作者：MIKE HACKERT，BEN PEDDICORD，DR. ILYA LIPKIN

服務(wù)代表社區(qū)正在發(fā)生一些令人興奮的事情。來(lái)自三個(gè)不同項(xiàng)目的代表，分別來(lái)自美國(guó)國(guó)防部（DoD）各一個(gè)服務(wù)部門(mén)，為了一個(gè)共同的目標(biāo)走到一起，通過(guò)商定的開(kāi)放架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)解決各自的采購(gòu)問(wèn)題。以下是一篇由 3 部分組成的文章的第 2 部分，介紹了 SOSA ［傳感器開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)］ 聯(lián)盟的工作。閱讀 2019 年 3 月刊《軍事嵌入式系統(tǒng)》第 1 部分。

理解這種三服務(wù)融合的獨(dú)特性的最好方法是提供從底層發(fā)展中構(gòu)建的歷史視角，使能過(guò)去的技術(shù)。當(dāng)前尖端的嵌入式系統(tǒng)基于 VPX 連接器，該連接器在 2003 年左右隨著 VITA 46 的開(kāi)發(fā)而開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化。VPX 連接器為高帶寬、高連接性嵌入式系統(tǒng)背板提供了最先進(jìn)的技術(shù)。它是一個(gè)關(guān)鍵的推動(dòng)因素，允許在IEC-60297-3 Eurocard 6U格式上使用728個(gè)引腳，在3U格式電路卡上允許280個(gè)引腳，并可選擇更換具有更大帶寬的卡邊緣RF和光纖連接的連接器段。當(dāng) OpenVPX 標(biāo)準(zhǔn)在 2010 年被批準(zhǔn)為 VITA 65 時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)就發(fā)揮了作用;從那時(shí)起，隨著市場(chǎng)從基于 VME 的傳統(tǒng)機(jī)箱轉(zhuǎn)換，市場(chǎng)逐年增長(zhǎng)，OpenVPX 被廣泛采用。

OpenVPX 包括廣泛的標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在開(kāi)發(fā)過(guò)程中從中進(jìn)行選擇。雖然這些選項(xiàng)提供了高度的靈活性來(lái)支持廣泛的應(yīng)用，但它們也有可能稀釋任何一種設(shè)計(jì)的市場(chǎng)，通過(guò)所有允許的排列有效地創(chuàng)建非標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，這是任何開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)，如果它是在用戶采用和足夠廣泛的應(yīng)用之前創(chuàng)建的。

HOST（硬件開(kāi)放系統(tǒng)技術(shù)）硬件標(biāo)準(zhǔn)的既定愿景是應(yīng)用現(xiàn)有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有效地為美國(guó)國(guó)防部（DoD）完成IBM PC標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布對(duì)個(gè)人計(jì)算的影響。具體來(lái)說(shuō)，IBM PC標(biāo)準(zhǔn)［1］提供了標(biāo)準(zhǔn)接口的定義，以便計(jì)算機(jī)行業(yè)可以專注于通過(guò)可以通過(guò)這些接口連接的市場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)提供功能。這一定義允許從小到大的一系列企業(yè)開(kāi)發(fā)新的能力，這些能力可以通過(guò)硬件和軟件以可承受的價(jià)格出售，其開(kāi)發(fā)可以通過(guò)隨之而來(lái)的數(shù)量來(lái)承擔(dān)。同樣，HOST的既定目標(biāo)是允許行業(yè)停止為新系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有技術(shù)（例如，環(huán)境或引腳布局等略有不同的規(guī)格），并將國(guó)防部和市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)投資重新集中在新的最先進(jìn)的技術(shù)和增值的新功能上。當(dāng)前的 HOST Tier 2 標(biāo)準(zhǔn)基于 VITA 65 OpenVPX 標(biāo)準(zhǔn)，提供了更高的特異性，并增加了對(duì)基本硬件管理的要求（例如，通過(guò) IPMB ［智能平臺(tái)管理總線］ 或控制平面以太網(wǎng)上的 VITA 46.11）。它還創(chuàng)建第 3 層規(guī)范流程，并要求使用它來(lái)指定插件模塊。這種分層結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1：主機(jī)層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

