http://bfqmb.cn 2007-04-29 21:47 來源:中國自動化學(xué)會專家咨詢工作委員會
1 前言
現(xiàn)代武器裝備的信息化、智能化無不與武器裝備系統(tǒng)具有某些計算機的功能相關(guān)聯(lián)。但是,在第二次世界大戰(zhàn)之后的相當長的一段時間里,武器裝備和計算機大多是“各行其是、自行系統(tǒng)”。電子數(shù)字計算機誕生于1946年,在其后漫長的歷史進程中,計算機始終是安置在特殊的機房中,實現(xiàn)數(shù)值計算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀70年代,微處理器的出現(xiàn),計算機才出現(xiàn)了歷史性的變化,計算機開始出現(xiàn)兩種不同的發(fā)展方向:(1) 以微處理器為核心的微型計算機以其小型、價廉、高可靠性特點,迅速走出機房;基于高速數(shù)值解算能力的微型機,表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣,要求將微型機嵌入到一個對象體系中,實現(xiàn)對象體系的智能化控制。(2) 要求高速、海量的數(shù)值計算的通用計算機系統(tǒng),技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升,存儲容量的無限擴大。隨著計算機技術(shù)和產(chǎn)品對各個行業(yè)的廣泛滲透,以“應(yīng)用為中心”的分類方法變得更為切合實際和科學(xué)合理,也就是說按計算機的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用將其分為嵌入式計算機和通用計算機。換言之,始于微型機時代的應(yīng)用,造就了嵌入式計算機。嵌入式計算機通常由嵌入式微處理器,相關(guān)的硬件支持設(shè)備以及嵌入式軟件系統(tǒng)等3個部件組成。其中,微處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件,其它硬件還包括內(nèi)部總線、接口以及外部總線。
同時武器裝備和計算機系統(tǒng)越來越緊密地融合在一起。換句話說,就是計算機系統(tǒng)緊緊地“嵌入”到武器裝備里面去了。由此人們斷言:武器裝備已經(jīng)進入“嵌入式”時代了!特別是美軍更是在嵌入式技術(shù)的研究和應(yīng)用方面走在各國軍隊的前面,本文對此做了一個概要的闡述。
2 “需求牽引、技術(shù)推動”促使計算機技術(shù)兩極分化
電子計算機出現(xiàn)以來,人們傳統(tǒng)的分類方法是按照計算機的體系結(jié)構(gòu)、運算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域,將計算機劃分為大型計算機、中型計算機、小型計算機和微計算機。這種分類方法沿襲了大約40多年。近些年來,隨著半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展,情況已經(jīng)發(fā)生了根本性的變化,例如在70年代末定義的微計算機基礎(chǔ)之上,演變和發(fā)展出來的個人計算機(PC),如今已經(jīng)占據(jù)了全球計算機工業(yè)90 %的市場,其處理速度也超過了以往大、中型計算機的處理速度。
武器裝備系統(tǒng)里面使用的計算機系統(tǒng)出現(xiàn)了軍用嵌入式計算機和軍用通用計算機的分類方法。軍用嵌入式計算機就是指以插件或芯片形式嵌入到武器裝備或武器裝備系統(tǒng)的內(nèi)部,智能地完成武器系統(tǒng)功能的專用計算機。這類計算機通常以芯片、模板組件或控制器等形式埋藏于武器內(nèi)部,以機箱形式表現(xiàn)出來,執(zhí)行一種或多種特定任務(wù),具有體積小、重量輕、功耗低、適應(yīng)工作環(huán)境能力強、實時性強、可靠性高等特點,主要用于武器控制,指揮控制和通信系統(tǒng),仿真等作戰(zhàn)與保障系統(tǒng)中。一方面是作戰(zhàn)需要武器裝備更精確、更可靠、更聰明,因而需要將計算機的功能更多地“嵌入”到武器裝備里面去,使武器裝備更加智能化;另一方面則是技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)能夠讓計算機更小型、更輕型、更方便地“嵌入”到武器裝備里面去。換句話說,“需求牽引、技術(shù)推動”促使計算機技術(shù)產(chǎn)生兩極分化,其中一支則出現(xiàn)了從“自成系統(tǒng),各自為戰(zhàn)”到“嵌為一體,緊密融合”的情況。
3 軍用嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用
嵌入式計算機系統(tǒng),最早出現(xiàn)在20世紀60年代的武器控制系統(tǒng)之中,后來逐步用于軍事指揮控制和通信系統(tǒng),現(xiàn)在則廣泛地用于軍民兩用的機電一體化產(chǎn)品和工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中,嵌入式系統(tǒng)主要用于各種信號處理與控制。用于軍用各種武器控制(從火炮控制、導(dǎo)彈控制、智能炸彈到制導(dǎo)引爆裝置等)、坦克、艦艇、轟炸機等陸海空三軍的各種軍用電子裝備,雷達、電子對抗等軍事通信裝備,野戰(zhàn)指揮作戰(zhàn)用的各種專用設(shè)備等。軍用嵌入式系統(tǒng)在第一次海灣戰(zhàn)爭到最近的阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中都有廣泛地應(yīng)用。
