計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)也是現(xiàn)如今非常實(shí)用和流行的一種技術(shù)，在信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)帶給人們的便利是顯而易見的。很多網(wǎng)絡(luò)工程師也對(duì)計(jì)算機(jī)各方面有所研究，本文就是一篇北大核心期刊發(fā)表論文范文，文章題目是網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究。

 　　摘要：為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)控和硬件測(cè)試資源共享，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到軍事裝備單元測(cè)試系統(tǒng)中，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和軟件模型，分析了信息共享模型和硬件共享策略技術(shù)難點(diǎn)，提出了基于XML的測(cè)試診斷信息統(tǒng)一模型，研究了硬件測(cè)試資源的共享策略和基于優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度方法，對(duì)于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化單元測(cè)試測(cè)控系統(tǒng)具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控,遠(yuǎn)程測(cè)控,信息共享策略

　　0 引言

　　信息化時(shí)代戰(zhàn)場(chǎng)，單一武器的決勝作用逐漸弱化，體系與體系的對(duì)抗已成為高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的重要特點(diǎn)。武器系統(tǒng)特別是高技術(shù)武器系統(tǒng)，只有通過各種信息的引導(dǎo)，采取網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)通，才能成為密切配合、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活的打擊力量，從而發(fā)揮最大效能和潛能。

　　近年來，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)共享得到越來越多的應(yīng)用，尤其是在航空航天等國(guó)防科技領(lǐng)域。新一代控制系統(tǒng)軟件以網(wǎng)絡(luò)為中心實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的分布式應(yīng)用。隨著測(cè)控任務(wù)日趨復(fù)雜以及大范圍測(cè)控要求的日益增多，組建遠(yuǎn)程測(cè)控、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)非常必要[1]。隨著彈載數(shù)據(jù)鏈和信息化發(fā)射平臺(tái)等技術(shù)的深入應(yīng)用，導(dǎo)彈武器中的飛行控制系統(tǒng)、測(cè)試發(fā)射控制系統(tǒng)、瞄準(zhǔn)系統(tǒng)將是數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn);而隨著導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)保障系統(tǒng)的信息化，導(dǎo)彈的綜合測(cè)試與維修保障系統(tǒng)都將網(wǎng)絡(luò)化[23]。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為三級(jí)，分別為管理級(jí)(服務(wù)器端)、用戶級(jí)(客戶端)、過程級(jí)(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng))。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基于三層體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化涉及硬件資源共享，硬件資源在使用中容易產(chǎn)生需求沖突，需要研究合理的共享策略避免沖突產(chǎn)生;不同測(cè)試流程、不同設(shè)備產(chǎn)生的信息類型可能不同，使得信息之間的交互很難實(shí)現(xiàn)，需要構(gòu)建統(tǒng)一的信息模型來實(shí)現(xiàn)信息共享[4]。

　　1 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的工作方式有兩種，分別為B/S和C/S模式。B/S模式下，數(shù)據(jù)采集、處理等操作均在服務(wù)器端進(jìn)行，將測(cè)試數(shù)據(jù)通過Internet發(fā)布，用戶可以通過瀏覽器發(fā)出任務(wù)請(qǐng)求和查看數(shù)據(jù);C/S模式下，服務(wù)器直接將測(cè)試結(jié)果通過TCP/IP協(xié)議發(fā)送到客戶端，數(shù)據(jù)的處理操作集中在客戶端。與C/S模式相比，B/S模式簡(jiǎn)化了客戶端的開發(fā)和系統(tǒng)維護(hù)，簡(jiǎn)化了用戶操作，適合網(wǎng)上發(fā)布;而C/S模式交互性強(qiáng)、安全性高，降低了網(wǎng)絡(luò)通信量，提高了速度[56]。本系統(tǒng)選擇客戶端、服務(wù)器端軟件均需自行設(shè)計(jì)的C/S模式。

