面向云服務(wù)的直升機(jī)航電系統(tǒng)架構(gòu)研究

熊智勇，劉青春

中國(guó)航空無(wú)線電電子研究所，上海 200233

隨著低空環(huán)境復(fù)雜性增加,直升機(jī)綜合任務(wù)能力和生存能力面臨新的挑戰(zhàn)。為有效應(yīng)對(duì)威脅,世界主要軍事強(qiáng)國(guó)一方面大力發(fā)展新構(gòu)型直升機(jī)、采用人工智能技術(shù)升級(jí)現(xiàn)役直升機(jī)[1]；另一方面不斷創(chuàng)新作戰(zhàn)樣式,如有人機(jī)/無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)、作戰(zhàn)云、多域戰(zhàn)[2-3]等。未來(lái)直升機(jī)將與其他協(xié)同平臺(tái)“無(wú)縫”鏈接,共享態(tài)勢(shì)和資源,實(shí)施分布式協(xié)同作戰(zhàn),這對(duì)航空電子（簡(jiǎn)稱(chēng)航電）系統(tǒng)的開(kāi)放性和跨平臺(tái)互操作能力提出了更高要求。

航電系統(tǒng)架構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)組織概念,包括系統(tǒng)的組成、功能、連接拓?fù)潢P(guān)系、結(jié)構(gòu)層次、軟硬件接口、運(yùn)行與維護(hù)準(zhǔn)則等內(nèi)容[4],是構(gòu)建航電系統(tǒng)的基礎(chǔ)。自20世紀(jì)90年代開(kāi)始,美國(guó)先后開(kāi)展了旋翼機(jī)開(kāi)放式系統(tǒng)航空電子（ROSA）計(jì)劃、通用航空電子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（CAAS）、有人機(jī)/無(wú)人機(jī)通用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)劃（MCAP）等研究,采用開(kāi)放式軟硬件接口標(biāo)準(zhǔn)提高系統(tǒng)靈活擴(kuò)展能力、降低全生命周期成本[5-6],并分別在“科曼奇”“黑鷹”“阿帕奇”等直升機(jī)航電系統(tǒng)研制中應(yīng)用。面向未來(lái)發(fā)展,美國(guó)陸軍正在構(gòu)建“空中機(jī)動(dòng)云”,基于云技術(shù)實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)資源整合管控,并在未來(lái)垂直起降計(jì)劃（FVL）項(xiàng)目中發(fā)展聯(lián)合通用架構(gòu)（JCA）,通過(guò)定義標(biāo)準(zhǔn)化的任務(wù)系統(tǒng)、子系統(tǒng)和組件,以期最大限度規(guī)范航空電子設(shè)備設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)軟硬件跨項(xiàng)目重用[7]。

本文重點(diǎn)對(duì)直升機(jī)航電系統(tǒng)服務(wù)化、信息處理一體化、應(yīng)用APP 化等需求進(jìn)行分析,提出了面向云服務(wù)的航電系統(tǒng)架構(gòu),分析了基于該架構(gòu)的航電系統(tǒng)任務(wù)管理、服務(wù)管理和資源管理等技術(shù),為后續(xù)該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展提供參考。

1 直升機(jī)航電系統(tǒng)需求分析

（1） 采用服務(wù)化設(shè)計(jì),支持直升機(jī)跨域協(xié)同作戰(zhàn)

2013年,美國(guó)空軍首次將“云”引入作戰(zhàn)領(lǐng)域,提出“作戰(zhàn)云”概念,主要依托“云計(jì)算”技術(shù)將陸、海、空、天、網(wǎng)、電多維戰(zhàn)場(chǎng)資源進(jìn)行整合,構(gòu)建柔性殺傷鏈[8-9]。直升機(jī)飛行高度低、載重量小,傳感器探測(cè)能力及武器打擊能力受限,通過(guò)與其他平臺(tái)協(xié)同共享態(tài)勢(shì)和資源,提高任務(wù)能力和生存能力。以有人直升機(jī)與無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)為例,有人直升機(jī)控制無(wú)人機(jī)執(zhí)行偵察、目標(biāo)打擊等任務(wù),自身不必?cái)y帶雷達(dá)、武器等任務(wù)載荷,從而在盡量不增加自身設(shè)備重量的情況下實(shí)現(xiàn)任務(wù)目標(biāo)。直升機(jī)云協(xié)同作戰(zhàn)模式如圖1所示。

