CN110659045B - 一种软件化雷达实时动态更新系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软件化雷达实时动态更新系统，包括雷达组件管理中心、雷达事件管理器、组件加载器、雷达组件服务调用器、雷达组件数据库；本发明提供雷达系统中解析雷达组件依赖关系的方法提升软件化雷达系统的安全性与稳定性。本发明还提供了一种雷达组件间的解耦方法，雷达组件完成注册后作为服务独立运行，避免了组件间直接通信产生耦合，实现了雷达组件之间的解耦，雷达组件之间不再互相影响。本发明使用C++实现雷达组件更新，相较于java类加载实现，实时性更好；能在不同的支持动态链接库或共享库的平台下运行更新，且具有不间断更新的优势；注册完成后的雷达组件的功能被调用时，以服务的形式独立运行，降低了雷达组件之间的耦合。

Description

一种软件化雷达实时动态更新系统

技术领域

本发明涉及软件化雷达技术，尤其涉及一种在C++环境下实现软件化雷达实时动态更新的技术。

背景技术

软件化雷达是一种开放式体系结构，通过软件定义、扩展和重构雷达系统功能的新一代雷达技术。在战场环境复杂多变的情况下，软件化雷达以高速率、短延迟、大容量的高效处理为约束边界，实现处理平台的开放性、软硬件解耦、硬件可重组、软件可重构。软件化雷达可根据需求定制雷达功能，灵活响应多种不同的雷达作战需求，覆盖探测、干扰、侦察、通信等多种应用场景。

软件化雷达系统通常需要7×24小时不间断侦测目标，但是在进行系统升级时，通常需停止正在运行的雷达系统，这样的做法使得雷达战斗力大幅削减，产生一定的战场隐患。

软件化雷达组件动态升级的目的是完成指定应用组件的在线更新，即在设备不停机的情况下实时完成指定组件的软件升级操作。

现有技术方案如下：

1)公开号为CN101008901的发明申请提出了一种应用系统动态升级方法。该发明通过读取业务模块的描述信息，并根据描述信息，使用java类加载技术，为每一个模块构建独立的类加载器，然后通过类加载器获取业务模块的组件信息，构建组件、装配组件、以及适配组件，从而完成一个应用软件动态更新。

CN101008901提出的应用系统动态升级方法利用java的类加载器实现，需要首先读取描述信息，再解析描述信息，然后再根据描述信息加载组件，这种升级方式有java加载技术实时性壁垒，不能满足雷达强实时的要求。

2)公开号为CN102404147A的发明申请提出一种软件版本的动态更新方法，该方法包括：步骤1，在基站云模式下，各基站主控板选出一个业务调度总控节点；步骤2，业务调用总控节点接受网管过来的软件版本更新通知，并保存软件版本的更新信息；步骤3，业务调度总控节点确定待软件版本更新基站集，对云基站的软件版本进行更新。

CN102404147A的动态更新方式没有考虑软件与软件之间的依赖关系，在软件之间互相有依赖的情况，这种更新方式不适用。系统升级时，需要设备逐个升级，例如，当设备1升级时，需要先将设备1的业务分配给其他设备完成，然后停止设备1进行更新。对于雷达系统24小时不间断环境侦测来说，更新不具有自主性，需根据设备运行情况决定升级时机，且升级周期较长，不具有实时性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种在C++语言环境下进行，使雷达组件能够实现实时动态更新的系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种软件化雷达实时动态更新系统，包括雷达组件管理中心、雷达事件管理器、组件加载器、雷达组件服务调用器、雷达组件数据库；

雷达事件管理器，用于在客户端显示雷达组件信息，向雷达组件管理中心发送管理指令；

组件加载器，用于判断从外部接收到新增的已封装的雷达组件，根据封装格式读取新增的雷达组件的元数据信息，为每一个新增的雷达组件构建单独的雷达组件加载器，并通知雷达组件管理中心有新增组件被加载；已封装的雷达组件格式为动态链接库dll或共享库so；所述已封装的雷达组件中包含元数据信息与雷达组件的功能执行文件；

雷达组件服务调用器，用于将需要注册的雷达组件的功能抽象成服务并在服务注册表中进行注册，注册完成后，将更新后的服务注册表返回至组件管理中心；通过雷达组件管理中心调用雷达组件的功能或组件信息；

