CN105701605B - 一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备，包含系统管理模块、波形列表管理模块、组件列表管理模块和状态列表管理模块；所述系统管理模块用于监听波形信息，通过各波形静态信息管理接口函数对波形列表管理模块、组件列表管理模块进行操作，完成波形静态信息管理；通过各波形动态信息管理接口函数对状态列表管理模块进行操作，完成波形动态信息管理。本发明通过简易数据库的方式实现对波形的静态和动态管理。

Description

一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备

技术领域

本发明提供综合通信导航识别(以下简称ICNI)系统中的波形库管理，其中的波形是兼容软件通信体系结构的(以下简称SCA)。

背景技术

通信、导航、识别(CNI)系统是航空电子系统中重要组成部分,随着电子技术飞速发展,其技术正在向综合化、模块化、数字化方向发展。ICNI系统是一种硬件和软件都采用开放式体系结构、多频段多模式、软件可编程、硬件可配置的无线电系统，实现了由联合式架构向综合化架构的演进，有效减少了体积、重量，同时提高了系统的可靠性。

国内外多种类型的CNI综合计划都应用了软件无线电(以下简称SDR)的概念，SDR的思想符合航电系统综合化、模块化、开放式的发展方向。SCA是一组用来实现SDR系统的规则、方法和设计标准，由接口、行为规范、一般规则、波形应用程序接口以及所需的安全需求构成，用以约束SDR系统设计以帮助达到设计目标。本发明所涉及的ICNI系统即是基于SCA结构的航空综合通信导航识别系统。

在基于SCA的ICNI系统中，传统的CNI不再作为一个独立的设备存在，而是作为系统的一个功能，以应用软件的形式存在。在SCA中，这种以应用软件形式存在的无线电功能称为波形应用，简称波形。

ICNI系统支持传统CNI的所有功能，即支持所有的CNI波形。如图1所示，基于SCA的ICNI系统的采用了模块化、通用化、标准化的硬件平台，当前的硬件平台支持4个通用的通道，在各个通道上可以加载多种波形。兼容SCA的波形包括一系列的文件，如描述文件、可执行文件等多种文件，需要对这些文件进行管理。在ICNI系统运行的过程中，波形的状态会随着系统的运行时刻发生变化，需要对波形进行有效的管理。

波形库的功能主要包括以下两点：

1、波形静态信息管理；

2、波形动态信息管理。

发明内容

本发明的发明目的在于在符合SCA规范的ICNI系统上提出一种波形库管理的方法，通过简易数据库的方式实现对波形的静态和动态管理，下面具体描述发明内容。

本发明的发明目的通下以下技术方案实现：

一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备，包含系统管理模块、波形列表管理模块、组件列表管理模块和状态列表管理模块；

所述系统管理模块用于监听波形信息，通过各波形静态信息管理接口函数对波形列表管理模块、组件列表管理模块进行操作，完成波形静态信息管理；通过各波形动态信息管理接口函数对状态列表管理模块进行操作，完成波形动态信息管理。

优选地，所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统启动时使用的创建波形列表函数；

所述波形列表管理模块在接收到创建波形列表函数时，从波形文本文件中读取波形信息，存储于波形信息链表中，每个波形信息对应波形信息链表的一个节点。

优选地，所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统运行时使用的访问波形接口函数、修改波形接口函数、更新波形接口函数；

所述波形列表管理模块在接收到访问波形接口函数时，从波形信息链表中获取所需要的波形信息；若波形发生变化，系统管理模块通过调用修改波形接口函数使波形列表管理模块修改波形信息链表，并调用更新波形接口函数将最新波形信息链表保存到波形文本文件中。

优选地，所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统退出时使用的保存波形接口函数；

所述波形列表管理模块在接收到保存波形接口函数时，将最新的波形信息链表保存到波形文本文件中。

优选地，所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统启动时使用的创建组件列表函数；

所述组件列表管理模块用于：在接收到创建组件列表函数时，从组件文本文件中读取组件信息，存储于组件信息链表中，每个组件信息对应组件信息链表的一个节点。

优选地，所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统运行时使用的访问组件接口函数、修改组件接口函数、更新组件接口函数；

