(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010424730.X
(22)申请日 2020.05.19
(71)申请人 电子科技大学
地址 611731 四川省成都市高新区（西区）
西源大道2006号
(72)发明人 王章静 左家兴 余壮 吴兆亮
杨伦龙 黄振
(74)专利代理机构 电子科技大学专利中心
51203
代理人 邹裕蓉
(51)Int.Cl.
H04L 29/06(2006.01)
H04L 29/08(2006.01)
G06F 9/48(2006.01)
G06F 9/54(2006.01)
(54)发明名称
一种软件化雷达通用通信中间件
(57)摘要
本发明为了解决目前雷达通信设备的五花
八门，出厂定制终身，维护成本高，升级难等缺
陷，提出一种软件化雷达通用通信中间件，通过
一个层次化的体系结构进行设计，主要包括：1)
析和转换；3)传输控制层，为实时信息交换层提
供标准简单的通信链路接口。各层之间定义了统
一开放的接口，层与层之间相互独立，每层的设
计、升级、更新均不会影响其它层的运行，大大提
高了开发效率并且降低了维护成本。且支持不同
信、不同计算节点的分布式系统通信、板间、核
间、进程间、
线程间等通信。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 111698217 A 2020.09.22
C N 111698217
A
1.一种软件化雷达通用通信中间件，其特征在于，包括发布/订阅接口层、实时信息交换层和传输控制层；
发布/订阅接口层位于通信中间件的最上层，是服务化软件应用层与通信中间件层交互的入口，用于提供一套标准开放的函数接口供用户调用；发布/订阅接口层接收用户调用的函数接口传入的参数实现发布/订阅的通信模式；所述函数接口包括通信初始化接口、实际数据的接收和发送接口；通信初始化接口供服务化应用软件组件调用完成数据传输前的初始化工作；实际数据的接收和发送接口用于完成实际数据的收发工作； 实时信息交换层位于发布/订阅接口层和传输控制层之间，用于完成信息的解析和交换，实现服务化应用
软件组件所在节点信息的注册、信息存储、新节点发现和通信节点的连接，建立信息过滤机制；通过调用发布/订阅层提供的注册接口，注册新的服务组件所在的节点信息；并且接收用户通过实际数据的接收和发送接口传输数据信息，支持信息过滤机制实现发送方和订阅方的信息匹配，使得发送方和订阅方能够实现端到端进行数据传输；
传输控制层位于实时信息交换层之下操作系统之上，支持多种通信方式，可以根据用户的需求对待传输的数据按其特性选择不同的数据传输协议进行封装，为实时信息交换层提供了标准通用的通信链路接口。
2.如权利要求1所述中间件，其特征在于，实时信息交换层包括注册信息库、存活判断信息库、发布数据库、订阅数据库、订阅成功信息库、订阅失败信息库以及发送接收数据的存储库；
注册信息库用于，负责接收并存储新加入节点的注册信息以及已注册节点开机时的信息；
存活判断信息库用于，负责检查通信域中各节点的存活状况；
发布数据库用于，负责存储各发布节点的匹配信息；
订阅数据库用于，负责存储各订阅节点的匹配信息；
订阅成功信息库用于，存储订阅方订阅匹配成功的信息；
订阅失败信息库用于，存储订阅方订阅失匹配失败的信息；
发送接收数据的存储库用于，存储发布方和订阅方想要发送和接收的数据。
3.如权利要求2所述中间件，其特征在于，注册信息库还用于，接收并存储新加入节点的注册信息之后，向节点返回一个成功注册的信息以及一个唯一的端口号；存活判断信息库具体通过端口号检查通信域中各节点的存活状况。
4.如权利要求1所述中间件，其特征在于，实时信息交换层采用集中式模式，在一个通信域中仅有一个实时信息交换层。
5.如权利要求1所述中间件，其特征在于，实时信息交换层采用分布式模式，在一通信域当中每个节点均有一个实时信息交换层。
6.如权利要求1所述中间件，其特征在于，传输控制层支持的通信方式包括：传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP、高速互连RapidI/O、直接存储器访问DMA、共享内存以及进程间通信等。
权 利 要 求 书1/1页CN 111698217 A