航電系統(tǒng)服務(wù)化是指把航電系統(tǒng)中的計(jì)算、存儲(chǔ)、探測(cè)、識(shí)別、打擊、指控等各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行抽象,并以服務(wù)為單位進(jìn)行開(kāi)發(fā)和管理的方法。通過(guò)服務(wù)化設(shè)計(jì)可做到軟硬件之間、軟件模塊之間解耦,可獨(dú)立開(kāi)發(fā)、部署和靈活組合使用,易于維護(hù),提高系統(tǒng)敏捷構(gòu)建及互操作能力。

（2） 采用軟件定義方式實(shí)現(xiàn)信息處理一體化,支撐直升機(jī)航電系統(tǒng)功能靈活擴(kuò)展

“軟件定義”概念最早在1985 年由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出,通過(guò)為基礎(chǔ)硬件設(shè)施構(gòu)建虛擬化軟件層及提供API接口供上層軟件調(diào)用,從而在不改變硬件的前提下實(shí)現(xiàn)新增功能,以適應(yīng)多樣性需求[10]。直升機(jī)用途廣、協(xié)同樣式多,航電系統(tǒng)升級(jí)改進(jìn)較頻繁,面臨增加重量和成本等系列問(wèn)題。隨著航空電子領(lǐng)域大規(guī)模集成器件、微系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展,軟件無(wú)線電、軟件定義雷達(dá)及軟件定義航電[11-12]等概念不斷發(fā)展,大大提高了系統(tǒng)的靈活性。

針對(duì)直升機(jī)航電系統(tǒng)多樣化業(yè)務(wù)處理需求,通過(guò)軟件定義方式將硬件資源進(jìn)行抽象和規(guī)范化封裝,形成虛擬資源池；通過(guò)分層設(shè)計(jì)使上層軟件與底層資源深度解耦； 根據(jù)任務(wù)處理時(shí)間及安全性、可靠性等要求差異,通過(guò)動(dòng)態(tài)配置網(wǎng)絡(luò)及處理資源滿足信息傳輸及處理需求,實(shí)現(xiàn)資源按需調(diào)配[12]。直升機(jī)航電系統(tǒng)軟件定義及一體化處理示意圖如圖2所示。

（3） 采用應(yīng)用APP 化設(shè)計(jì),支持飛行員“一鍵式”高效操作

應(yīng)用APP的概念來(lái)自移動(dòng)終端,是指為滿足系統(tǒng)任務(wù)或操作要求而由系統(tǒng)提供的各項(xiàng)能力的使用。每個(gè)應(yīng)用有明確的業(yè)務(wù)邊界,按照一定規(guī)則調(diào)用相關(guān)服務(wù)來(lái)執(zhí)行,從而簡(jiǎn)化用戶操作,提高系統(tǒng)效率。直升機(jī)結(jié)構(gòu)及氣動(dòng)特性復(fù)雜,飛行員駕駛和操縱難度極高。為減輕操作負(fù)荷,現(xiàn)代飛機(jī)座艙向虛擬座艙系統(tǒng)、飛行員輔助系統(tǒng)、機(jī)組自動(dòng)化系統(tǒng)三個(gè)方向發(fā)展[13],沉浸式交互、目標(biāo)識(shí)別等人工智能技術(shù)逐步應(yīng)用[14],但是在執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中,飛行員仍然要進(jìn)行大量干預(yù)。未來(lái)面向有人直升機(jī)/無(wú)人機(jī)混合編組及直升機(jī)可選有人/無(wú)人駕駛模式需求,需進(jìn)一步提升航電系統(tǒng)智能化水平。

針對(duì)直升機(jī)不同任務(wù)需求及場(chǎng)景,將航電乃至機(jī)載電子系統(tǒng)的探測(cè)、識(shí)別、打擊、飛行控制、系統(tǒng)管理等能力進(jìn)行整合,并封裝成不同的應(yīng)用APP。根據(jù)直升機(jī)的任務(wù)需求和特點(diǎn)靈活加載相關(guān)APP,當(dāng)飛行員啟動(dòng)相應(yīng)的APP后,自動(dòng)整合相關(guān)資源和服務(wù),完成自動(dòng)返航、編隊(duì)防撞等相關(guān)操作。

