雷达显示控制软件框架分析

王超 马文希

摘 要：显示控制软件是一种实时复杂信息与控制系统，由于显示控制软件开发面临着需求不确定、技术环境快速变化等特点，软件框架技术是实现软件复用的有效途径，一个良好的软件框架，可以节省开发成本，提高系统可靠性、扩展性以及一致性。

关键词：雷达显示控制软件;框架设计;面向对象框架;基于构架的框架

1 显示控制软件概述

传统的雷达显示终端所使用的为硬件设备，成本比较高，扩展和升级比较困难，随着软件技术、信息技术和图像处理技术的飞速发展，利用通用计算机取代雷达显示与控制终端成为必然的趋势。通用计算机的雷达显示系统由于其开发周期短、成本低、移植性好、通用性好、软件调试方便，以后的发展空间肯定特别大。由于显示控制软件具有不同格式信息接收、不同类型信息处理、不同任务的态势显示以及不同的任务命令等特点，使得显示控制软件的复用比较困难。

显示控制软件智能化程度越高，武器的效能越好，这是一个共识。一个营级高射炮阵地，实现了火炮与雷达联动的，战斗效能比不联动的要好很多，高炮与雷达联动以后，射击诸元自动注入高炮，高炮自动改变炮管指向，自动根据大气数据调整射击参数，敌机一来就开火，这整个过程不会超过几秒的时间。而不联动的话，射击诸元要靠口令来传递，炮手收到参数后手工调整，短时间内不能解决个事情。所以显示控制软件作为雷达的重要组成部分，技术方面有很大的提升必要。

2 软件框架技术概述

软件框架技术是实现软件复用的有效途径，一个良好的软件框架，可以节省开发成本，提高系统可靠性、扩展性以及一致性。软件框架是面向特定领域的，是对特定领域中系统功能的设计与实现，将应用领域中的功能进行分割，将主要责任和类与对象的协作关系进行定义，是支持软件设计复用和实现软件功能开发与复用的技术。

框架设计、开发和使用主要有两种：面向对象的框架和基于构件的框架。面向对象的构架是通过框架中的抽象类进行特殊化方式类定义框架行为来实现复用，抽象类派生子类，并在子类中明确所有纯虚方法的具体实现，进而就可以复用子类调用具体方法来开发特定的应用系统，面向对象是基于继承的框架，也称为白盒框架。基于构件的框架是将基于继承的面向对象框架通过用构件接口的方法的调用来替换对象类中方法的重用，基于构件的框架不关心方法的调度过程，是一个完全解耦过程。基于构件的框架由相互协作的构件组成，并通过对构件接口的扩展来实现应用系统。

软件框架是由其中的各个模块组成的，每个模块负责特定的功能，模块与模块之间相互协作来完成软件开发。框架的最大特征是它会接管程序的主控制流，开发者只需编写业务逻辑代码，具体执行工作由框架来调用。实践中经常会用到控制反转以及模板类继承等方式。

软件框架具有以下特点：1.代码模板化。每个框架都有自己的使用规范，如：创建类、接口等的规范;2.重用性、通用性。不分行业、不分业务，只要功能相似就可以稍加修改即可使用;3.高内聚（封装）。各种基础的功能都封装好了，只需要在使用的时候调用就可以。无需关注底层实现原理;4.可扩展、可维护。框架的使用都有约定俗称的操作规范，无论任何人使用，只要按照规范操作，就可以轻松使用。对于其他人的代码也能很容易的看懂。并且很多开源框架都可以可以进行二次开发的，这也满足了很多公司的特殊功能需求。

3 显示控制软件基于软件框架技术的分析

显示控制软件是一种实时复杂信息与控制系统，由于显示控制软件开发面临着需求不确定、技术环境快速变化等特点，实现大部分功能软件的重用难以设计与开发，显示控制软件的功能主要包括三个方面：第一个是信息的接收与发送，接收各类目标、导弹、各分系统状态、控制指令等信息;第二，信息综合显示与控制，包括地理信息、目标状态、装备能力等通过态势、表页等形式的实时刷新显示，面向各类任务的信息显示控制等;第三，作战指挥控制，向各类武器发送目标指示及指挥命令，接收各武器系统状态，接收各武器系统武器指向信息等。

显示控制软件的基本功能繁多，实现显示控制软件复用，需要采用框架技术进行技术体制与功能构件设计。信息包括接收和发送、信息缓存刷新、目标、人机界面、状态信息以及功能构件。针对显示控制软件功能特性分析，具备能够对功能间信息调度管理的功能，具体包括定义消息、命令、绘制、定时等通用接口，实现功能间的解耦，针对显示控制软件信息可视化功能，规范可视化手段，;针对显示控制软件依赖图形绘制，具备标绘基本功能，实现图形绘制与管理功能，，针对显示控制软件信息中主要是目标信息，需要具备针对目标的数据组织、显示交互等功能，实现基于标绘构件的动目标显示功能。

设计框架要注意以下几点：（1）框架是常见开发的最佳实践的抽象，目的在于提高开发效率;（2）框架的应该感觉自然 idiomatic，即与相应语言的风格保持一致;（3）框架通过抽象使常见的开发变得便利;（4）抽象需要鼓励最佳实践的使用;（5）提供默认的最佳实践使用，比提供选择更加重要;（6）抽象需要尽量避免泄漏;（7）提供底层访问能力，让开发者可以在需要的时候能够绕过默认绑定的最佳实践，去实现特定逻辑;（8）框架应该提供可定制能力，让开发者可以针对具体业务鼓励更多的最佳实践;（9）框架的实现应该尽可能透明，让开发者能够了解其内部实现方式;（10）框架的文档比实现重要。

Qt拥有一整套全面的高度直观和模块化的C++库类和API，可简化应用程序开发。具有高运行时性能的高可读性，易于维护和可重用的代码使其成为有史以来最佳的跨平台框架之一。使用Qt的企业包括德国汉莎航空公司（Lufthansa Technik），克拉里烏斯（Clarius），费森尤斯（Fresenius）等。选择Qt进行跨平台应用程序开发的主要原因：1.同类最佳的收费标准，2.自己的跨平台IDE，3.丰富的基础启用程序集，4.框架附加组件，5.C，C++，Python，Javascript等。目前很多都在利用QT进行显示控制软件的开发与设计工作。

显示控制软件具有的特性包括：高速图形处理、实时通讯、方便的用户界面、高可靠性、安全性。通过软件框架设计可以方便的实现显示控制软件的特性。

参考文献：

[1]刘小双，李建平 等.基于雷达显控终端的高级GUI技术研究[D].电子科技大学，2006.

[2]董军鹏，李白萍 等.雷达显示控制终端关键技术研究[D].西安科技大学，2008.

[3]冉晋红，杜程，李昕 等.显示控制软件设计与实现中几个关键技术的探讨[D].中国航天工业总公司二院二零四所，1992.