元、安全管理軟件單元、系統(tǒng)管理控制軟件單元、控制硬件MIO軟件單元、數(shù)據(jù)庫服務(wù)管理軟件單元、顯示與控制軟件單元、信息處理軟件單元。

1軟件架構(gòu)設(shè)計

軟件架構(gòu)設(shè)計的目的是為了使軟件系統(tǒng)能夠適應(yīng)需求的變更、易于維護和升級,同時盡可能地節(jié)約開發(fā)成本[1]。在軟件的架構(gòu)設(shè)計中,常用的架構(gòu)模式有三層/四層開發(fā)架構(gòu)、SOA(面向服務(wù)架構(gòu))、DDD(領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計)等,目的在于實現(xiàn)高內(nèi)聚、低耦合的思想[3]。由于系統(tǒng)管理軟件需要處理系統(tǒng)內(nèi)大量不同實體間復(fù)雜的邏輯業(yè)務(wù)關(guān)系,需要用到大量的事件、消息、多線程等方式,采用分層架構(gòu)比較合適且方便后期擴展和維護。本文采用四層架構(gòu)進行設(shè)計。根據(jù)偵測系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯將系統(tǒng)管理軟件抽象成四層,即用戶界面層(UI層)、問題領(lǐng)域?qū)?PD層)、數(shù)據(jù)管理層(DM層)和系統(tǒng)交互層(SI層)[2]。用戶界面層主要實現(xiàn)人機交互和各類信息進行顯示,負(fù)責(zé)提供偵測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的管理控制,同時與外部系統(tǒng)進行協(xié)同工作,包括界面展現(xiàn)和控制軟件單元、對外交互軟件單元等。問題領(lǐng)域?qū)又饕糜趯ι舷聦又g交互數(shù)據(jù)的邏輯處理,包括操控和調(diào)度管理軟件單元、故障檢測和維護軟件單元、領(lǐng)域可擴展軟件單元等。數(shù)據(jù)管理層主要完成對偵測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的分發(fā)、分析、加工、獲取等,主要包括數(shù)據(jù)記錄和回放軟件單元、系統(tǒng)版本管理軟件單元、系統(tǒng)配置管理軟件單元等。系統(tǒng)交互層負(fù)責(zé)封裝光纖采集卡、采集器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的具體交互方式,包括各類原始數(shù)據(jù)的采集和控制命令的下傳等操作,主要包括數(shù)據(jù)查詢軟件單元、數(shù)據(jù)庫管理維護軟件單元等。該軟件架構(gòu)整體示意圖如圖1所示。

圖1　軟件架構(gòu)整體示意圖

2軟件內(nèi)各軟件單元的設(shè)計

軟件單元設(shè)計是描述系統(tǒng)需求的一個過程,需要將需求中的感性描述進行抽象,提取要實現(xiàn)的功能,是整個系統(tǒng)開發(fā)的一個關(guān)鍵過程[4]。根據(jù)需求,系統(tǒng)管理軟件設(shè)計分為界面展現(xiàn)和控制軟件單元、對外交互軟件單元、數(shù)據(jù)庫管理維護軟件單元,以及數(shù)據(jù)庫記錄與回放軟件單元、任務(wù)調(diào)度與操控軟件單元、故障檢測和恢復(fù)軟件單元、系統(tǒng)版本管理軟件單元、系統(tǒng)配置管理軟件單元、數(shù)據(jù)庫查詢接口軟件單元。各軟件單元完成的功能如下:

(1) 界面展現(xiàn)和控制軟件單元:實現(xiàn)系統(tǒng)信息的顯示和對系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的控制。

(2) 對外交互軟件單元主要實現(xiàn):向其他偵測系統(tǒng)發(fā)送協(xié)同偵察請求,或響應(yīng)其他偵測系統(tǒng)的協(xié)同偵察請求,控制系統(tǒng)進行協(xié)同控制,同時完成內(nèi)外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式化。

(3) 數(shù)據(jù)庫管理維護軟件單元主要實現(xiàn):數(shù)據(jù)庫的備份、還原、故障修復(fù)及完成數(shù)據(jù)庫的同步更新工作。