　　圖1描述了網(wǎng)絡(luò)化單元測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行的單元測(cè)試工作。其中，客戶端為控制器、慣性測(cè)量組合(簡(jiǎn)稱慣組)及配電器單元測(cè)試。測(cè)試過程中，客戶端發(fā)送測(cè)試指令給服務(wù)器端，服務(wù)器端接收不同客戶端的測(cè)試指令并將測(cè)試指令分配給不同的測(cè)控設(shè)備，測(cè)試完成后，測(cè)控設(shè)備將測(cè)試數(shù)據(jù)返回給服務(wù)器端，服務(wù)器端將測(cè)試數(shù)據(jù)分析處理后將結(jié)果返回給不同的客戶端，并以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式保存各個(gè)單機(jī)設(shè)備的測(cè)試數(shù)據(jù)。不同的客戶端均能隨時(shí)通過服務(wù)器讀取不同單機(jī)不同時(shí)段的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。圖1運(yùn)行場(chǎng)景中實(shí)線箭頭表示網(wǎng)絡(luò)化單元測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試指令流，虛線箭頭表示測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)流[7]。

　　軟件模型較為固定，根據(jù)體系結(jié)構(gòu)同樣分為三部分，分別為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、客戶端和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)中的軟件模型如圖2所示。

　　2 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

　　測(cè)控軟件是為了有效運(yùn)用硬件資源、實(shí)現(xiàn)各種測(cè)控功能而提供的程序系統(tǒng)及有關(guān)資料的集合。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控軟件與傳統(tǒng)測(cè)控軟件的不同之處在于增加了網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程測(cè)控。不同于傳統(tǒng)的測(cè)控軟件，在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中：①服務(wù)器、客戶端和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備需要用網(wǎng)絡(luò)連接起來;②共享的硬件設(shè)備需要合理調(diào)度使用，避免請(qǐng)求使用上的沖突;③不同測(cè)試設(shè)備間信息共享，需要構(gòu)建統(tǒng)一的信息模型。

　　2.1 測(cè)試診斷信息統(tǒng)一模型

　　信息模型是一種標(biāo)準(zhǔn)的表達(dá)方式，是一系列用于描述系統(tǒng)測(cè)試診斷知識(shí)和功能特性的抽象定義，提供一個(gè)用于測(cè)試診斷的信息框架，在測(cè)試的不同階段、不同維修級(jí)別、不同測(cè)試手段、不同診斷方式和不同診斷要素中共享。

　　在網(wǎng)絡(luò)化單元測(cè)試中，數(shù)據(jù)采集是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，且要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。如果沒有一致的信息模型定義，數(shù)據(jù)的交互和重用難度會(huì)很大，這就需要構(gòu)建合理的測(cè)試診斷信息模型。測(cè)試診斷信息模型要求創(chuàng)建一致的信息模型和信息接口，把與測(cè)試診斷相關(guān)的數(shù)據(jù)模型化，消除不同領(lǐng)域內(nèi)數(shù)據(jù)和信息的表達(dá)差異，實(shí)現(xiàn)測(cè)試診斷數(shù)據(jù)共享和信息的有效融合。圖3 為數(shù)據(jù)采集過程。

　　測(cè)試診斷信息的統(tǒng)一模型設(shè)計(jì)如圖4所示。測(cè)試診斷信息包括5種模型，具體信息包含在5種模型中，如在輔助信息模型中包括測(cè)試時(shí)間、測(cè)試陣地、測(cè)試地點(diǎn)、測(cè)試濕度、測(cè)試人員等具體信息，見圖5。

　　信息模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的樹形結(jié)構(gòu)。測(cè)試診斷信息為樹的根節(jié)點(diǎn)，項(xiàng)目名稱、被測(cè)對(duì)象模型、測(cè)試設(shè)備模型等項(xiàng)為孩子節(jié)點(diǎn)，具體到每一個(gè)孩子節(jié)點(diǎn)又有具體的測(cè)試信息為其子節(jié)點(diǎn)。采用這種模型主要考慮以下兩點(diǎn)：①信息內(nèi)容、格式種類較多，比較復(fù)雜。如采用一對(duì)多的單一模型，信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)會(huì)非常冗雜，讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中某一具體信息的時(shí)間復(fù)雜度較大;②測(cè)試人員在對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行處理時(shí)，可以快速在數(shù)據(jù)列表中找到需要的信息。 　　信息模型采用XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)。XML語(yǔ)言格式簡(jiǎn)單，具有很好的擴(kuò)展性[8]。XML純文本格式可以在不同操作系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)通信，解決數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一的問題[9]。

　　2.2 測(cè)試資源共享策略

　　測(cè)試資源網(wǎng)絡(luò)共享模式主要有兩類：①遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)直接同共享儀器設(shè)備相連。這種模式需要儀器設(shè)備上有自己的擴(kuò)展網(wǎng)卡和IP地址。這種共享方式實(shí)時(shí)性較好，但只適用于一些控制器上有擴(kuò)展網(wǎng)卡的設(shè)備;②遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接異地計(jì)算機(jī)來控制儀器設(shè)備，這是目前設(shè)備共享普遍采用的一種方式，實(shí)時(shí)性不如第一種，但有較好的擴(kuò)展性。

