数字化样机平台DDS中间件的研究与设计

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雷达数字化样机平台是为构建雷达和电子对抗的数字化装备,提高设计效率,缩短研制周期,保证可靠性和可维护性而研发的软件平台。数字样机平台的研发是集分析、设计、仿真实验和系统管理于一体的大型系统工程。通信中间件作为雷达数字化样机中计算集群不可或缺的一部分,旨在于整合分布式计算节点,提供统一的通信接口封装,以简化分布式应用程序的开发复杂度,便于计算集群的弹性扩展和维护,使分布式计算集群更有效率的为数字化样机平台服务。本文以OMG发布的DDS规范为数据分发模型,按照软件化雷达的分层设计思想,将数据分发中间件定义为数据可互操作性的核心。凡是能够接入到软件化雷达系统中的设备,均可以按照标准协议获取模块间传输的数据内容,调整关键参数,即数据是可见、可访问、可理解,可信任和可互操作的。在设计中,中间件按照域的特点来识别不同的计算节点和计算应用,将相互匹配到的数据信息通知对应参与者进行点对点传输。中间件的数据可访问性也是以安全性为基础,避免多系统之间的误操作和非法或非授权操作。论文按照软件工程的开发思想,第一章阐述了通信中间件的产生背景和业界研究现状。第二章从中间件的定义开始,系统研究中间件技术和DDS规范,为后面的数据分发中间件设计提供了充足的理论准备和基础。第三章按照分层设计思想,详细分析数据分发中间件的需求,然后依次为基础给出具体的层次化架构和体系结构设计。以信息流和数据流相为中心,设计发布、订阅和数据分发流程,然后再细分到不同的功能模块,通过减少计算节点间的数据传输来达到加快运算的最终目的。第四章以前文设计为基础,分模块详细阐述设计的数据结构和数据分发中间件接口。论文最后搭建分布式计算集群,对设计的数据分发中间件进行功能、性能验证与评估。通过对实验结果的详细分析,以验证本文的设计方案功能可靠性,以及选取最优的数据传输方式,和本文的底层框架对比其它DDS规范的实现框架的数据传输效率的优势。然后基于实验结果分析,回顾数据分发中间的设计与开发过程,总结了设计中需要进一步进行优化的功能点,并对数据分发中间件的功能扩展与后续版本演进做展望与设想。
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