2 面向云服務(wù)的直升機(jī)航電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

采用分級(jí)分布、靈活可組的設(shè)計(jì)理念開(kāi)展直升機(jī)航電系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)航電系統(tǒng)不同業(yè)務(wù)差異,按照應(yīng)用、服務(wù)、資源等進(jìn)行分層分級(jí),實(shí)現(xiàn)軟硬件縱向解耦。分布式是未來(lái)航電系統(tǒng)的基本特征,將軟硬件設(shè)計(jì)成通用組件,靈活部署在多架直升機(jī)上；通過(guò)開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)接口和服務(wù)化管理機(jī)制將軟硬件按需組合使用,從而執(zhí)行不同任務(wù)。系統(tǒng)由應(yīng)用層、服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層、接入層和資源層組成[15],如圖3所示。

（1） 應(yīng)用層

由面向不同場(chǎng)景的系列應(yīng)用APP 組成,按照一定規(guī)則調(diào)用相關(guān)服務(wù)執(zhí)行任務(wù)。以協(xié)同打擊APP 為例,當(dāng)飛行員啟動(dòng)該應(yīng)用并設(shè)置相關(guān)參數(shù)后,該APP 根據(jù)協(xié)同平臺(tái)部署的資源及服務(wù)情況自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)分解和分配,分析所需的航路規(guī)劃、態(tài)勢(shì)感知、障礙物告警等服務(wù)及關(guān)聯(lián)的資源,動(dòng)態(tài)調(diào)用相關(guān)服務(wù)及資源執(zhí)行任務(wù)。

（2） 服務(wù)層

由實(shí)現(xiàn)航電系統(tǒng)具體功能的服務(wù)組件組成,用來(lái)響應(yīng)應(yīng)用APP要求,通過(guò)優(yōu)化組織各類(lèi)服務(wù)和底層資源,提供動(dòng)態(tài)、彈性的具體業(yè)務(wù)處理能力,支撐應(yīng)用執(zhí)行。

（3） 網(wǎng)絡(luò)層

由網(wǎng)絡(luò)組件組成,包括傳統(tǒng)機(jī)載總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件、數(shù)據(jù)鏈協(xié)議組件及網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳輸管理等組件,支持?jǐn)?shù)據(jù)按需交互。

（4） 接入層

由接入組件組成,包括資源抽象和封裝、接入偵聽(tīng)、訪問(wèn)控制、安全管理等組件,為計(jì)算、存儲(chǔ)、通信、探測(cè)、打擊等資源提供接入系統(tǒng)的能力。

（5） 資源層

主要包括計(jì)算器、存儲(chǔ)器、通信網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備、I/O接口設(shè)備等物理資源,提供探測(cè)、計(jì)算、存儲(chǔ)等基本能力。

圖3 面向云服務(wù)的航空電子架構(gòu)框架Fig.3 Avionics architecture framework for cloud services

2.2 應(yīng)用APP設(shè)計(jì)

面向典型應(yīng)用場(chǎng)景及任務(wù)需求,通過(guò)應(yīng)用APP 設(shè)計(jì)將信息顯示、飛行員操作、服務(wù)組件運(yùn)行、信息輸入/輸出等進(jìn)行有序關(guān)聯(lián),飛行員只要簡(jiǎn)單輸入指令及參數(shù)便可啟動(dòng)APP,從而減少中間過(guò)程的操作。另外,通過(guò)APP化設(shè)計(jì)可以將大規(guī)模、緊耦合的系統(tǒng)軟件進(jìn)行模塊化組織,提高運(yùn)行及保障維護(hù)的便捷性。

根據(jù)應(yīng)用范圍不同,可將應(yīng)用APP分為跨平臺(tái)協(xié)同應(yīng)用（如協(xié)同打擊、無(wú)人機(jī)指控等）、單平臺(tái)任務(wù)類(lèi)應(yīng)用（如區(qū)域偵察、低空突防等）、單平臺(tái)飛行類(lèi)應(yīng)用（如自動(dòng)返航、自動(dòng)著陸等）及保障維護(hù)應(yīng)用等,通過(guò)調(diào)用遠(yuǎn)程或本機(jī)服務(wù)執(zhí)行任務(wù)。

2.3 云服務(wù)組件設(shè)計(jì)

