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)管理軟件的架構設計與實現

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,采用四層架構模式設計實現了偵測系統(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。

關鍵詞:偵測系統(tǒng);四層架構;系統(tǒng)管理;軟件擴展

0引言

隨著電子技術的發(fā)展,現代軍事裝備的設備復雜化程度在不斷增加。在裝備有多種偵查設備的偵測系統(tǒng)中,如何對多個設備進行管理和協同工作,以及如何對多個設備偵測到的信息數據進行存儲、挖掘、統(tǒng)計分析等操作變得至關重要。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、數據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、數據庫服務管理軟件單元、顯示與控制軟件單元、信息處理軟件單元。

1軟件架構設計

軟件架構設計的目的是為了使軟件系統(tǒng)能夠適應需求的變更、易于維護和升級,同時盡可能地節(jié)約開發(fā)成本[1]。在軟件的架構設計中,常用的架構模式有三層/四層開發(fā)架構、SOA(面向服務架構)、DDD(領域驅動設計)等,目的在于實現高內聚、低耦合的思想[3]。由于系統(tǒng)管理軟件需要處理系統(tǒng)內大量不同實體間復雜的邏輯業(yè)務關系,需要用到大量的事件、消息、多線程等方式,采用分層架構比較合適且方便后期擴展和維護。本文采用四層架構進行設計。根據偵測系統(tǒng)的業(yè)務邏輯將系統(tǒng)管理軟件抽象成四層,即用戶界面層(UI層)、問題領域層(PD層)、數據管理層(DM層)和系統(tǒng)交互層(SI層)[2]。用戶界面層主要實現人機交互和各類信息進行顯示,負責提供偵測系統(tǒng)內設備的管理控制,同時與外部系統(tǒng)進行協同工作,包括界面展現和控制軟件單元、對外交互軟件單元等。問題領域層主要用于對上下層之間交互數據的邏輯處理,包括操控和調度管理軟件單元、故障檢測和維護軟件單元、領域可擴展軟件單元等。數據管理層主要完成對偵測系統(tǒng)中數據的分發(fā)、分析、加工、獲取等,主要包括數據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)交互層負責封裝光纖采集卡、采集器、數據庫服務器的具體交互方式,包括各類原始數據的采集和控制命令的下傳等操作,主要包括數據查詢軟件單元、數據庫管理維護軟件單元等。該軟件架構整體示意圖如圖1所示。

圖1　軟件架構整體示意圖

2軟件內各軟件單元的設計

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

(1) 界面展現和控制軟件單元:實現系統(tǒng)信息的顯示和對系統(tǒng)內設備的控制。

(2) 對外交互軟件單元主要實現:向其他偵測系統(tǒng)發(fā)送協同偵察請求,或響應其他偵測系統(tǒng)的協同偵察請求,控制系統(tǒng)進行協同控制,同時完成內外系統(tǒng)的數據格式化。

(3) 數據庫管理維護軟件單元主要實現:數據庫的備份、還原、故障修復及完成數據庫的同步更新工作。

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

(5) 操控和調度管理軟件單元主要完成系統(tǒng)內操控的轉發(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的推送和系統(tǒng)實時工作參數的分發(fā)等工作。

(9) 數據查詢軟件單元主要完成系統(tǒng)內對數據庫中數據的插入、更新等操作,以及用戶操作相關界面完成偵測信息的查詢,包括目標活動規(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,軟件的設計中最重要的就是其軟件各個單元間的業(yè)務通信機制,即接口設計。接口設計是后期代碼編制的基石。所以,接口設計的好壞直接決定軟件系統(tǒng)的復雜性和擴展性。本文對軟件系統(tǒng)中的各個軟件單元根據其在問題領域中的功能進行切割分類。系統(tǒng)管理軟件和系統(tǒng)內其他軟件單元都有業(yè)務通訊。圖2展示了偵測系統(tǒng)內其他軟件單元與系統(tǒng)管理軟件單元的接口關系,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基礎上,后期的編碼中采用數據抽象(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)內各個軟件單元的交互頻繁且產生的數據量大,本軟件采用消息隊列、事件、多線程、內存映射、雙緩沖等技術構建軟件工作流引擎,使得本軟件在多任務、高頻率、大流量數據時整個工作流不堵塞。

4結束語

本軟件在服務器上作為后臺程序運行,其中的所有功能和服務都是自動運行,無需人工交互。該軟件已經在多套裝備中實際應用,目前運行狀態(tài)良好,具備完善的系統(tǒng)管理和數據存儲功能,可將數據永久保存在后臺數據庫。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)中得到廣泛應用,進而指導相關領域的開發(fā)活動。

參考文獻:

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

[2]ErichGamm,RichardHelm,RalphJohson,JohnVlissides.設計模式:可復用面向對象軟件的基礎[M].北京:機械工業(yè)出版社,2007:112-136．

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

[4]溫昱.軟件架構設計[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、數據存儲;王愛矛(1983-),男,工程師,碩士,雷達總體測試和可靠性技術;盛震宇(1989-),男,助理工程師,碩士,雷達顯示控制、數據存儲;邢朦(1988-),女,工程師,碩士,雷達顯示控制。

中圖分類號:TP311

文獻標志碼:A

文章編號:1009-0401(2016)02-0066-03