所述组件列表管理模块在接收到访问组件接口函数时，从组件信息链表中获取所需要的组件信息；若组件发生变化，系统管理模块通过调用修改组件接口函数使组件列表管理模块修改组件信息链表，并调用更新组件接口函数将最新组件信息链表保存到组件文本文件中。

优选地，所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统退出时使用的保存组件接口函数；

所述组件列表管理模块在接收到保存组件接口函数时，将最新的组件信息链表保存到组件文本文件中。

优选地，所述组件列表管理模块还用于通过组件名称实现波形信息链表到组件信息链表的索引。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明提出了一种在完全兼容SCA规范的ICNI系统中，根据波形相关信息的特点进行分类，并对不同类型的信息使用不同的管理办法，实现对整个波形库的有效管理。

(2)本发明通过使用简单的数据结构，实现信息的高效存储；通过设计简单的查询算法，提供波形库的高效查询。

(3)本发明通过波动状态的实时管理，为系统的健康管理以及波形管理等提供运行时的有效信息，为健康管理和波形管理提供便利。

(4)采用面向对象的思想，以模块功能的低耦合、高内聚为原则，将ICNI系统波形列表管理模块分为波形列表管理模块、组件列表管理模块和状态列表管理模块三个模块。每个模块可以根据不同要求进行进一步开发，提高了系统的可扩展性，降低了未来需求改变带来的系统开发与测试成本。

附图说明

图1是基于SCA的SDR系统结构示意图；

图2是本发明一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备的结构示意图；

图3是本发明一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备的流程示意图；

图4是波形信息链表的结构示意图；

图5是本实施例中ICNI系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明相关的定义如下：

定义1：波形，全称波形应用，是信号从通信节点到另外一个通信节点的完整变换过程。在ICNI系统中，一个波形即一个无线电功能，如HF电台。

定义2：波形库，存储波形信息的实体，包含波形文本文件和组件文本文件。

定义3：波形信息：波形的ID、波形名称、SAD文件路径、版本号、生产商、描述和组件列表。静态是相对的，表示在波形运行的过程中不会变化。

定义4：波形状态：系统中运行的波形信息，包括运行的波形数量，每个波形的运行状态，如启动、停止、卸载等，每个波形占用的模块和通道。

定义5：组件：波形的组成部分。

定义6：组件信息：组件的ID、组件名称、组件文件路径、组件版本、组件的类型。

本实施方案的ICNI系统以下几个硬件模块构成：

1.搭载PowerPC MPC8572 CPU的主控模块；

2.与应用组件相关的数字通道。

3.与应用组件相关的射频通道。

4.与路由配置相关的交换模块。

整个系统的框图如图5所示。

如图2所示，本发明主要涉及以下四个软件部分：系统管理模块、波形列表管理模块、组件列表管理模块和状态列表管理模块，下面对各个模块作详细说明。

(一)系统管理模块

系统管理模块主要用于波形库的初始化，监听波形信息，如果是波形静态信息发生变更，则系统管理模块通过各波形静态信息管理接口函数调用波形列表模块的操作或者组件列表模块的操作，完成波形静态信息管理；如果是波形状态发生变化，则系统管理模块通过各波形动态信息管理接口函数调用状态信息管理模块的操作，完成波形动态信息管理。

波形静态信息管理接口函数包含在ICNI系统启动时使用的创建波形列表函数、创建组件列表函数；在ICNI系统运行时使用的访问波形接口函数、访问组件接口函数，当监听到波形的静态信息发生变更时使用的修改波形接口函数、更新波形接口函数、修改组件接口函数、更新组件接口函数；以及在ICNI系统退出时使用的保存形波接口函数、保存组件接口函数。其中，修改波形接口函数包含增加波形接口函数、删除波形接口函数，修改组件接口函数包含增加组件接口函数、删除组件接口函数。

(二)波形列表管理模块

建立静态波形列表数据结构，即波形信息链表，存储ICNI系统支持的所有波形静态信息，提供访问和修改波形列表的接口，使波形信息链表可以根据ICNI系统的实际波形进行调整，并在波形发生变化时进行更新。