Tier 3規(guī)范流程正在開(kāi)發(fā)中，計(jì)劃在2019年由HOST的最終用戶應(yīng)用和測(cè)試（例如，聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)計(jì)劃辦公室和NAVAIR的PMA 209支持開(kāi)發(fā)用于許多遺留平臺(tái)的替代任務(wù)計(jì)算機(jī)）?？梢詫⒌?3 層規(guī)范視為模塊級(jí)組件規(guī)范，它既包括滿足第 2 層標(biāo)準(zhǔn)要求的方式，也包括模塊或有效負(fù)載功能的其他要求。HOST 模塊的定義還允許 HOST 夾層的規(guī)范：通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和功能分解，可以通過(guò)選擇不同的 HOST 夾層來(lái)重新配置基本 HOST 插件模塊以獲得新的有效負(fù)載功能。如果編寫(xiě)得當(dāng)，第 3 層規(guī)范將允許采購(gòu)機(jī)構(gòu)創(chuàng)建由第 3 層規(guī)范指定的模塊構(gòu)建的產(chǎn)品系列。這種一般采購(gòu)權(quán)限可以包括任何需要、設(shè)計(jì)或構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的人（例如，主承包商或服務(wù)平臺(tái)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)師或集成商，或?yàn)榭蛻魳?gòu)建系統(tǒng)的合同制造商）。

然后，產(chǎn)品線經(jīng)理可以使用他們選擇的一組 Tier 3 規(guī)范，通過(guò)基于標(biāo)準(zhǔn)插件模塊和夾層構(gòu)建的定制設(shè)計(jì)來(lái)滿足客戶的性能需求。HOST為客戶帶來(lái)的好處包括通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)化模塊（不需要為每個(gè)應(yīng)用程序重新設(shè)計(jì)）來(lái)降低成本的硬件，特別是如果它們可以跨產(chǎn)品線和/或跨采購(gòu)機(jī)構(gòu)或服務(wù)共享。對(duì)行業(yè)的好處包括標(biāo)準(zhǔn)模塊（例如，電源、交換機(jī)和單板計(jì)算機(jī)）的產(chǎn)量增加，以及市場(chǎng)一致性的更大一致性，從而收回開(kāi)發(fā)成本。

此外，通過(guò)了解客戶選擇的接口，可以開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品以連接到舊系統(tǒng)，以便升級(jí)到新型號(hào)只需一點(diǎn)集成工作即可創(chuàng)建新的軟件負(fù)載和低成本的卡交換（即更簡(jiǎn)單的物流），而不是獲得批準(zhǔn)和資金用于主要收購(gòu)計(jì)劃。當(dāng)與FACE（未來(lái)機(jī)載計(jì)算環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)）等旨在從底層硬件中抽象應(yīng)用軟件（最終提供功能）的努力相結(jié)合時(shí)，工業(yè)界將了解現(xiàn)有模塊的接口，并能夠使用研發(fā)來(lái)開(kāi)發(fā)下一代技術(shù)（例如，隨著新處理器芯片的推出或FPGA系列中的下一個(gè)芯片的發(fā)布），以便能夠進(jìn)行規(guī)劃。以獲得更頻繁的技術(shù)更新。換句話說(shuō)，通用接口將允許客戶和行業(yè)將通用構(gòu)建塊商品化，而不是為每個(gè)新應(yīng)用程序重新設(shè)計(jì)每個(gè)自定義卡，以便將不斷減少的開(kāi)發(fā)資金集中在更大的增值能力創(chuàng)造上。

CMOSS和射頻應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的完善

陸軍歷來(lái)將C4ISR（指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)、監(jiān)視和偵察）能力作為單個(gè)平臺(tái)上的眾多獨(dú)立“盒子”來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于復(fù)雜的集成挑戰(zhàn)、缺乏競(jìng)爭(zhēng)和專有接口，這種方法使得升級(jí)功能或跟上商業(yè)技術(shù)的步伐變得困難。在許多情況下，煙囪式系統(tǒng)消耗的尺寸、重量和功率（SWaP）比目前可用的要大，因此需要昂貴且耗時(shí)的車輛重新設(shè)計(jì)。

CMOSS ［C4ISR/EW 模塊化開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)套件］ 定義了通用 A 套件（或用于互連的線束），無(wú)需特定于平臺(tái)的集成，因?yàn)楣δ芸梢栽谕ㄓ脵C(jī)箱和使用現(xiàn)有布線的組件中作為卡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)。通用 A-kit 的概念是一種改變游戲規(guī)則的方法，因?yàn)樗_保了跨多個(gè)平臺(tái)的通用性，同時(shí)允許快速插入最新的 C4ISR 功能。這種通用A-kit建立在開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，使士兵能夠進(jìn)行下一場(chǎng)戰(zhàn)斗，同時(shí)在生命周期的采購(gòu)和維護(hù)階段節(jié)省大量成本。

CMOSS徹底改變了維持，因?yàn)橛捎谕ㄓ脗浼?，物流尾部可以更小，而單位成本可以通過(guò)更大的競(jìng)爭(zhēng)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)來(lái)降低。維護(hù)組織將不再需要購(gòu)買(mǎi)足夠的備件來(lái)持續(xù) 30+ 年，因?yàn)樗麄兛梢酝ㄟ^(guò)備件進(jìn)行現(xiàn)代化改造，并每五到十年或更短時(shí)間升級(jí)到最新的硬件。

