上电所打造智慧软件执行环境提升复杂系统软件研发能力

本报通讯员　高忠杰　王念伟　马晋

随着信息技术的飞速发展，复杂信息系统在构成、过程和状态等方面呈现出繁杂、庞大和跨学科等特点，对企业系统与软件项目研发带来了多重挑战。近年来，航空工业上电所根据复杂系统项目研发需求，致力于“五个一”研发愿景，努力打造智慧软件执行环境，提升复杂系统软件研发能力，有力促进了型号项目发展。

复杂系统研发快速发展

催生智慧软件执行环境

随着系统功能与性能需求日益增长，软件规模不断扩大，复杂系统的大规模软件产品开发和多团队的组织构成，不仅带来技术与管理复杂性急剧上升，也给项目研发周期、人力资源、研发成本和软件质量等带来了多重挑战。

为解决复杂系统研发问题，业内提出了开放式系统与软件架构以及软件产品线工程方法，并采用可重用软件组件的方式提升软件开发效率和质量。为实现软件的标准化开发，提升软件模块的重用性，在通用计算领域以“云计算”为代表的资源虚拟化和功能服务化技术已经得到广泛应用。而在航空电子领域，由于航电系统的特殊需求和特定的计算环境限制，航电软件架构目前的研究主要集中在开放性和标准化方面，如The Open Group发布的《未来机载能力环境》（以下简称FACE），提出了开放式架构规范（FACE架构），特别是其在FACE3.0版中对于组件的支持框架、组件的集成接口进行了详细描述。

为适应装备与软件技术的快速发展，智慧软件执行环境（iSEE）应运而生。其借鉴通用计算领域功能服务化的思路，通过应用统一的软件架构，对平台软件的接口进行标准化设计，从而实现航电应用软件的快速集成和跨平台移植，降低软件研发时间和成本，提升了系统研发效率。

打造智慧软件执行环境

提升复杂系统软件研发能力

参考FACE中可移植单元（UoP）的相关理念，iSEE可以从概念上划分为五部分：应用框架，由各个应用软件、领域抽象出的共用框架，简化应用软件开发；领域服务，提供领域内公用的基础服务，如地理信息、通用显示、专用算法服务等；数据传输服务，提供组件间标准的数据通信接口和数据通信机制；基础服务，提供应用功能的基本服务，如系统管理、日志记录、数据加载、文件系统等，避免重复开发；平台适配服务，提供基础平台适配服务，如操作系统、数据输入输出、基础框架等。

上电所根据GOA、ASAAC、ARINC653和FACE标准架构规范，提出了iSEE的“五个一”研发愿景，即一个目标，在计算资源满足需求的情况下，实现应用功能和具体平台的完全解耦，达到应用功能分级分布、灵活可组的总目标；一套规范，在现有标准、规范和产品的基础上，形成一套覆盖软件架构组件、接口定义、服务组件化开发、编程指南等领域的规范集；一套平台，通过对具体的典型硬件、基础软件和领域软件的抽象，为应用提供统一的执行和开发平台；一套工具，通过打造统一的架构设计、软件框架生成、组件开发调试、组件集成验证工具，形成支持iSEE的软件工具链；一套方法，通过采用组件化开发、封装技术，形成面向平台组件化开发的软件产品线方法。

智慧软件运行环境的研发是一个持续策划和迭代的过程，目前，上电所已经完成软件执行环境相应规范的制定和对航电领域常用组件的封装集成，对智能化支持组件的开发进行了策划和立项，基于FACE标准形成了一系列开发规范和指南，对于环境的总体架构、组件间的接口、研发过程等进行了明确；在上述基础上研发了统一数据模型的定义工具，构建了航空电子领域典型的数据模型，实现了不同功能组件间的数据解耦；研发了操作系统和网络适配组件，基于OSGi标准的服务框架实现了具体应用功能的跨平台移植；将目前项目中形成的软件资产如文件系统、数据加载、数字地图、显示控制算法等以组件及应用框架的形式进行封装和集成，方便了应用的快速开发。同时，为了支持航电系统任务领域应用中越来越多的智能化需求，进一步策划了对主要的智能算法如深度学习、神经网络及支持向量机等的集成，在图像识别、图像处理和大数据方面策划了相应的支持接口和组件，支持辅助决策等任务处理类应用。

iSEE已在上电所多个新研项目中得到应用，一些项目软件研发周期缩短了50%以上。面向用户直接需求的应用开发人员，可以利用iSEE提供的基础服务和典型的应用框架进行快速的应用开发，并在虚拟环境下进行功能集成、仿真和测试，从而大大缩短软件的开发和集成周期；平台环境中的基础服务和应用框架，也可以通过用户的实际应用过程得以迭代和完善，不断提升平台能力，实现用户应用和平台环境的良性循环。可以预见，随着软件技术的快速发展和开放式架构与平台化思路的进一步推广，iSEE能力将会越来越丰富，从而更好地支持应用功能的创新，为应用功能开发者赋能。