　　本系統(tǒng)中的測(cè)試資源網(wǎng)絡(luò)共享采用第二種共享模式，接入網(wǎng)絡(luò)的下位機(jī)可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線與多臺(tái)設(shè)備相連進(jìn)行控制。

　　作業(yè)調(diào)度問題涉及用戶、測(cè)試資源和管理員。管理員雖然具有最高權(quán)限，但其側(cè)重共享系統(tǒng)的宏觀調(diào)控和共享環(huán)境的建設(shè)，一般不干涉作業(yè)調(diào)度，所以作業(yè)調(diào)度的對(duì)象主要是用戶和測(cè)試資源。用戶的目標(biāo)是在合適的時(shí)間、地點(diǎn)使用合適的設(shè)備，測(cè)試資源的管理目標(biāo)是在滿足用戶需求的基礎(chǔ)上，使測(cè)試資源的利用率達(dá)到最大化，兩者相互依賴，測(cè)試資源必須被用戶使用才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享。用戶請(qǐng)求使用資源流程如圖6所示。

　　任務(wù)請(qǐng)求有4種狀態(tài)，分別為阻塞、就緒、執(zhí)行和掛起，如圖7所示，類似操作系統(tǒng)中進(jìn)程的狀態(tài)。在進(jìn)程調(diào)度中，有一種高優(yōu)先級(jí)搶占式輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，本任務(wù)調(diào)度策略與該算法類似，但本策略是一種宏觀調(diào)度，并非以時(shí)間片為單位，所以不同任務(wù)資源不沖突時(shí)可以看作同時(shí)執(zhí)行[1011]。阻塞隊(duì)列中任務(wù)有兩種，分別為新加入任務(wù)和資源被占用任務(wù)，新到的任務(wù)請(qǐng)求要優(yōu)先級(jí)處理，就緒隊(duì)列中的任務(wù)會(huì)轉(zhuǎn)換到阻塞狀態(tài)。處于就緒、阻塞和掛起狀態(tài)的任務(wù)請(qǐng)求均采用隊(duì)列(FIFO)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。本策略中任務(wù)的調(diào)度過程符合隊(duì)列的先進(jìn)先出原則。任務(wù)級(jí)別分為低、中、高3個(gè)等級(jí)。普通請(qǐng)求均為低級(jí);高優(yōu)先級(jí)特指急需測(cè)試結(jié)果的任務(wù)請(qǐng)求;由掛起態(tài)進(jìn)入就緒態(tài)任務(wù)優(yōu)先級(jí)為中。就緒態(tài)的任務(wù)隊(duì)列按照優(yōu)先級(jí)從高到低排序，依次進(jìn)入執(zhí)行態(tài)[12]。如A、B、C三個(gè)任務(wù)，A、B為低優(yōu)先級(jí)，C為高優(yōu)先級(jí)。假如A和B 為先到的任務(wù)并且資源不沖突，A、B已經(jīng)在并行執(zhí)行狀態(tài)，當(dāng)C發(fā)出任務(wù)請(qǐng)求時(shí)，因?yàn)閮?yōu)先級(jí)高于A 、B，且占用了B的資源，所以B 轉(zhuǎn)換到掛起態(tài)然后進(jìn)入阻塞隊(duì)列，優(yōu)先級(jí)由低變?yōu)橹校��?dāng)C完成時(shí)，B進(jìn)入就緒態(tài)，并且排在低優(yōu)先級(jí)任務(wù)前等待。具體任務(wù)調(diào)度示例如圖8所示。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　本文利用單元測(cè)試測(cè)控資源組建了一種由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(包括數(shù)據(jù)庫(kù))、客戶端和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化單元測(cè)試測(cè)控試驗(yàn)系統(tǒng)，針對(duì)實(shí)際中硬件測(cè)試資源緊缺現(xiàn)狀，研究了測(cè)試診斷信息的統(tǒng)一模型和測(cè)試資源共享策略等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化控制以及對(duì)被測(cè)對(duì)象的分布式測(cè)試與診斷，并完成了測(cè)量信息、測(cè)試數(shù)據(jù)的資源共享，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)的優(yōu)越性。

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