静态的波形信息链表需要存储ICNI系统支持的所有波形静态信息。ICNI系统是一个通用的系统，在不同的目标平台支持不同的波形，即使在同一个平台，在不同的时期支持的波形也不同。因此需要使用一种灵活的方便裁剪的数据结构。在这里使用了链表这种数据结构，波形信息链表的一个节点存储一个波形的信息，见图4所示。

波形信息链表在ICNI系统启动时可以快速构建并提供访问，设计了一种快速从波形库恢复波形信息链表的算法实现波形信息链表在启动时的快速构建。考虑到波形信息链表在ICNI系统停止时的维护需求，波形库应该保持可读性，所以波形库使用文本文件的形式进行存储。在ICNI系统正常关闭之前，系统管理模块会检查波形信息链表的变化，如果波形信息链表发生变化，则自动保存到波形文本文件中。为了防止由于ICNI系统突然中止造成的波形信息链表信息缺失，在波形信息链表发生变化的时候自动把最新波形信息保存到波形文本文件中。

波形列表管理模块可以实现的功能如下：

1.创建波形信息链表：在ICNI系统启动时，响应系统管理模块的创建波形列表函数，从存储的波形文本文件中读取波形信息，存储于波形信息链表中，每个波形信息对应波形信息链表的一个节点。

2.提供访问接口：在ICNI系统运行的过程中，响应系统管理模块的访问接口波形函数，从波形信息链表中获取所需要的波形信息。

3.提供修改接口：在ICNI系统运行的过程中，若波形发生变化，响应系统管理模块的修改波形接口函数，更新波形信息链表，并响应系统管理模块的更新波形接口函数将最新波形信息链表保存到波形文本文件中；

4.自动保存：在ICNI系统退出之前，响应系统管理模块的保存波形接口函数将最新的波形信息链表保存到波形文本文件中。

(三)组件列表管理模块

建立静态的组件列表数据结构，即组件信息链表，存储波形相关的所有组件信息，提供访问和修改组件列表的接口，使组件信息链表可以根据波形的实际组件进行调整，并在组件发生变化时进行更新。由于组件是波形的组成部分，需要建立波形信息链表到组件信息链表之间的链接，实现波形信息链表与组件信息链表的关联。

静态的组件信息链表需要存储并维护系统支持的所有波形相关的组件的静态信息。兼容SCA标准的波形把无线电功能划分为一系列的组件，因此需要使用一种灵活的方便裁剪的数据结构。在这里使用了链表这种数据结构，波形信息链表的一个节点存储一个组件的信息。

组件信息链表在系统启动时可以快速构建并提供访问，设计了一种快速从组件文本文件中恢复组件列表的算法实现组件信息链表在启动时的快速构建。考虑到组件信息链表在ICNI系统停止时的维护需求，组件文本文件应该保持可读性，所以组件列表使用文本文件的形式进行存储。在ICNI系统正常关闭之前，则自动将组件信息链表保存到组件列表文件中。为了防止由于ICNI系统突然中止造成的组件信息链表中的信息缺失，在组件信息链表发生变化的时候自动把最新组件信息链表保存到组件文本文件中。

由于组件是波形的组成部分，设计了一种简单的索引方式可以从波形信息链表链接到相关的组件信息链表。在波形信息链表的波形项目中，包含了组件的名称，由于组件名称是唯一的，通过组件名称可以直接从组件信息链表中查询到相关组件的信息。

组件列表管理模块的可以实现的功能如下：

1.创建组件列表：在ICNI系统启动时，响应系统管理模块的创建组件列表函数从存储的组件文本文件中读取组件信息，存储于组件信息链表中，每个组件对应组件信息链表的一个节点。

2.提供访问接口：在ICNI系统运行的过程中，响应系统管理模块的访问组件接口函数从组件信息链表中获取所需要的组件信息。

3.提供修改接口：在ICNI系统运行的过程中，若组件发生变化，响应系统管理模块的修改组件接口函数更新组件信息链表，并响应系统管理模块的更新组件接口函数将最新组件信息链表保存到组件文本文件中；