目前,嵌入式計算機系統(tǒng)已在國防、國民經(jīng)濟及社會生活各領(lǐng)域普及應(yīng)用,用于企業(yè)、軍隊、辦公室、實驗室以及個人家庭等各種場所。以下舉出若干“嵌入式”系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域里面應(yīng)用的例子來說明軍用“嵌入式”系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用:
(1) 嵌入式低價格慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Embedded low cost inertial navigation system,INS)
INS使用慣性測量部件(IMU)、數(shù)字羅盤、GPS和嵌入式計算機系統(tǒng)。INS能夠連續(xù)估計作戰(zhàn)平臺的位置與方向。傳統(tǒng)與典型的IMU是十分昂貴的系統(tǒng),然而,如果INS采用低價格的組件,則低的價格帶來低的性能,這就是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常常必須包括GPS、羅盤與卡曼濾波器的主要原因。然而,發(fā)展中的嵌入式系統(tǒng)則是將導(dǎo)航的重大綜合體融合在一起。結(jié)果是呈現(xiàn)出整個系統(tǒng)具有突出的工作優(yōu)點和多面性的應(yīng)用,而且價格十分便宜。
(2) 美國陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中的“21世紀”旅及旅以下戰(zhàn)斗指揮系統(tǒng)(Force XXI Battle Command Brigade-and-Below,F(xiàn)BCB2)
該系統(tǒng)將給從旅到旅以下最低級別的戰(zhàn)術(shù)單位(班)提供戰(zhàn)場態(tài)勢和指揮控制。該系統(tǒng)主要包括5個部分:特種用途的嵌入式計算機系統(tǒng)、數(shù)字化部隊指揮軟件系統(tǒng)、“嵌入式”位置定位導(dǎo)航裝置(Embedded Position-Navigation,POSNAV)和報告系統(tǒng)、全球通信系統(tǒng)接口和數(shù)字化部隊戰(zhàn)斗識別環(huán)境。
此外,還有一種“改良的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器”(Improved Data Modem,IDM)。該裝置主要用于通信和目標系統(tǒng)里面。IDM在陸??杖娧b置中都有應(yīng)用。典型的應(yīng)用是將其嵌入到陸軍21世紀部隊旅及旅以下系統(tǒng)的軟件里面去。
(3) 武器試驗數(shù)據(jù)采集與實時處理系統(tǒng)
軍隊靶場承擔(dān)著三軍各種新型武器系統(tǒng)的試驗與評估任務(wù),目的是為了檢驗新型武器系統(tǒng)或裝備的設(shè)計性能指標是否達到預(yù)期的設(shè)計要求。衡量武器裝備的性能指標能否達到要求,而使用試驗數(shù)據(jù)給予證明。試驗數(shù)據(jù)采集設(shè)備的任務(wù)就是要完成對被試品輸入輸出參數(shù)和部分中間運算結(jié)果的采集。為了實現(xiàn)武器裝備系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)的實時采集和實時處理,艦載武器系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)采集與實時處理系統(tǒng)的軟、硬件均可以采用嵌入式技術(shù)。
據(jù)報道,我國的研祥智能科技股份有限公司曾運用其嵌入式產(chǎn)品“EVOC擫CD顯示工作站 EWS-843P為海軍研制過“艦載武器試驗數(shù)據(jù)采集與實時處理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)可用于完成艦載導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、艦炮武器系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)及各相關(guān)武器系統(tǒng)(或單機)與各參試設(shè)備海上和陸上試驗輸出直流電壓信號,同步機及旋轉(zhuǎn)變壓器信號,脈沖頻率信號,導(dǎo)彈發(fā)控指令信號,并行數(shù)字量,RS-232、RS-422/485串行總線數(shù)據(jù)的采集、 錄取與實時處理。該系統(tǒng)具備同時接收靶場系統(tǒng)信號、外同步信號控制系統(tǒng)采樣的能力,也可通過接收IRIG-DC/B碼和模擬標記信號與其它測控設(shè)備同步工作。 經(jīng)過實際應(yīng)用證明,該系統(tǒng)技術(shù)先進、設(shè)計合理、切實可行、性能價格比高。
(4) 軍用掌上型智能設(shè)備(軍用PDA產(chǎn)品)
軍用PDA產(chǎn)品根據(jù)不同的應(yīng)用場合有不同的功能要求,涉及多種當前最先進的技術(shù),如嵌入式CPU應(yīng)用、多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS、GIS應(yīng)用、衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位、無線通信、藍牙技術(shù)、CCD技術(shù)、圖像處理技術(shù)等。
隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的信息化和電子化,功能多樣而又精巧實用的軍用PDA日益受到軍方的重視。由于軍用PDA需要將衛(wèi)星定位、無線通信、圖像攝取傳送等功能集于一體,對于高科技戰(zhàn)爭中各作戰(zhàn)個體至關(guān)重要,一些國家早已開始從事相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā),并將此類產(chǎn)品裝備到特定的作戰(zhàn)場合。
例如,衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)是PDA的一個十分重要的基礎(chǔ)部分,在戰(zhàn)爭中的作用已是有目共睹的。除導(dǎo)彈的制導(dǎo)等功能,在軍用PDA產(chǎn)品中,配合軍用地圖,衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)能夠讓各作戰(zhàn)個體精確地確定自己的位置,為特殊地形下的部隊集結(jié)或特定目的的行進提供保證。
又如,GIS(地理信息系統(tǒng))作為軍用PDA的重要應(yīng)用,通常是將特定的軍用電子地圖嵌入到PDA中,并能夠縮放、旋轉(zhuǎn)和拖動,能夠以此為平臺隨時標識作戰(zhàn)個體的精確地理位置。
隨著科技的不斷發(fā)展,軍用級別的PDA 有著廣闊的發(fā)展前景。如軍用/警用PDA,因其具有GIS系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)和靈活的通信方式,能有效地應(yīng)用于單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)、聯(lián)絡(luò)指揮系統(tǒng)、巡邏和追捕系統(tǒng)等系統(tǒng)中。 還有,航空中的調(diào)度指揮系統(tǒng)等等。
(5) 嵌入式戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(Embedded Tactical Training System)
典型的例子有美國海軍的作戰(zhàn)部隊戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(Battle Force Tactical Training(BFTT) System) AN/USQ-T46。
AN/USQ-T46是一個高柔性、交互式的裝置,用于部隊的戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)訓(xùn)練。其任務(wù)是訓(xùn)練艦艇人員完成水面與水下艦艇維修與戰(zhàn)備的能力,在大西洋艦隊和太平洋艦隊里面使用。該裝置支持聯(lián)合/聯(lián)盟的協(xié)同作戰(zhàn)能力和司令部的作戰(zhàn)演習(xí)。
AN/USQ-T46具有監(jiān)測艦艇訓(xùn)練系統(tǒng)數(shù)據(jù)、記錄以往事件過程和動態(tài)重復(fù)被援助的能力。它能夠評定作戰(zhàn)系統(tǒng)的團隊與操作員對于作戰(zhàn)態(tài)勢的反應(yīng),以及裝置在多種戰(zhàn)爭環(huán)境里幫助合成作戰(zhàn)指揮官執(zhí)行命令、編制計劃、協(xié)調(diào)行動與部署展開的能力。
(6) AN/UYK-43嵌入式戰(zhàn)術(shù)計算機
AN/UYK-43嵌入式戰(zhàn)術(shù)計算機主要用于各種艦載戰(zhàn)術(shù)系統(tǒng):包括“宙斯盾”系統(tǒng)、先進作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)(ACDS)、“三叉戟”潛艇、海軍戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)(Navy Tactics Data System,NTDS)和多用途登陸艦(LHD)計劃等。UYK-43是海軍新的標準艦載數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),用于代替斯佩里公司從1969年開始生產(chǎn)的UYK-7計算機。UYK-43基本上是UYK-7的改進型,主要改進是大量使用VLSI,減少了互連數(shù)和功耗,增加了速度和存儲能力,需要的單位是美海軍海洋司令部,生產(chǎn)廠商是斯佩里尤尼瓦克公司防御系統(tǒng)部。
NTDS系統(tǒng)可以根據(jù)不同艦艇進行適當?shù)匦薷?,它既可以適應(yīng)于航空母艦、巡洋艦、藍嶺號指揮艦,也可滿足驅(qū)逐艦、護衛(wèi)艦以及小型護衛(wèi)艦的作戰(zhàn)要求。
先進的計算機處理系統(tǒng)將用商用流行產(chǎn)品(COTS,Commercial-Off-The-Shelf)計算機來取代AN/UYK-43一類美國海軍標準計算機。上述技術(shù)上的革命性進展保證了“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)以世界領(lǐng)先地位進入21世紀。
從以上所舉出的例子來看,嵌入式系統(tǒng)大都是圍繞著通信、控制、監(jiān)視、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)處理等功能。換言之,只要武器裝備需要這些功能的地方,嵌入式系統(tǒng)就會大有用武之地!
