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專題報道
上電所打造智慧軟件執行環境提升復雜系統軟件研發能力
  • 來源:
  • 發布時間:2018-12-25
       隨著信息技術的飛速發展,復雜信息系統在構成、過程和狀態等方面呈現出繁雜、龐大和跨學科等特點,對企業系統與軟件項目研發帶來了多重挑戰。近年來,航空工業上電所根據復雜系統項目研發需求,致力于“五個一”研發愿景,努力打造智慧軟件執行環境,提升復雜系統軟件研發能力,有力促進了型號項目發展。
       復雜系統研發快速發展 催生智慧軟件執行環境
       隨著系統功能與性能需求日益增長,軟件規模不斷擴大,復雜系統的大規模軟件產品開發和多團隊的組織構成,不僅帶來技術與管理復雜性急劇上升,也給項目研發周期、人力資源、研發成本和軟件質量等帶來了多重挑戰。
       為解決復雜系統研發問題,業內提出了開放式系統與軟件架構以及軟件產品線工程方法,并采用可重用軟件組件的方式提升軟件開發效率和質量。為實現軟件的標準化開發,提升軟件模塊的重用性,在通用計算領域以“云計算”為代表的資源虛擬化和功能服務化技術已經得到廣泛應用。而在航空電子領域,由于航電系統的特殊需求和特定的計算環境限制,航電軟件架構目前的研究主要集中在開放性和標準化方面,如The Open Group發布的《未來機載能力環境》(以下簡稱FACE),提出了開放式架構規范(FACE架構),特別是其在FACE3.0版中對于組件的支持框架、組件的集成接口進行了詳細描述。
       為適應裝備與軟件技術的快速發展,智慧軟件執行環境(iSEE)應運而生。其借鑒通用計算領域功能服務化的思路,通過應用統一的軟件架構,對平臺軟件的接口進行標準化設計,從而實現航電應用軟件的快速集成和跨平臺移植,降低軟件研發時間和成本,提升了系統研發效率。
       打造智慧軟件執行環境 提升復雜系統軟件研發能力
       參考FACE中可移植單元(UoP)的相關理念,iSEE可以從概念上劃分為五部分:應用框架,由各個應用軟件、領域抽象出的共用框架,簡化應用軟件開發;領域服務,提供領域內公用的基礎服務,如地理信息、通用顯示、專用算法服務等;數據傳輸服務,提供組件間標準的數據通信接口和數據通信機制;基礎服務,提供應用功能的基本服務,如系統管理、日志記錄、數據加載、文件系統等,避免重復開發;平臺適配服務,提供基礎平臺適配服務,如操作系統、數據輸入輸出、基礎框架等。
       上電所根據GOA、ASAAC、ARINC653和FACE標準架構規范,提出了iSEE的“五個一”研發愿景,即一個目標,在計算資源滿足需求的情況下,實現應用功能和具體平臺的完全解耦,達到應用功能分級分布、靈活可組的總目標;一套規范,在現有標準、規范和產品的基礎上,形成一套覆蓋軟件架構組件、接口定義、服務組件化開發、編程指南等領域的規范集;一套平臺,通過對具體的典型硬件、基礎軟件和領域軟件的抽象,為應用提供統一的執行和開發平臺;一套工具,通過打造統一的架構設計、軟件框架生成、組件開發調試、組件集成驗證工具,形成支持iSEE的軟件工具鏈;一套方法,通過采用組件化開發、封裝技術,形成面向平臺組件化開發的軟件產品線方法。
       智慧軟件運行環境的研發是一個持續策劃和迭代的過程,目前,上電所已經完成軟件執行環境相應規范的制定和對航電領域常用組件的封裝集成,對智能化支持組件的開發進行了策劃和立項,基于FACE標準形成了一系列開發規范和指南,對于環境的總體架構、組件間的接口、研發過程等進行了明確;在上述基礎上研發了統一數據模型的定義工具,構建了航空電子領域典型的數據模型,實現了不同功能組件間的數據解耦;研發了操作系統和網絡適配組件,基于OSGi標準的服務框架實現了具體應用功能的跨平臺移植;將目前項目中形成的軟件資產如文件系統、數據加載、數字地圖、顯示控制算法等以組件及應用框架的形式進行封裝和集成,方便了應用的快速開發。同時,為了支持航電系統任務領域應用中越來越多的智能化需求,進一步策劃了對主要的智能算法如深度學習、神經網絡及支持向量機等的集成,在圖像識別、圖像處理和大數據方面策劃了相應的支持接口和組件,支持輔助決策等任務處理類應用。
       iSEE已在上電所多個新研項目中得到應用,一些項目軟件研發周期縮短了50%以上。面向用戶直接需求的應用開發人員,可以利用iSEE提供的基礎服務和典型的應用框架進行快速的應用開發,并在虛擬環境下進行功能集成、仿真和測試,從而大大縮短軟件的開發和集成周期;平臺環境中的基礎服務和應用框架,也可以通過用戶的實際應用過程得以迭代和完善,不斷提升平臺能力,實現用戶應用和平臺環境的良性循環。可以預見,隨著軟件技術的快速發展和開放式架構與平臺化思路的進一步推廣,iSEE能力將會越來越豐富,從而更好地支持應用功能的創新,為應用功能開發者賦能。
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