參考云計(jì)算領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）三種服務(wù)方式,可分別將航電系統(tǒng)資源、軟件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)及系列功能組件封裝成服務(wù),以便于查詢(xún)和使用。

（1） 資源服務(wù)組件

將探測(cè)傳感器、處理器、武器等物理資源進(jìn)行抽象和封裝,提供服務(wù)接口及基礎(chǔ)能力。根據(jù)航空電子系統(tǒng)資源的種類(lèi)及使用范圍不同,資源可分為體系資源、本機(jī)公用資源和私有資源。其中,體系資源主要是指可被其他平臺(tái)遠(yuǎn)程訪問(wèn)或控制的物理資源,如探測(cè)傳感器；本機(jī)公用資源通過(guò)虛擬化、時(shí)間分區(qū)及空間分區(qū)等機(jī)制,為本機(jī)業(yè)務(wù)處理提供可復(fù)用資源,如通用處理資源；私有資源受安全性、可靠性等制約,僅對(duì)特定的服務(wù)開(kāi)放訪問(wèn),如飛行管理資源。

（2） 軟件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)

軟件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái),即開(kāi)放式軟件運(yùn)行環(huán)境,由服務(wù)管理組件、基礎(chǔ)管理組件、網(wǎng)絡(luò)組件及接入組件組成。通過(guò)服務(wù)管理組件實(shí)現(xiàn)服務(wù)加載、注冊(cè)、動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)管理；通過(guò)基礎(chǔ)管理組件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)記錄、日志管理等；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)路由；通過(guò)接入組件實(shí)現(xiàn)資源動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、身份認(rèn)證及注冊(cè)管理等。軟件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)與直升機(jī)業(yè)務(wù)無(wú)關(guān),通用性比較強(qiáng),可根據(jù)不同直升機(jī)航電系統(tǒng)特點(diǎn)按需裁剪。軟件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)組成框架如圖4所示。

（3） 業(yè)務(wù)領(lǐng)域服務(wù)組件

面向直升機(jī)航電系統(tǒng)目標(biāo)探測(cè)、態(tài)勢(shì)感知、任務(wù)規(guī)劃、電子對(duì)抗、目標(biāo)打擊、飛行管理等具體業(yè)務(wù),對(duì)相關(guān)功能進(jìn)行抽象和服務(wù)化封裝,對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口,如導(dǎo)航定位服務(wù)、目標(biāo)識(shí)別服務(wù)和態(tài)勢(shì)分析服務(wù)等。

（4） 服務(wù)組件的規(guī)范化設(shè)計(jì)

在開(kāi)展服務(wù)組件設(shè)計(jì)時(shí),可參考未來(lái)機(jī)載能力環(huán)境（FACE）標(biāo)準(zhǔn)提出的輸入輸出服務(wù)段（IOSS）、平臺(tái)特定服務(wù)段（PSSS）、傳輸服務(wù)段（TSS）和可移植組件段（PCS）等接口及共享數(shù)據(jù)模型開(kāi)展設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)軟硬件深度解耦和接口封裝等,提高組件的可重用性[16],減少系統(tǒng)集成成本。

此外,需要從靈活性、可重用性及關(guān)鍵性能指標(biāo)要求等多方面進(jìn)行綜合權(quán)衡,設(shè)計(jì)顆粒度合理的服務(wù),明確服務(wù)之間的依賴(lài)關(guān)系,并為每個(gè)服務(wù)組件設(shè)置優(yōu)先級(jí)和訪問(wèn)權(quán)限。優(yōu)先級(jí)表示在調(diào)用同一服務(wù)組件時(shí),優(yōu)先級(jí)高的先調(diào)用；而訪問(wèn)權(quán)限則限制了與當(dāng)前服務(wù)組件無(wú)關(guān)的應(yīng)用軟件不能訪問(wèn)該服務(wù)組件。

2.4 模塊化硬件資源設(shè)計(jì)

受直升機(jī)設(shè)備安裝空間、重量、功耗受限等因素影響,直升機(jī)航電系統(tǒng)硬件宜采用分布式綜合模塊化設(shè)計(jì),需要對(duì)硬件資源的電氣接口（如連接器選型、連接器信號(hào)定義、總線接口類(lèi)型、負(fù)載能力等）、電源接口（如電壓、電流、功耗等）、數(shù)據(jù)接口（如數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、消息格式定義、控制命令、資源狀態(tài)等）、初始化及狀態(tài)監(jiān)控等內(nèi)容進(jìn)行規(guī)范化定義,從而提升硬件資源跨平臺(tái)復(fù)用能力。