雷达组件数据库，用于保存接收到的雷达组件；

雷达组件管理中心，用于根据接收到的管理指令管理软件化雷达系统中的雷达组件；接收到组件加载器有新增组件的通知后，读取新增的雷达组件加载器的信息，根据雷达组件加载器中的元数据信息对雷达组件加载文件进行解析，解析成功则通过新增的雷达组件加载器构建雷达组件，并将雷达组件存储于雷达组件数据库，向雷达组件服务调用器注册该雷达组件；接收到雷达组件的功能调用命令时，雷达组件管理中心根据从服务注册表中读取的服务信息运行此雷达组件的服务。

本发明提供在进行组件加载时，根据元数据信息解析雷达组件依赖关系的方法。在雷达组件完成注册后作为服务独立运行，实现了雷达组件之间的解耦。

本发明的有益效果是，使用C++实现雷达组件更新，相较于java类加载实现，实时性更好；能在不同的支持动态链接库或共享库的平台下运行更新，且具有不间断更新的优势；注册完成后的雷达组件的功能被调用时，以服务的形式独立运行，降低了雷达组件之间的耦合。

附图说明

图1为软件化雷达系统结构；

图2为本发明加载器结构；

图3本发明读取单元；

图4本发明雷达组件服务调用器结构示意图；

图5本发明雷达组件更新过程；

图6本发明雷达系统升级过程。

具体实施方式

以下对本发明实施例进行详细描述。

本发明软件化雷达系统结构在C++语言环境下进行，使雷达组件能够实现实时动态更新。如图1所示，软件雷达系统包括：雷达组件管理中心、雷达事件管理器、组件加载器、雷达组件服务调用器、雷达组件数据库。

雷达事件管理器，用于在客户端显示雷达组件信息，向雷达组件管理中心发送管理指令，雷达组件发生的变化显示在雷达事件管理器中。

组件加载器，用于读取已封装的新增的雷达组件的元数据信息，为每一个新增的雷达组件构建单独的雷达组件加载器；所述雷达组件的封装格式为动态链接库dll或共享库so；所述元数据信息包括组件标识符、组件版本号和组件依赖关系信息。

雷达组件服务调用器，用于将已注册的雷达组件的功能抽象成服务，通过雷达组件管理中心调用雷达组件的功能或组件信息。为保证每个雷达组件的独立性，以及方便组件信息与功能使用分离，雷达组件只在雷达组件服务调用器中注册后使用对应雷达组件功能。

雷达组件数据库，用于保存接收到的雷达组件；当雷达组件被调用时，雷达组件管理中心直接从雷达组件数据库提取被调用的雷达组件，避免雷达组件二次加载，提高组件调用实时性，减少内存消耗。

雷达组件管理中心，用于根据接收到的管理指令管理雷达组件数据库中的雷达组件；根据元数据信息对雷达组件加载文件进行解析，解析成功则构建雷达组件，将雷达组件存储于雷达组件数据库，雷达组件服务调用器注册该雷达组件；雷达服务调用器将服务注册表返回给雷达组件管理中心，接收到雷达事件管理器发送来的雷达组件调用命令时，雷达组件管理中心根据从服务注册表中读取的服务信息运行此雷达服务。

基于软件化雷达更新系统，实现软件化雷达动态更新的方法，包括：

步骤1.在系统外部构建新增的雷达组件，按照雷达组件的元数据信息+组件功能构建新组件。

步骤2.组件加载器得到新的组件后，将雷达组件封装为dll(dynamic linklibrary)动态链接库或so(share object)共享库文件中加载到雷达组件管理中心中。

步骤3.雷达组件管理中心根据雷达组件的元数据信息中的组件标识符、组件版本号和组件依赖关系信息解析新增的组件模块，解析成功后，将组件模块存储至数据库以供实时调度。

步骤4.雷达组件管理中心向雷达组件服务调用器注册已解析成功的雷达组件。

步骤5.雷达组件服务调用器以服务的方式通过雷达组件管理中心调用在数据库中已注册成功的雷达组件；服务调用器将已注册的组件保存为服务注册表，并将此表返回给雷达组件管理中心。已注册的雷达组件已在组件管理中心暂存着，数据库的目的是保存所有雷达组件，每次重启可以查阅上次保存的雷达组件信息。相当于一个运行的组件保存着两份，一份被雷达系统正在运行，在雷达系统暂存着，另一份存至数据库中。