(4) 數(shù)據(jù)記錄和回放軟件單元主要完成:對系統(tǒng)內(nèi)各類信息的入庫、回放等操作,為研究人員提供二次分析的資料。

(5) 操控和調(diào)度管理軟件單元主要完成系統(tǒng)內(nèi)操控的轉(zhuǎn)發(fā)、分析、加工等工作。

(6) 故障檢測和維護軟件單元主要完成系統(tǒng)各個軟硬件模塊的故障檢測、顯示、對外上報、開關(guān)機的初始化控制等工作。

(7) 系統(tǒng)版本管理軟件單元主要完成系統(tǒng)各個模塊的軟件版本的上傳、下載等更新和入庫備份、還原操作。

(8) 系統(tǒng)配置管理軟件單元主要完成系統(tǒng)各個模塊初始化參數(shù)的推送和系統(tǒng)實時工作參數(shù)的分發(fā)等工作。

(9) 數(shù)據(jù)查詢軟件單元主要完成系統(tǒng)內(nèi)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的插入、更新等操作,以及用戶操作相關(guān)界面完成偵測信息的查詢,包括目標(biāo)活動規(guī)律查詢、系統(tǒng)工作日志查詢等。

3軟件各接口的設(shè)計

由上文知,一般偵測軟件系統(tǒng)由9大軟件單元組成,軟件的設(shè)計中最重要的就是其軟件各個單元間的業(yè)務(wù)通信機制,即接口設(shè)計。接口設(shè)計是后期代碼編制的基石。所以,接口設(shè)計的好壞直接決定軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性和擴展性。本文對軟件系統(tǒng)中的各個軟件單元根據(jù)其在問題領(lǐng)域中的功能進行切割分類。系統(tǒng)管理軟件和系統(tǒng)內(nèi)其他軟件單元都有業(yè)務(wù)通訊。圖2展示了偵測系統(tǒng)內(nèi)其他軟件單元與系統(tǒng)管理軟件單元的接口關(guān)系,從中可看出系統(tǒng)管理軟件的重要性。

圖2　系統(tǒng)管理軟件單元與其他軟件單元接口圖

在圖2基礎(chǔ)上,后期的編碼中采用數(shù)據(jù)抽象(ADT)、多態(tài)和繼承類的方式抽象出軟件單元。軟件單元由一組類表達,方便后期的擴展和維護。由于系統(tǒng)內(nèi)各個軟件單元的交互頻繁且產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量大,本軟件采用消息隊列、事件、多線程、內(nèi)存映射、雙緩沖等技術(shù)構(gòu)建軟件工作流引擎,使得本軟件在多任務(wù)、高頻率、大流量數(shù)據(jù)時整個工作流不堵塞。

4結(jié)束語

本軟件在服務(wù)器上作為后臺程序運行,其中的所有功能和服務(wù)都是自動運行,無需人工交互。該軟件已經(jīng)在多套裝備中實際應(yīng)用,目前運行狀態(tài)良好,具備完善的系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)存儲功能,可將數(shù)據(jù)永久保存在后臺數(shù)據(jù)庫。由于該軟件具備通用性好、管理功能完善等特點,可以在更多的偵測系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,進而指導(dǎo)相關(guān)領(lǐng)域的開發(fā)活動。

參考文獻:

[1]MartinFowler.企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)模式[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010:122-163．

[2]ErichGamm,RichardHelm,RalphJohson,JohnVlissides.設(shè)計模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007:112-136．

[3]MartinFowler.重構(gòu):改善既有代碼的設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社,2010:66-96．

[4]溫昱.軟件架構(gòu)設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012:218-222

Designandimplementationofsystemmanagementsoftwarebasedondetectionsystem

LIShu-wen,WANGAi-mao,SHENGZhen-yu,XINGMeng

(No.724ResearchInstituteofCSIC,Nanjing211153)

Abstract:In view of the integrated and information development trends of modern detection systems, the characteristics of the detection system are analyzed, and the system management software is designed and implemented via the four-tier architecture. In the case of the changed requirements, the adoption of the scalable software interfaces can make the system management software feature flexible management, universal module and scalable capability.

Keywords:detection system; four-tier architecture; system management; software scalability

收稿日期:2016-03-20;修回日期:2016-03-30

作者簡介:李樹文(1982-),男,工程師,碩士,研究方向:雷達顯示控制、數(shù)據(jù)存儲;王愛矛(1983-),男,工程師,碩士,雷達總體測試和可靠性技術(shù);盛震宇(1989-),男,助理工程師,碩士,雷達顯示控制、數(shù)據(jù)存儲;邢朦(1988-),女,工程師,碩士,雷達顯示控制。

中圖分類號:TP311

文獻標(biāo)志碼:A

文章編號:1009-0401(2016)02-0066-03