3 面向云服務(wù)的直升機(jī)航電系統(tǒng)運(yùn)行管理

3.1 運(yùn)行管理框架

圖4 軟件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)組成框架Fig.4 Composition framework of software basic service platform

面向直升機(jī)協(xié)同任務(wù)需求,需要從任務(wù)管理、服務(wù)管理、資源管理三個(gè)維度建立一體化的動(dòng)態(tài)管理機(jī)制。首先,在作戰(zhàn)任務(wù)層面,通過(guò)對(duì)任務(wù)目標(biāo)、約束、作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,制訂任務(wù)計(jì)劃,包括所需的應(yīng)用APP、服務(wù)能力及資源等,并把計(jì)劃下發(fā)給協(xié)同平臺(tái),各平臺(tái)分別加載相關(guān)應(yīng)用及服務(wù)組件；其次,面向應(yīng)用APP運(yùn)行需求,在戰(zhàn)術(shù)體系內(nèi)動(dòng)態(tài)發(fā)布服務(wù)請(qǐng)求,并對(duì)各作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)進(jìn)行編排、組合、監(jiān)控等；最后,根據(jù)服務(wù)要求、服務(wù)與資源的相關(guān)性動(dòng)態(tài)管理資源,如調(diào)整傳感器工作模式、重分配存處理資源等。系統(tǒng)管理由任務(wù)管理器、服務(wù)管理器和資源管理器實(shí)現(xiàn),管理框架如圖5所示。

3.2 任務(wù)管理器

任務(wù)管理器根據(jù)加載的協(xié)同作戰(zhàn)任務(wù),自動(dòng)完成任務(wù)分析和分解,確定任務(wù)約束條件、具體過(guò)程、結(jié)束標(biāo)志以及所需的應(yīng)用APP、服務(wù)及資源等,生成最佳的可選方案輔助飛行員進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)決策,并通過(guò)任務(wù)調(diào)度器控制系統(tǒng)各單元來(lái)自動(dòng)完成任務(wù)作業(yè)。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件等時(shí),系統(tǒng)需要對(duì)事件的危害進(jìn)行評(píng)估,并確定是否中斷任務(wù)或轉(zhuǎn)到其他任務(wù)模式,完成任務(wù)計(jì)劃動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3.3 服務(wù)管理器

服務(wù)管理器采用支持資源融合與優(yōu)化共享的服務(wù)編排與優(yōu)化方案,對(duì)不同直升機(jī)及其航電系統(tǒng)提供的服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一管理。服務(wù)管理器主要由服務(wù)規(guī)劃模塊、控制模塊、監(jiān)控模塊和分析模塊等組成。

（1）服務(wù)規(guī)劃模塊

根據(jù)應(yīng)用APP關(guān)聯(lián)的服務(wù)組件、期望的QoS數(shù)據(jù)以及應(yīng)用中每個(gè)獨(dú)立模塊的技術(shù)需求,調(diào)用發(fā)現(xiàn)API獲取不同服務(wù)的功能和相應(yīng)特性,制訂服務(wù)部署計(jì)劃及服務(wù)編排方案。

（2）服務(wù)控制模塊

實(shí)現(xiàn)服務(wù)組件的多節(jié)點(diǎn)部署,其中部署組件服從由規(guī)劃模塊生成的編排規(guī)范,通過(guò)服務(wù)部署API,將各服務(wù)組件部署在目標(biāo)平臺(tái)上。

（3）服務(wù)監(jiān)控模塊

監(jiān)控云服務(wù)在運(yùn)行過(guò)程中是否出現(xiàn)異?；蚱x了預(yù)期目標(biāo),若監(jiān)測(cè)到需求未被滿足,則觸發(fā)服務(wù)分析模塊重新生成配置建議。

（4）服務(wù)分析模塊

對(duì)服務(wù)需求和服務(wù)運(yùn)行情況進(jìn)行綜合分析,生成新的服務(wù)配置建議并傳遞給服務(wù)規(guī)劃模塊,以形成一個(gè)新的部署協(xié)調(diào)方案。