步骤6.雷达组件管理中心根据雷达事件管理器发送的命令灵活调用服务注册表中的雷达组件。

其中，雷达组件的元数据信息为雷达组件的描述信息，包括：

1)雷达组件标识符，全局唯一标识雷达组件，以组件名称作为标识符。

2)雷达组件版本号，用于标识组件模块当前的版本信息。

3)雷达组件信息，包含组件属性信息和组件依赖关系信息，组件属性信息描述组件的功能描述和组件配置信息，包括组件的类名、组件的属性描述、组件配置信息，组件状态信息等；组件依赖关系信息描述需要协同某组件工作的组件标识符、组件版本号，以及当依赖的某个组件有多个版本存在时的决策信息。

dll动态链接库和so共享库文件为C/C++语言下雷达组件分别在Windows或Linux系统下动态链接库文件格式，支持雷达系统在需要调用新组件模块时，系统能将组件模块链接到系统中。雷达组件加载器检查组件的封装格式，是否与现有系统组件的封装格式是否一致，如果组件的格式是so格式，则对应Linux系统；若组件的格式是dll格式，则对应Windows系统。结合图2详细说明组件加载器，包括文件加载单元、文件检测单元、读取单元、加载器、模块解析器。

组件加载器接收到开发完成后的雷达组件，将已封装的新增雷达组件dll文件或so文件存放在指定文件夹下，文件加载单元读取文件夹下新增雷达dll或so文件，文件检测单元根据文件格式判断文件动态加载方式，若文件格式为dll后缀的文件，则采用动态库调用方式，使用LoadLibrary、GetProcAddress和FreeLibrary三种标准库函数对dll库文件进行调用；若文件格式为so文件，采用共享库技术对新增雷达组件进行调用，使用dlopen、dlsym和dclose标准库函数对so文件封装功能进行调用。读取单元根据文件检测单元的结果使用动态库或者共享库技术对dll文件或so文件读取新增雷达组件的元数据信息，模块解析器判断元数据信息中的组件依赖关系是否在雷达组件管理中心存在匹配的雷达组件，若不满足，则将新增雷达组件置于待解析状态；若满足，则将新增雷达组件置于已解析状态，并保存新增雷达组件的依赖信息。加载器根据新增雷达组件的元数据信息和依赖信息，为新增雷达组件构建独立的雷达组件加载器。

上述读取单元根据文件类型不同采用不同的调用方式，结合图3说明本发明的读取单元。读取单元使用动态库或共享库的应用程序界面API对文件进行读取，动态库的API采用动态链接库技术，将dll文件加载到进程的虚拟空间中，LoadLibrary装载dll库文件，GetProcAddreess获取引入的函数地址，将符号或标识号转换为dll内部地址，从而获取dll库文件的详细内容，FreeLibrary释放动态链接库；共享库对so文件进行操作，使用dlopen打开so共享库文件，dlsym函数获取函数执行地址以实现对so文件详细信息提取，dlclose关闭so文件库，derror打印在共享库函数执行期间出现的错误信息。读取单元获取dll文件或so文件过程中，采用底层函数实现，其内存消耗小，调用效率高，弥补使用java加载器实时性不够的缺点。

步骤3中，雷达组件管理中心读取新增的雷达组件加载器的信息，判断加载器中的组件信息是否与雷达组件管理中心已有的雷达组件信息重合，如果雷达组件标识符和雷达组件版本号一致，则组件重合。若雷达组件信息重合，则将新增的雷达组件置于已安装状态；若雷达信息不重合，则通过新增雷达组件加载器构建雷达组件，将新增雷达组件状态置于已安装状态，并将组件信息添加至雷达组件管理中心，在数据库中增加已安装组件的全部内容。包含：雷达组件元数据与雷达组件的功能。检查新组件模块申明的依赖项能否在雷达系统中找到对应版本的组件，且这些依赖的组件模块需符合要求，具体要求如下：组件依赖的组件模块在系统中能够匹配到版本范围的提供者。

上述数据库用于存储加载到雷达系统的雷达组件信息，主要由两张表构成，雷达组件资源表COMPONENT_RESOURCES_TABLE和雷达组件表COMPONENT_TABLE组成，COMPONENT_RESOURCES_TABLE保存雷达系统组件资源信息，包含当前系统环境下所有已安装组件的名称和路径。COMPONENT_TABLE保存雷达应用组件的状态信息，如表1所示，包含：雷达组件ID号，标识组件插入数据库的顺序；Generation标识组件是第几代产品；LocalPath标识着组件的本地地址；SymbolicName和Version标识组件的唯一标识符和版本信息，任何两个组件标识信息和版本号不能都相同，若数据库中存在组件SymbolicName和Version都相同，则数据库将对应的ID组件信息传输至组件事件管理器打印错误信息。