4.自动保存：在ICNI系统退出之前，响应系统管理模块的保存组件接口函数把最新的组件信息链表保存到文本文件中。

5.提供索引接口：通过组件名称实现波形信息链表到组件信息链表的索引。

(四)状态列表管理模块

在ICNI系统运行时维护波形的动态信息列表，实时更新动态列表信息。

在ICNI系统运行的过程中，波形状态随着时间发生变化。ICNI系统的硬件平台是一个通用的平台，与传统的分立式系统的一个区别是系统支持的波形并非全部都一直处于运行的状态，而是根据系统的任务需求，运行相应的波形；另外，ICNI系统的健康管理功能允许系统在部分硬件资源出现故障的时候，在有限的硬件资源上分时运行任务需要的波形。而在组件层面上，同样支持类似的动态特性，一个波形的组件并非固定运行于特定的硬件资源中，而是根据系统硬件资源的状态进行组件适配，在组件层面的硬件资源出现异常时，实现硬件资源的分时复用。完成这些波形层面和组件层面的动态资源分配，需要在系统运行时实时更新波形状态，对这些动态的信息进行有效管理。

根据波形状态信息具有节点信息一致，节点数量可变的特点，采用容器这种数据结构，在系统运行的过程中动态管理波形和组件的状态信息。在系统启动时，根据波形状态的初始信息动态生成状态容器；当波形状态发生变化时，自动触发波形状态管理模块自动更新状态容器，保持信息的实时性，并及时释放内存空间；其他模块需要波形状态信息时，提供波形状态查询的接口。在ICNI系统退出时，动态信息自动释放。

下面结合图3对本发明的实施过程作详细说明。

第一步、验证ICNI系统波形信息链表初始状态及相关接口执行情况：

1.ICNI系统上电之后，主控模块加载实时操作系统，同时加载SCA运行环境以及系统管理模块。通过PC端的任务控制台完成与ICNI操作系统的telnet连接，观察系统执行情况。

2.通过系统管理模块调用创建波形列表函数使波形列表管理模块完成波形信息链表的初始化操作。

3.波形信息链表初始化完成后，系统管理模块通过调用访问波形接口函数使波形列表管理模块对波形信息链表进行查询，确认波形信息链表的信息的正确性；手动添加或者删除波形后，系统管理模块监听到波形静态信息中的波形部分发生了变更，向波形列表管理模块发出修改波形接口函数，波形列表管理模块的修改波形接口接收到修改波形接口函数后对波形信息链表进行修改，修改完成后系统管理模块向波形列表管理模块发出更新波形接口函数，波形列表管理模块接收到更新波形接口函数时，将最近的波形信息链表存储到波形文本文件中；系统管理模块通过再次调用访问波形接口函数使波形列表管理模块对波形信息链表进行查询，确认波形列表管理模块运行的正确性。

第二步、验证ICNI系统组件列表初始状态及相关接口执行情况：

1.ICNI系统上电之后，主控模块加载实时操作系统，同时加载SCA运行环境以及系统管理模块。通过PC端的任务控制台完成与ICNI操作系统的telnet连接，观察系统执行情况。

2.通过系统管理模块调用创建组件列表函数使组件列表管理模块完成组件信息链表的初始化操作。

3.组件信息链表初始化完成后，系统管理模块通过访问组件接口函数使组件列表管理模块对组件信息链表进行查询，确认组件信息链表的信息的正确性；手动添加或者删除波形后，系统管理模块监听到波形静态信息中的组件发生了变更，向组件列表管理模块发出修改组件接口函数，组件列表管理模块的修改组件接口接收到修改组件接口函数后对组件信息链表进行修改，修改完成后系统管理模块向组件列表管理模块发出更新组件接口函数，组件列表管理模块接收到更新组件接口函数时，将最近的组件信息链表存储到组件文本文件中；系统管理模块通过再次调用访问组件接口函数使组件列表管理模块对组件信息链表进行查询，确认组件列表管理模块运行的正确性。

4.通过组件列表管理模块中的组件查询接口对组件进行查询，确定波形信息链表与组件信息链表关联的正确性。

第三步、验证波形状态信息管理的执行情况：

1.在ICNI系统把4个波形——Waveform1、Waveform2、Waveform3、和Waveform4分别依次加载到4个数字通道中。

2.随机更改4个通道中的波形的运行状态，例如执行波形的启动、停止或者卸载。系统管理模块监听到波形动态信息的变更后，自动调用波形动态信息管理接口函数进行波形状态信息更新，通过状态列表管理模块的查询接口确认运行状态是否及时更新。