直升機(jī)航電系統(tǒng)通過(guò)分布在不同平臺(tái)上的服務(wù)組合優(yōu)選執(zhí)行協(xié)同任務(wù),服務(wù)組合優(yōu)選的流程可分為4 種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):串行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、并行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及循環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等,如圖6所示。

3.4 資源管理器

圖5 面向云服務(wù)的航電系統(tǒng)管理框架Fig.5 Service-oriented avionics system management framework

資源管理器通過(guò)負(fù)載均衡、并發(fā)訪問(wèn)控制等機(jī)制合理分配資源,使資源能提供高效的服務(wù),提高任務(wù)效率和性能[17]。資源管理器主要由狀態(tài)監(jiān)控模塊、請(qǐng)求隊(duì)列管理模塊、并發(fā)請(qǐng)求控制與調(diào)度模塊以及動(dòng)態(tài)分配與管理模塊組成。具體功能有以下幾個(gè)方面。

（1） 狀態(tài)監(jiān)控模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)物理資源及運(yùn)行其上的服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,通過(guò)相應(yīng)的管理與監(jiān)控組件采集每個(gè)資源配額和使用情況,包括資源的使用頻率、所處狀態(tài)以及負(fù)載量等。

圖6 服務(wù)組合流程模型Fig.6 Model of service composition process

（2） 請(qǐng)求隊(duì)列管理模塊負(fù)責(zé)對(duì)并發(fā)請(qǐng)求進(jìn)行緩存和管理,實(shí)現(xiàn)基于優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列模式,通過(guò)對(duì)不同服務(wù)約定不同優(yōu)先級(jí)的方式保證服務(wù)質(zhì)量,通過(guò)消息隊(duì)列緩存多優(yōu)先級(jí)服務(wù)請(qǐng)求,從而避免因瞬時(shí)流量爆發(fā)而引起服務(wù)失敗等問(wèn)題。

（3） 并發(fā)請(qǐng)求控制與調(diào)度模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)大規(guī)模并發(fā)訪問(wèn)請(qǐng)求進(jìn)行控制和調(diào)度。消息隊(duì)列按照特定的優(yōu)先級(jí)策略獲取服務(wù)請(qǐng)求,并根據(jù)資源狀態(tài)信息及本次服務(wù)請(qǐng)求預(yù)占用資源估計(jì)情況進(jìn)行綜合判定,按照特定的負(fù)載均衡策略將該條服務(wù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的物理資源,物理資源接收到請(qǐng)求后進(jìn)行處理,并將結(jié)果返回給服務(wù)請(qǐng)求者。

（4） 動(dòng)態(tài)分配與管理模塊負(fù)責(zé)對(duì)服務(wù)具體執(zhí)行資源的調(diào)度,根據(jù)服務(wù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及請(qǐng)求消息隊(duì)列中的請(qǐng)求數(shù)量,按照資源按需動(dòng)態(tài)分配策略給出資源的數(shù)量及配額,然后調(diào)度資源。

（5） 為保證在通信帶寬受限時(shí)系統(tǒng)信息共享和協(xié)作順利,各平臺(tái)節(jié)點(diǎn)之間采用統(tǒng)一、精簡(jiǎn)的通信數(shù)據(jù)和指令。同時(shí),建立資源狀態(tài)反饋機(jī)制,動(dòng)態(tài)分配與管理模塊根據(jù)反饋結(jié)果重新協(xié)調(diào)資源調(diào)度計(jì)劃,以得到最大收益。全局資源調(diào)度算法主要包括遺傳算法、人工蜂群算法等。

全局資源按需動(dòng)態(tài)分配管理框架如圖7所示。

圖7 資源按需動(dòng)態(tài)分配管理框架Fig.7 A framework for dynamic allocation and management of resources on demand

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著航空科技的發(fā)展及直升機(jī)任務(wù)能力需求的不斷變化,直升機(jī)開(kāi)放式航空電子系統(tǒng)架構(gòu)的概念和內(nèi)涵也在不斷發(fā)展,從單平臺(tái)資源綜合、功能綜合到跨平臺(tái)能力柔性聚合。本文采用面向服務(wù)思想,從應(yīng)用可加載、服務(wù)可組合、資源全局調(diào)配等維度提出了面向云服務(wù)的直升機(jī)航電系統(tǒng)架構(gòu)方案,現(xiàn)階段將開(kāi)展相關(guān)技術(shù)集成驗(yàn)證。