(7) 在“網(wǎng)絡(luò)傳感器融合技術(shù)”中的應(yīng)用
美國國防高級項目研究計劃局(DARPA)在空軍研究實驗室(AFRL)等單位的幫助下,成功地驗證了能夠準確確定敵方目標位置的網(wǎng)絡(luò)傳感器融合技術(shù)。這項驗證工作是DARPA信息開發(fā)辦公室投資的網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)(Network Embedded System Technology,NEST)戰(zhàn)場應(yīng)用實驗的一部分。網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)項目將實現(xiàn)系統(tǒng)和信息處理融合。該項目應(yīng)用了大量的微型傳感器、微電子、先進傳感器融合算法、自定位技術(shù)和信息技術(shù)方面的成果。該項目的長期目標是實現(xiàn)傳感器信息的網(wǎng)絡(luò)中心分布和融合,顯著提高作戰(zhàn)態(tài)勢的感知能力。網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)節(jié)點將可以通過空投、自動放置和人工分發(fā)等方式植入到作戰(zhàn)環(huán)境中。目前進行的城市作戰(zhàn)試驗包括軍事行動協(xié)調(diào)柵格和利用傳感器網(wǎng)絡(luò)定位射手兩個不同的驗證。軍事行動協(xié)調(diào)柵格戰(zhàn)場驗證的概念是通過手持和便攜式計算機實時提供網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的敵軍、我軍和中立部隊的蹤跡。應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)定位射手技術(shù)驗證采用廉價音頻傳感器無線移動網(wǎng)絡(luò)準確定位敵方射手方位。目標標志將顯示在所有參戰(zhàn)人員的個人計算機中。驗證工作取得了圓滿成功,驗證過程中沒有出現(xiàn)任何問題,觀察員們也向項目組提供了有用的反饋意見。美國軍方對將射手定位技術(shù)應(yīng)用到戰(zhàn)場中表現(xiàn)出濃厚興趣。
(8) 嵌入式因特網(wǎng)的應(yīng)用
因特網(wǎng)最初是出現(xiàn)于軍事領(lǐng)域,并且在第一次海灣戰(zhàn)爭中,發(fā)揮了巨大的作用。因此,嵌入式因特網(wǎng)必然在軍事領(lǐng)域里有著廣泛地應(yīng)用。
嵌入式片上系統(tǒng)將成為瘦服務(wù)器。在目前,將會產(chǎn)生比PC時代多成百上千倍的瘦服務(wù)器和超級嵌入式瘦服務(wù)器,這些瘦服務(wù)器將與這個世界人們能想到的各種物理信息、生物信息相聯(lián)接,通過Internet網(wǎng)自動的、實時的、方便的、簡單的提供給需要這些信息的對象。如何設(shè)計和制造嵌入式瘦服務(wù)器、嵌入式網(wǎng)關(guān)和嵌入式因特網(wǎng)路由器已成為嵌入式Internet時代的關(guān)鍵和核心技術(shù)。嵌入式計算機發(fā)展的目標是專用電腦,實現(xiàn)“普遍化計算”,因此可以稱嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來世界的“數(shù)字基因”。專家預(yù)言,未來十年將會產(chǎn)生針頭大小、具有超過1億次運算能力的嵌入式智能芯片,這將為人們創(chuàng)造新武器、新裝備提供無限的創(chuàng)造空間。
4 美軍軍用嵌入式計算機系統(tǒng)發(fā)展