一种软件化雷达通用通信中间件
技术领域
[0001]本发明专利涉及软件化雷达领域，具体的说是一种软件化雷达分布式通用通信技术。
背景技术
[0002]随着当前战场电磁环境日趋复杂，电子战装备日趋增多，无线通信技术的快速发展，通信产品样式多种多样，传统的以硬件为主的通信方式已经不能满足现在以及未来市场的需求，因此研究一种能够在不同设备上实现统一数据分发的模型具有重要的意义。软件化雷达通信中间件的设计就是为了解决目前通信方式的多样性，推动高性能处理平台的发展。
[0003]航空电子系统技术是集综合化、信息化、技术化、模块化及智能化于一体的综合性分布式通信应用系统，随着科技技术的快速发展，机载软件的日趋复杂，各机载软件之间的差异性日趋显现，为增强各机载系统中的可移植性、可维护性、可靠性以及各机载之间的互联互通，软件化雷达中间件的引入被用到新一代航电系统软件的设计中，屏蔽了各系统中的底层硬件平台和操作系统平台，提高了开发效率，增强了可移植性，统一了通信方式，为新一代航电系统的开发、升级奠定了基础。
[0004]协同作战已经成为现在乃至未来作战的必由之路，现代信息化战争已经由传统的单一平台向系统化体系转变，雷达作为现在战争必要部分，担负着远距离近距离信息的发送和接收任务，现在雷达性能
的好坏决定现在乃至未来战争的成败，为了获取到战场的全方位信息，需要多部雷达及其它设备协同作战，并且能进行灵活的组合，以最低的成本完成高效的任务，因此各部雷达之间的通信成为当前急需解决的问题，由此通用通信中间件的产生使得分布式雷达之间可以灵活的进行实时通信。
[0005]现有通信中间件实现方案如下：
[0006]1)公开号为CN102271167A的发明专利提出了一种适用于分布式通信中间件的代理器并行处理方法及结构，其设计的方法是将Agent集和资源库之间的联合关系映射到几何图论中。此方法中使用的Agent集且不同的厂商采用不同的实现语言，比如IBM厂商采用效率不太高的JAVA，对主机系统的资源占用比较大，因此对于用户来说在使用过程中不统一，导致开发的难度大。
[0007]2)公开号为CN110704070A的发明专利提出了一种区分实时操作系统下DDS通信中间件的构建方法，其设计的方法是使用VxWorks653-Linux GNU工具，编译适配DDS链接库：使用Wind River开发工作台，实现区分实时嵌入式操作系统通过数据分法服务于其它设备联网通信。此方法仅使用了某一个操作系统，不具备跨平台操作的能力。
发明内容
[0008]本发明所要解决的技术问题是，提供一种软件化雷达通用的通信中间件。[0009]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种软件化雷达通用通信中间
件，包括发布/订阅接口层、实时信息交换层和传输控制层；
[0010]发布/订阅接口层位于通信中间件的最上层，是服务化软件应用层与通信中间件层交互的入口，用于提供一套标准开放的函数接口供用户调用；发布/订阅接口层接收用户调用的函数接口传入的参数实现发布/订阅的通信模式；所述函数接口包括通信初始化接口、实际数据的接收和发送接口；通信初始化接口供应用服务化软件组件调用完成数据传输前的初始化工作；实际数据的接收和发送接口用于完成实际数据的收发工作；
[0011]实时信息交换层位于发布/订阅接口层和传输控制层之间，用于完成信息的解析和交换，实现节点注册、信息存储、新节点发现和匹配，建立信息过滤机制；通过调用发布/订阅层提供的注册接口注册新的服务组件所在的节点信息；接收用户通过实际数据的接收和发送接口传输数据信息，再通过信息过滤机制实现发送方和订阅方的信息匹配，使得发送方和订阅方能够实现端到端的数据传输；
[0012]传输控制层位于实时信息交换层之下操作系统之上，支持多种通信方式，可以根据用户的需求对待传输的数据按其特性选择不同的数据传输协议进行封装，为实时信息交换层提供了标准通信链路接口。
[0013]本文中节点之间的通信是指的是节点与节点之间其内部组件的通信，在注册信息时是注册节点信息(节点信息包含该节点内部的组件以及每个组件提供的功能，有了这些注册信息才能在实时信息交换层
中进行解析和匹配。
[0014]具体的，实时信息交换层包括注册信息库、存活判断信息库、发布数据库、订阅数据库、订阅成功信息库、订阅失败信息库以及发送接收数据的存储库；