表1本发明COMPONENTS_TABLE信息描述

步骤4中所述注册雷达组件到雷达服务调用器作用是注册已安装到雷达系统的雷达组件。雷达组件调用器结构图如图4所示，包括状态检测单元、服务检测单元、服务注册单元、服务注册列表和服务调用单元。新增雷达组件在雷达组件调用器中注册，首先通过状态检测单元进行检测，根据雷达组件当前状态是否为已安装状态判断，若为已安装状态之外的状态，则将雷达组件置于未注册状态；若状态为已安装状态，则进行下一步服务检测单元，服务检测单元根据服务注册列表中是否有此服务进行判断，如果有此服务，直接返回该服务对象，如果没有此服务，则进行服务注册单元注册，将新增雷达组件的功能模块向服务注册列表中添加，组件管理中心或其他雷达组件可通过服务调用单元调用服务注册列表中的组件服务。通过服务注册列表的形式避免了外部直接调用雷达组件，组件之间调用通过索引服务注册表间接获取，降低了雷达组件之间的耦合度。

结合图5，详细说明雷达组件动态更新过程。

按照组件元数据+组件功能模块开发每个雷达应用组件，元数据文件对应组件的属性信息，组件功能模块对应组件的实际功能代码，将两个子文件一并封装在同一个dll文件或so文件中，放置在指定的文件夹下供雷达系统加载。

雷达系统中包括组件管理中心和组件服务调用器。

雷达系统读取指定文件夹下的组件信息，通过加载器读取组件的元数据信息，组件管理中心解析组件的标识符、版本号和依赖关系。解析过程包括：

1)提取新增组件的标识符和版本号，与当前雷达系统数据库保存的组件数据进行对比，若数据库中存在标识符与版本号都相同的雷达组件，则解析失败。若存在标识符相同，版本号不同，则雷达组件进行依赖关系解析。

2)解析新增组件依赖关系。若新增雷达组件存在依赖关系，根据新增雷达组件的元数据信息提取依赖项，在数据库中查询是否已安装依赖项雷达组件，依赖项组件在数据库中存在，则新增雷达组件置为已解析状态；若不存在，则新增雷达组件状态置为未解析状态。若新增雷达组件被设置为已解析状态，则安装新增雷达组件dll文件或so文件。根据动态链接库文件的形式，选择对应的调用接口。在不同平台，如linux系统和windows系统，都有对应的动态链接库加载形式，按照对应接口调用，实现在不同平台下雷达系统对雷达组件的安装。本发明加载方式均适用于支持动态链接技术或共享对象的系统平台。

雷达系统更新数据库信息。雷达系统搜索数据库中雷达组件信息，若存在雷达组件与新增雷达组件同名且组件版本信息不同的雷达组件，则数据库删除旧组件信息，使用新增雷达组件替换旧组件信息；若不存在组件与新增组件同名组件，数据库按照顺序使用新ID号插入数据库。

组件服务调用器将已完成解析后的新增的雷达组件在服务注册表中注册。服务注册表是所有雷达组件共享的数据区域，保存所有在雷达系统注册过的服务对象，在组件管理中心可灵活调用已在服务注册表已注册过的雷达组件。雷达组件经过组件服务调用器注册后，雷达组件功能被抽象成一种服务。服务索引到雷达组件功能单元在雷达系统中实际执行地址，从而调用雷达组件的功能函数。

组件服务调用器将服务保存至服务注册表中，其他雷达组件或组件管理中心可通过索引服务注册表调用服务注册表中注册过的服务，间接调用相应雷达组件的功能。雷达组件服务调用器使用服务注册表作为中间介质，避免了组件间直接联系产生的耦合，方便雷达组件管理中心对组件进行管理。本发明将调用过程转移至服务调用器中，实现管理与使用的分离，提升了雷达系统的灵活性，降低了雷达组件间的耦合度。服务注册表保存已注册的雷达组件注册信息，组件之间可以通过服务注册表共享服务功能。本发明服务调用器可以实现对雷达组件服务注册，查询服务注册表找到服务，对服务功能进行调用。