20世紀60年代,美軍開始為武器系統(tǒng)設(shè)計各種類型的嵌入式計算機,到80年代,其先進的武器系統(tǒng)基本裝備了嵌入式計算機,如雷達、衛(wèi)星、導(dǎo)彈以及靈巧炸彈的鼻翼或尾部所裝的制導(dǎo)系統(tǒng)中均有嵌入式計算機。80年代后,為了不斷地升級改造其嵌入式計算機,美國各軍種提出了多項計劃,如陸軍的“空—地一體化指揮控制計算機”計劃,海軍的“E-2C飛機預(yù)警系統(tǒng)用計算機”計劃以及空軍的“HAWK-32計算機技術(shù)計劃”等。這些計劃的實施,極大地提高了嵌入式計算機的發(fā)展,保證了美軍在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢地位。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,嵌入式計劃已得到廣泛應(yīng)用,幾乎“無處不在”。美軍新型武器裝備的研制以及現(xiàn)有武器的改造都會涉及到嵌入式計算機的開發(fā)與升級。
縱觀美軍嵌入式計算機的發(fā)展歷程,是從最初的各軍種獨立的“煙囪”式發(fā)展,到發(fā)展統(tǒng)一的嵌入式計算機標準化軟硬件;從必須采購符合軍用規(guī)格的計算機,到采用商用成熟技術(shù)和開放系統(tǒng)。
(1) 規(guī)范各軍種嵌入式計算機的發(fā)展
美軍在最初研制嵌入式計算機時,各軍種往往都是根據(jù)自身的需要,研制適合自身需求的計算機,結(jié)果造成各軍種間計算機的硬件,軟件“煙囪”式發(fā)展,品種型號繁多,兼容性差,難于取得統(tǒng)一標準。
為改變這種各自為政的局面,在20世紀60年代末,美軍軍用嵌入式計算機的硬件確定了指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標準。該標準對計算機結(jié)構(gòu)作了描述,規(guī)定了軟硬件接口標準。美國國防部還發(fā)布了DODI5000.5X指令,規(guī)定了空軍、陸軍和海軍的軍用指令系統(tǒng)的標準。
指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標準化后,大大減少了硬件和軟件的種類,降低了由于使用多種語言而引起的軟件研制、移植等諸多問題。從此,美軍各軍種使用的嵌入式計算機被限制在符合軍用指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標準的范圍之內(nèi)。
(2) 大力推廣Ada語言
為使各軍種嵌入式計算機使用相同的軟件,統(tǒng)一硬件結(jié)構(gòu)和編程語言,美國防部和總審計局在20世紀80年代指定Ada語言為嵌入式計算機唯一的編程語言,并制定了Ada計劃,以改變由于各軍備使用不同的編程語言(如空軍使用JOVLAL語言,陸軍使用NEBULA語言,海軍使用CM2語言)使得軟件的可移植性、兼容性大大降低的問題。
Ada語言是專為用于武器系統(tǒng)、飛機、艦船和C3I等系統(tǒng)的嵌入式計算機開發(fā)的計算機編程語言。1980年美國國防部成立Ada聯(lián)合編程辦公室(該辦公室現(xiàn)已取消),負責(zé)實施Ada的開發(fā)。國防部規(guī)定所有硬件和軟件到1987年7月1日必須符合Ada的要求,廠商若無國防部認可的Ada編譯程序,就不能參加任何軍用計算機市場合同的競標。
90年代中期,美國調(diào)整了采辦政策,不再強制使用Ada語言,Ada語言從此脫掉了嵌入式計算機國防部唯一指定的編程語言外衣,但經(jīng)過了20多年的發(fā)展,Ada現(xiàn)已成為通用的標準編程語言,不但美軍使用,北約也使用。隨著美軍對軟件要求的放松,C++及Java等語言也逐漸用于嵌入式計算機領(lǐng)域。
(3) 積極地采用商用成熟技術(shù)(COTS)和開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
以往,美軍在軍事應(yīng)用的計算機一直由專門廠商研制符合軍用規(guī)格的軍用計算機。這種計算機條件要求非常嚴格,尤其是環(huán)境要求特別苛刻,而且價格一般也是商用計算機的兩倍。但到了20世紀90年代后,商用計算機在技術(shù)上已遠遠超過軍用計算機,同時,美軍認為苛刻的環(huán)境在實際中極少遇到,COTS計算機在進行溫度、濕度、振動和沖擊等加固后,一般能夠滿足軍方需求。為此,1994年美軍前國防部部長佩里提出了COTS倡議,即采用商用現(xiàn)代技術(shù)或產(chǎn)品,這樣在引進最先技術(shù)的同時,可以縮短研制周期,降低產(chǎn)品或價格?,F(xiàn)在美軍新研制的嵌入式計算機已廣泛使用了COTS產(chǎn)品。
