基于VxWorks系統(tǒng)的直升機存儲數(shù)據(jù)清除技術(shù)研究

趙世昊

摘要：直升機存儲數(shù)據(jù)是一項極為重要的涉密信息，若被敵方竊取，后果難以想象，然而直升機數(shù)據(jù)清除技術(shù)研究還未引起足夠重視，因此開展直升機存儲數(shù)據(jù)的清除方法研究與軟件設(shè)計顯得尤為重要。本文首先對VxWorks操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境Workbench進(jìn)行介紹，并對數(shù)據(jù)刪除機制及原理進(jìn)行了研究，最后通過仿真實驗，有效清除了模擬建立的數(shù)據(jù)痕跡，確實達(dá)到了徹底粉碎性刪除數(shù)據(jù)的目的，從而驗證了方法可行性和準(zhǔn)確性。

Abstract： Helicopter storage data is extremely important and confidential information. If it is stolen by the enemy， the consequences are unimaginable. However， the research on helicopter data clearing technology has not received enough attention. Therefore， research on the method of clearing the stored data of helicopters and software design is particularly important. This paper firstly introduced VxWorks operating system and development environment Workbench， and then studied the data deletion mechanism and principle. Finally， through the simulation experiment， the data traces created by the simulation are effectively removed， and the purpose of completely shredding and deleting of data is achieved. The method feasibility and accuracy were verified.

關(guān)鍵詞：直升機;存儲數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)清除

Key words： helicopter;storage data;data clearance

中圖分類號：V249.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）16-0131-03

0? 引言

武裝直升機作為陸軍航空兵最重要的武器裝備，在執(zhí)行對地、空攻擊，反坦克和為直升機護(hù)航等任務(wù)時，發(fā)揮著不可或缺的作用。執(zhí)行任務(wù)中的飛行與指揮通話數(shù)據(jù)是一項極為重要的涉密信息，全部記錄在黑匣子中，為日常安全維護(hù)、飛行狀態(tài)監(jiān)測、消除事故隱患以及故障定位工作提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

但是若戰(zhàn)機被敵方捕獲，黑匣子和飛機的參數(shù)數(shù)據(jù)便極易被敵人竊取，那么我軍全部軍事技術(shù)與作戰(zhàn)動態(tài)機密信息全部泄露，后果不堪設(shè)想。當(dāng)前，我國空軍戰(zhàn)機主要通過黑匣子自毀達(dá)到防泄密的目的，而陸航直升機還未配備相關(guān)自毀技術(shù)和設(shè)備，因此開展陸航直升機數(shù)據(jù)清除技術(shù)研究與軟件設(shè)計顯得尤為必要，可進(jìn)一步增強我軍技術(shù)保密性，填補陸航在這個領(lǐng)域的空白。

1? VxWorks操作系統(tǒng)以及開發(fā)環(huán)境Workbench

VxWorks操作系統(tǒng)是美國風(fēng)河公司在1983年設(shè)計開發(fā)的一款嵌入式實時操作系統(tǒng)（RTOS），是嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成。因為其高性能的內(nèi)核、友好的用戶開發(fā)環(huán)境和良好的持續(xù)發(fā)展能力，在嵌入式實時系統(tǒng)占領(lǐng)一席之地[1]。它憑借卓越的實時性和良好的可靠性被廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、通信等高精尖技術(shù)以及實時性要求極高的領(lǐng)域中，例如軍事演習(xí)、導(dǎo)彈制導(dǎo)、飛機導(dǎo)航、衛(wèi)星通訊等。在美國的B-2隱形轟炸機、F-16、FA-18戰(zhàn)斗機和愛國者導(dǎo)彈上，當(dāng)然也包括本論文研究的陸航武裝直升機上，都使用了VxWorks這款強大的操作系統(tǒng)。

風(fēng)河workbench是基于Eclipse平臺發(fā)展的開發(fā)工具，提供很有效的方式去開發(fā)實時嵌入式的應(yīng)用程序，不必過多的依賴于目標(biāo)系統(tǒng)。Workbench具有“七多”優(yōu)勢：即多任務(wù)、多目標(biāo)、多連接形式、多CPU、多模式、多OS、多主機環(huán)境。

2? 直升機數(shù)據(jù)存儲方式

直升機數(shù)據(jù)的存儲位置主要為飛行記錄器（俗稱“黑匣子”），黑匣子共有兩個，分別為飛行數(shù)據(jù)記錄器（Flight data recorder）和駕駛艙話音記錄器（Cockpit voice recorder）[2]。

當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲方式有磁存儲、電存儲和光存儲。我們常用的U盤是利用電存儲，VCD和DVD光盤用的是光存儲，而直升機上黑匣子的硬盤一般是利用磁存儲。其實，這三種存儲方式，只是物理存儲介質(zhì)不同，而在邏輯層面上都是基于文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方式建立，所有文件數(shù)據(jù)都是以文件和目錄的形式展現(xiàn)。因此，這里重點介紹磁盤的邏輯結(jié)構(gòu)，以及磁盤上文件和目錄的存放形式。磁盤的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。[3]