[0015]注册信息库用于，负责接收并存储新加入节点的注册信息以及已注册节点开机时的信息；
[0016]存活判断信息库用于，负责检查通信域中各节点的存活状况；
[0017]发布数据库用于，负责存储各发布节点的匹配信息；
[0018]订阅数据库用于，负责存储各订阅节点的匹配信息；
[0019]订阅成功信息库用于，存储订阅方订阅匹配成功的信息；
[0020]订阅失败信息库用于，存储订阅方订阅失匹配失败的信息；
[0021]发送接收数据的存储库用于，存储发布方和订阅方想要发送和接收的数据。[0022]针对各通信节点之间彼此不了解其位置的问题，本发明中节点通过向实时信息交换层中发送各自所需的数据信息，建立和其它节点的联系，使得各通信节点之间互不影响，耦合度低。
[0023]本发明支持不同的数据传输协议，用户可以根据不同的数据特征，选择不同的数据传输协议，并且通过端到端的数据传输方式，支持高实时性的数据传输。对不同的数据传输协议进行封装，且不需要对底层数据协议进行设计以及不需要接触底层复杂的硬件设备和操作系统的多样性，简化了开发难度，提高了开发效率，降低了维护的成本。
[0024]本发明的有益效果是：
[0025]通过设置实时信息交换层，注册所有互不了解的节点信息，本层可以转换和解析所有的节点信息和数据信息，可以完成一对一、一对多、多对一和多对多之间的信息解析和数据传输，并且可以实时监控通信域中的每个节点，当某节点自动退出或失效时不影响其余节点的正常工作，使得各节点之间松耦合。
[0026]通过设置传输控制层，将各种不同的数据传输协议进行封装，统一了复杂的数据传输协议接口，用户可以根据数据的特征以及自身需求，选择不同的数据传输协议传输数据，使得用户可以灵活的使用不同的数据传输协议，提高了此架构的灵活性。
附图说明
[0027]图1为本发明的整体框架示意图；
[0028]图2为实时信息交换示意图；
[0029]图3为判断通信节点是否正常工作的流程图；
[0030]图4为匹配信息的流程图；
[0031]图5注册信息的流程图；
[0032]图6为分布式通信实施例。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0034]实施例的设计遵循POSIX接口规范，使得中间件架构可以在不同的操作系统上运行，提高了此架构的跨平台功能。其采用的部分函数表1所示：
[0035]表1部分线程函数
[0036]函数接口功能
pthread_create()在当前应用程序中创建一个线程
Pthread_exit()退出单个线程
Pthread_cancel()杀死一个线程
Pthread_join()回收子线程
Pthread_detach()实现线程的分离
Pthread_attr_init()线程初始化
Pthread_attr_setdetachstate()设置线程的分离状态
Pthread_attr_getdetachstate()获取线程的分离状态
Pthread_attr_destory()删除线程的属性
[0037]如图1所示，通信中间件层主要包括，发布/订阅接口层，实时信息交换层以及传输控制层。其中发布/订阅接口层是通用通信中间件的最上层，是服务化应用层与中间件层交互的入口，它定义了一套标准开放的函数接口，分为两类，一类是通信初始化接口，主要是用来完成设置节点信息以及发送方和接收方的匹配信息；另一类是实际的数据收发工作，主要是用来完成在发送方和接收方信息匹配之后的实
际数据传输工作，并且接口统一，用户无需关心底层复杂的硬件设备和操作系统的多样性，提高开发效率。
[0038]如图2所示，实时信息交换层位于发布/订阅接口层和传输控制层之间，是此架构的核心部分。实时信息交换层主要完成节点信息的注册工作，以及信息的转换和解析、信息存储、发现和匹配工作。主要包括注册信息库、存活判断信息库、发布数据库、订阅数据库、订阅成功信息库、订阅失败信息库以及发送接收数据的存储库等，当要进行实际的数据收发时，发布方和订阅方将自己的节点信息发送到实时信息交换层，实时信息交换层将通过多种过滤机制实现发送方和订阅方的信息匹配，当匹配之上的发送方和订阅方会进行端到
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