CMOSS定義了一個(gè)開(kāi)放式架構(gòu)，通過(guò)支持硬件和軟件組件的共享來(lái)減少C4ISR系統(tǒng)的SWaP占用空間。具有開(kāi)放接口的明確定義的組件不僅允許快速插入技術(shù)以跟上新興需求的步伐，而且還允許快速實(shí)施創(chuàng)新但計(jì)劃外的功能。開(kāi)放式架構(gòu)由一套分層標(biāo)準(zhǔn)組成，這些標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)有用，可以組合成一個(gè)整體的融合架構(gòu)。

CMOSS 標(biāo)準(zhǔn)套件包括：

基于網(wǎng)絡(luò)的互操作性，使用 VICTORY ［用于 C4ISR/EW 互操作性的車輛集成］ 來(lái)共享時(shí)間和位置等服務(wù)

使用 OpenVPX 將功能作為卡在通用機(jī)箱中作為卡的硬件外形

使用MORA（模塊化開(kāi)放式射頻架構(gòu)）進(jìn)行功能分解，以共享天線和放大器等資源

軟件框架，如REDHAWK ，軟件通信架構(gòu)（SCA ）和FACE，以實(shí)現(xiàn)軟件可移植性

VICTORY和MORA之間的聯(lián)系可以在圖4中更容易看到。

圖4：CMOSS將勝利和莫拉聯(lián)系在一起。

CERDEC 正在與行業(yè)和學(xué)術(shù)合作伙伴合作，通過(guò)在融合架構(gòu)中開(kāi)發(fā)參考實(shí)現(xiàn)來(lái)定義和完善 CMOSS 標(biāo)準(zhǔn)。這些活動(dòng)包括與坦克汽車研究、開(kāi)發(fā)和工程中心（TARDEC）協(xié)調(diào)，以集成和演示戰(zhàn)術(shù)車輛的參考實(shí)施。

CERDEC正在利用CMOSS開(kāi)發(fā)其產(chǎn)品組合中的能力;這些活動(dòng)不僅將進(jìn)一步完善架構(gòu)，還將促進(jìn)向記錄程序的技術(shù)過(guò)渡。CERDEC 正在積極與采購(gòu)界合作，將 CMOSS 要求納入當(dāng)前和新興計(jì)劃。

任何開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)成功的關(guān)鍵組成部分是其維持。為此，CERDEC正在積極參與相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，以解決新出現(xiàn)的需求和技術(shù)問(wèn)題。CERDEC還與其他服務(wù)部門(mén)合作，以協(xié)調(diào)開(kāi)放式架構(gòu)活動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)通用硬件和功能的采購(gòu)：CMOSS已被納入空軍的傳感器開(kāi)放系統(tǒng)架構(gòu)（SOSA）標(biāo)準(zhǔn)，并與海軍的HOST標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

SOSA 和最終用戶嵌入式系統(tǒng)要求的融合

作為一個(gè)合作行業(yè)論壇，SOSA的既定目標(biāo)是降低技術(shù)開(kāi)發(fā)和部署的生命周期成本，并減少比傳統(tǒng)的煙囪式平臺(tái)方法更快地部署新功能所需的時(shí)間。這種合作包括啟用和/或提供下一個(gè)功能的基礎(chǔ)技術(shù)，包括硬件（例如插件模塊）和邏輯（例如軟件和固件）。這些目標(biāo)與HOST和CMOSS的目標(biāo)相似 - 也就是說(shuō)，所有三項(xiàng)努力都在有效地嘗試實(shí)現(xiàn)降低成本和更快能力轉(zhuǎn)換的相同目標(biāo) - 因此SOSA成為一個(gè)合乎邏輯的總體組織，這兩項(xiàng)努力可以在此基礎(chǔ)上匯合。作為一個(gè)開(kāi)放組織聯(lián)盟，SOSA也從過(guò)去成功的開(kāi)放架構(gòu)計(jì)劃中學(xué)到的東西中受益，并學(xué)習(xí)如何避免過(guò)去不成功的標(biāo)準(zhǔn)的錯(cuò)誤。例如，SOSA在FACE聯(lián)盟下孵化，以利用經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，成員結(jié)構(gòu)，并開(kāi)發(fā)有價(jià)值的初始流程，這些流程需要FACE多年的開(kāi)發(fā)和積累。在FACE聯(lián)盟下，SOSA能夠在航空電子設(shè)備和傳感器領(lǐng)域之間建立一個(gè)共同的生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高兩者的互操作性。

審核編輯：郭婷