①盤片：磁盤是由很多盤片組成，每個盤片上都覆蓋有磁性物質(zhì)。當(dāng)電機帶動主軸轉(zhuǎn)動，磁頭就能讀取盤片上的數(shù)據(jù)。

②磁道：每個盤片被劃分成若干個同心圓，磁盤上的信息就是按照這樣的同心圓存放。每個以主軸為圓心的圓之間都有一定距離，但是距離非常小，我們?nèi)庋刍究床怀鰜怼?/p>

③扇區(qū)：對每一個同心圓也就是磁道在進(jìn)行等分，每個被等分的部分叫做扇區(qū)，數(shù)據(jù)就是按扇區(qū)為單位進(jìn)行存儲。在文件系統(tǒng)里是以簇為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的管理，然而一個簇是連續(xù)的若干個扇區(qū)。每個扇區(qū)一般是512個字節(jié)。

3? 數(shù)據(jù)清除技術(shù)的實現(xiàn)

①打開VMware虛擬機，在我的計算機選項下選擇“VxWorks數(shù)據(jù)清除”，點擊開啟此虛擬機。

②輸入 g 0x308000（意思是go 0x308000）進(jìn)入名稱為0x308000的VxWorks系統(tǒng)，在電腦c盤根目錄新建一個data.txt文件，填入內(nèi)容充當(dāng)黑匣子數(shù)據(jù)?；氐絍xWorks系統(tǒng)輸入cp”data.txt”，”/ata0a”，將剛才新建的txt文件拷貝到虛擬機硬盤里，其中/ata0a代表的就是虛擬機的硬盤，文件系統(tǒng)是fat32。輸入cd”/ata0a”打開虛擬機硬盤，再輸入ls查看目錄中的文件（只有一個拷貝進(jìn)去的data.txt文件），然后輸入ll可查看文件的大小，如圖2所示，數(shù)字1196表示文本的大小。

③輸入devs，查看系統(tǒng)識別的設(shè)備，如圖3所示。

④利用Configure Virtual Serial Port Driver工具在電腦上虛擬兩個串口COM8和COM9并且相互連接，虛擬機接的是COM9端口。打開USR-TCP串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，左側(cè)進(jìn)行串口調(diào)試，設(shè)置串口號為COM8，點擊打開。右側(cè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)試，協(xié)議類型選擇TCP Server，將IP改為本機IP 192.168.85.1，端口改為與程序?qū)?yīng)的50000，并點擊開始監(jiān)聽。如圖4所示。

⑤打開workbench3.0工作環(huán)境，在Local選項下選擇VxWorks系統(tǒng)對應(yīng)IP的鏈接右鍵選擇connect連接上之前打開的VxWorks系統(tǒng)。

⑥再回到VxWorks系統(tǒng)中，在當(dāng)前界面輸入test，程序就開始運行了。打開USR-TCP串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手，在串口數(shù)據(jù)接收下方對話框輸入read_data，點擊發(fā)送，串口數(shù)據(jù)接收窗口顯示“黑匣子數(shù)據(jù)”。如圖5所示。

⑦輸入send_data，點擊發(fā)送，則在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收窗口顯示從“黑匣子”發(fā)送出的數(shù)據(jù)，如圖6所示。

⑧輸入clear_data，點擊發(fā)送，此時“黑匣子”數(shù)據(jù)被清除，將網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)清除顯示，再輸入send_data，點擊發(fā)送，此時不再接收到數(shù)據(jù)，證明數(shù)據(jù)已經(jīng)被成功刪除。如圖7所示。

⑨輸入rm_data，點擊發(fā)送，該文件被清除。最后輸入exit，點擊發(fā)送，程序退出。

⑩回到虛擬機，再輸入cd”ata0a”打開虛擬機硬盤，輸入ls顯示沒有任何文件。

①借鑒電臺毀鑰的方法，通過毀鑰按鈕再接一個簡單的電路信號，當(dāng)按鈕閉合之后，一方面，由電源模塊向控制器供電，控制器得電后將存儲器中的電臺工作參數(shù)擦除;另一方面，給黑匣子一個電信號，直接啟動并自動執(zhí)行清除程序。

②采用遠(yuǎn)程無線遙控，當(dāng)需要徹底清除黑匣子數(shù)據(jù)時，通過無線指令執(zhí)行數(shù)據(jù)清除程序。

4? 小結(jié)

本文通過VxWorks操作系統(tǒng)對黑匣子數(shù)據(jù)的清除技術(shù)做了深入分析，編寫了黑匣子數(shù)據(jù)徹底清除的程序代碼，并通過編譯運行實現(xiàn)了徹底粉碎的功能，并驗證其可行性，能夠?qū)崿F(xiàn)對直升機數(shù)據(jù)的快速徹底清除，因此具有一定的應(yīng)用價值，同時也為該領(lǐng)域的研究提供了技術(shù)途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄺堅.Tornado/VxWorks入門與提高[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2]張?zhí)m春.基于C++的飛機黑匣子解碼分析系統(tǒng)的設(shè)計[M].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2009.

[3]高晶.硬盤維修與數(shù)據(jù)恢復(fù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[4]張楊，于銀濤.VxWorks內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動與BSP開發(fā)詳解[M].北京：人民郵電出版社，2009：10.