同時,美軍取消了DODI5000.5X指令后,軍方采購軍用計算機的政策由原來符合軍用規(guī)格計算機轉(zhuǎn)向非研制項目和COTS產(chǎn)品,并特別注重開放體系結(jié)構(gòu),要求在芯片、總線和操作系統(tǒng)選擇上遵循開放系統(tǒng)標準,提高計算機的互聯(lián)、互通、互操作性,易于升級。
(4) 軍用嵌入式計算機發(fā)展的趨勢
由于信息技術(shù)的高速發(fā)展和在軍事領(lǐng)域的重要作用,美軍近幾年來不斷加大對計算機的投資,而且預(yù)計還將以每年9%的速度增長,嵌入式計算機就是其中最大的增長點。未來嵌入式計算機的發(fā)展趨勢主要呈現(xiàn)以下幾個特點:
第一是體積更小、重量更輕、性能更高。美軍未來部隊裝備轉(zhuǎn)型將趨于輕型化和微型化,易于部署,因此嵌入式計算機在武器裝備里面能夠利用的空間是十分有限的。這就要求設(shè)計者必須減小嵌入式計算機的體積,減輕其重量,同時必須不斷提高其性能來滿足日益增長的需要。為此,超高速微處理機的電路板設(shè)計,高可靠性/高組裝密度的通用模塊化設(shè)計與組裝技術(shù),人工智能技術(shù),并行處理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)正在不斷開發(fā)。模塊化設(shè)計基于低成本,商用現(xiàn)貨,互用和重復(fù)使用的硬件和軟件模塊,可大大降低成本,提高產(chǎn)品性能。新的嵌入式計算機基本都采用了整體中央模塊設(shè)計。系統(tǒng)級芯片由于可在單片上實現(xiàn)全電子系統(tǒng)的集成,具有信號采集、轉(zhuǎn)換、存儲、處理及輸入/輸出等功能,植入嵌入式軟件的系統(tǒng)級芯片,能夠降低成本、縮小產(chǎn)品體積、提高產(chǎn)品的可靠性,因此已被稱為“未來嵌入式計算機”的基礎(chǔ)。
第二是實現(xiàn)武器裝備的網(wǎng)絡(luò)化。未來戰(zhàn)爭將會是網(wǎng)絡(luò)化的戰(zhàn)爭,任何武器作戰(zhàn)人員都可能是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點,因此嵌入式計算機在未來戰(zhàn)場上是無處不在的。無論是在外層空間,還是天地一體化聯(lián)網(wǎng),最終都是通過信息手段實現(xiàn)嵌入式計算機聯(lián)網(wǎng)。分布式的嵌入計算機聯(lián)網(wǎng)后,將發(fā)揮戰(zhàn)斗力“倍增器”的作用,在戰(zhàn)場偵察,環(huán)境監(jiān)控,人員與裝備定位,人員健康狀況監(jiān)控,戰(zhàn)場人員訪問信息及部隊防護等諸多方面都要比目前的計算機強大得多。
第三是武器裝備將會更加智能化。美軍目前推廣的通用訪問卡,就是使用嵌入式計算機芯片的智能識別卡,能夠?qū)υL問軍用計算機網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的人員進行識別和授權(quán)。未來,嵌入式計算機將更加智能化和自動化。
第四是軟件功能將會更加強大。未來嵌入式軟件的功能將越來越強大,執(zhí)行的功能將越來越多。如美軍第二代戰(zhàn)斗機F-111的航空電子系統(tǒng)功能有20%是通過軟件實現(xiàn)的,武器裝備的功能將會越來越多的由軟件實現(xiàn)的。
綜上所述,可以斷言:武器裝備已經(jīng)進入到“嵌入式”時代了!
為了繼續(xù)擴大與發(fā)展中國家在技術(shù)上的“時代差”,美軍明顯地在嵌入式技術(shù)的研究和應(yīng)用方面走在了世界各個國家軍隊的前面,這就給我軍新時期軍事斗爭準備和未來作戰(zhàn)帶來了巨大壓力,使得盡快地消除“時代差”成了中國國防和中國軍隊建設(shè)面臨的最大問題。軍事科技專家預(yù)言:嵌入式系統(tǒng)將會成為振興我國武器裝備的突破口!因而,了解、熟悉和掌握軍用嵌入式系統(tǒng)與技術(shù)的發(fā)展變化,并為我所用是十分必要的!