3.随机更改4个波形的加载次序，例如把原来在通道1的Waveform1与通道4的Waveform4进行切换。系统管理模块监听到波形动态信息的变更后，自动调用波形动态信息管理接口函数进行波形状态信息更新，通过状态列表管理模块的查询接口确认波形加载的通道信息是否及时更新。

4.修改波形的组件加载配置后重新加载波形，例如把原来的Waveform1的FPGA组件加载到其他的FPGA上。系统管理模块监听到波形动态信息的变更后，自动调用波形动态信息管理接口函数进行波形状态信息更新，通过状态列表管理模块的查询接口确认波形加载的通道信息是否及时更新。

5.为了提高验证的效率，可以单独编写一个测试程序，自动执行上述的动态信息的修改，每次修改前输出状态信息，修改状态后再输出状态信息，通过比较修改前后的状态信息即可验证动态信息更新的正确性。

以上是ICNI系统波形库管理设备的系统管理模块、波形列表管理、组件列表管理和动态信息管理的整个工作过程及验证过程。结果表明在兼容SCA规范的ICNI系统中，波形库管理设备能够准确实时地存储波形状态信息；能够为其他管理模块提供快捷的查询接口，为其他管理模块提供实时的管理参考数据，满足ICNI系统管理的要求。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种应用于综合通信导航识别系统中的波形库管理设备，包含系统管理模块、波形列表管理模块、组件列表管理模块和状态列表管理模块；

所述系统管理模块用于监听波形信息，通过各波形静态信息管理接口函数对波形列表管理模块、组件列表管理模块进行操作，完成波形静态信息管理；通过各波形动态信息管理接口函数对状态列表管理模块进行操作，完成波形动态信息管理；

波形列表管理模块用于建立静态的波形列表数据结构，即波形信息链表，存储ICNI系统支持的所有波形静态信息，提供访问和修改波形列表的接口，使波形信息链表根据ICNI系统的实际波形进行调整，并在波形发生变化时进行更新；

组件列表管理模块用于建立静态的组件列表数据结构，即组件信息链表，存储波形相关的所有组件信息，提供访问和修改组件列表的接口，使组件信息链表可以根据波形的实际组件进行调整，并在组件发生变化时进行更新；

状态列表管理模块用于在ICNI系统运行时维护波形的动态信息列表，实时更新动态列表信息。

2.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统启动时使用的创建波形列表函数；

所述波形列表管理模块在接收到创建波形列表函数时，从波形文本文件中读取波形信息，存储于波形信息链表中，每个波形信息对应波形信息链表的一个节点。

3.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统运行时使用的访问波形接口函数、修改波形接口函数、更新波形接口函数；

所述波形列表管理模块在接收到访问波形接口函数时，从波形信息链表中获取所需要的波形信息；若波形发生变化，系统管理模块通过调用修改波形接口函数使波形列表管理模块修改波形信息链表，并调用更新波形接口函数将最新波形信息链表保存到波形文本文件中。

4.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统退出时使用的保存波形接口函数；

所述波形列表管理模块在接收到保存波形接口函数时，将最新的波形信息链表保存到波形文本文件中。

5.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统启动时使用的创建组件列表函数；

所述组件列表管理模块用于：在接收到创建组件列表函数时，从组件文本文件中读取组件信息，存储于组件信息链表中，每个组件信息对应组件信息链表的一个节点。

6.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统运行时使用的访问组件接口函数、修改组件接口函数、更新组件接口函数；

所述组件列表管理模块在接收到访问组件接口函数时，从组件信息链表中获取所需要的组件信息；若组件发生变化，系统管理模块通过调用修改组件接口函数使组件列表管理模块修改组件信息链表，并调用更新组件接口函数将最新组件信息链表保存到组件文本文件中。

7.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述波形静态信息管理接口函数包含在综合通信导航识别系统退出时使用的保存组件接口函数；

所述组件列表管理模块在接收到保存组件接口函数时，将最新的组件信息链表保存到组件文本文件中。

8.根据权利要求1所述的波形库管理设备，其特征在于所述组件列表管理模块还用于通过组件名称实现波形信息链表到组件信息链表的索引。