结合图6，详细描述本发明中雷达系统如何动态升级组件。

雷达组件加载器按照对应文件格式加载新增的雷达组件，以获取新增组件的元数据信息，并向组件管理中心反馈雷达组件的安装请求。

组件管理中心接受加载器的安装请求后，对新增组件元数据信息和依赖关系进行解析，根据解析结果将新增组件状态设置为已解析或未解析状态。组件管理中心将新增的已设置为解析状态的组件信息发送至数据库。

数据库接受新增的组件信息，全局匹配是否有同名组件，若数据库中存在同名组件且版本信息不同的组件，则删除旧组件信息，使用新增组件信息替换；若不存在同名组件，则分配新ID给新增组件并插入数据库中。数据库更新完成后，将新组件存档返回至组件管理中心。

组件管理中心接受数据库反馈的新组件存档信息后，发送注册新雷达组件请求至组件服务调用器。

组件服务调用器接受注册请求后，将新增雷达组件功能封装成服务，并在服务注册表中进行注册。注册完成后，组件服务调用器将更新后的服务注册表返回至组件管理中心。

组件事件管理器发送调用信息给组件管理中心，组件管理中心根据从服务注册表中读取并调用服务注册表中的服务，由管理中心运行组件的实际功能，并反馈给组件事件管理器组件的运行情况。

Claims (4)

1.一种软件化雷达实时动态更新系统，其特征在于，包括雷达组件管理中心、雷达事件管理器、组件加载器、雷达组件服务调用器、雷达组件数据库；

雷达事件管理器，用于在客户端显示雷达组件信息，向雷达组件管理中心发送管理指令；

组件加载器，用于判断从外部接收到新增的已封装的雷达组件，根据封装格式读取新增的雷达组件的元数据信息，为每一个新增的雷达组件构建单独的雷达组件加载器，并通知雷达组件管理中心有新增组件被加载；已封装的雷达组件格式为动态链接库dll或共享库so；所述已封装的雷达组件中包含元数据信息与雷达组件的功能执行文件；

雷达组件服务调用器，用于将需要注册的雷达组件的功能抽象成服务并在服务注册表中进行注册，注册完成后，将更新后的服务注册表返回至组件管理中心；通过雷达组件管理中心调用雷达组件的功能或组件信息；

雷达组件数据库，用于保存接收到的雷达组件；

雷达组件管理中心，用于根据接收到的管理指令管理软件化雷达系统中的雷达组件；接收到组件加载器有新增组件的通知后，读取新增的雷达组件加载器的信息，根据雷达组件加载器中的元数据信息对雷达组件加载文件进行解析，解析成功则通过新增的雷达组件加载器构建雷达组件，并将雷达组件存储于雷达组件数据库并向雷达组件服务调用器注册该雷达组件；接收到雷达组件的功能调用命令时，雷达组件管理中心根据从服务注册表读取的服务信息运行此雷达组件。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述元数据信息 包括雷达组件标识符、雷达组件版本号、雷达组件信息；所述雷达组件信息包含组件属性信息和组件依赖关系信息；

雷达组件管理中心根据雷达组件加载器中的元数据信息对雷达组件加载文件进行解析的过程为：

雷达组件管理中心提取雷达组件加载器中的元数据信息中的标识符和版本号，与当前雷达组件数据库保存的雷达组件的元数据信息进行对比，若数据库中存在标识符与版本号都相同的雷达组件，则解析失败；若存在标识符相同，版本号不同，则雷达组件进行依赖关系解析；若雷达组件加载器中的组件依赖关系信息中存在依赖关系，则提取依赖项，在雷达组件数据库中查询是否已安装依赖项雷达组件，如依赖项组件在雷达组件数据库中存在，则将雷达组件加载器中的雷达组件的状态置为已解析状态，如不存在，则将雷达组件加载器中的雷达组件的状态置为未解析状态。

3.如权利要求2所述系统，其特征在于，雷达组件管理中心构建雷达组件的过程为：当雷达组件加载器中的雷达组件被设置为已解析状态，表示解析成功；雷达组件管理中心则根据封装格式选择调用接口，通过新增的雷达组件加载器构建雷达组件。

4.如权利要求3所述系统，其特征在于，新增雷达组件构建后，将雷达组件存储于雷达组件数据库的过程为：搜索数据库中雷达组件信息，若存在雷达组件与新增雷达组件同标识符且版本号不同的雷达组件，则将雷达组件数据库中已有雷达组件删除，使用新增雷达组件替换旧雷达组件；若不存在已有雷达组件与新增雷达组件同标识符，则按照顺序将使用新增雷达组件插入雷达组件数据库。

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