計算機網絡測控系統也是現如今非常實用和流行的一種技術，在信息化時代，計算機帶給人們的便利是顯而易見的。很多網絡工程師也對計算機各方面有所研究，本文就是一篇北大核心期刊發表論文范文，文章題目是網絡化測控系統關鍵技術研究。

 　　摘要：為實現遠距離測控和硬件測試資源共享，將計算機網絡技術引入到軍事裝備單元測試系統中，構成網絡化測控系統。介紹了系統的組成、結構和軟件模型，分析了信息共享模型和硬件共享策略技術難點，提出了基于XML的測試診斷信息統一模型，研究了硬件測試資源的共享策略和基于優先級的任務調度方法，對于構建網絡化單元測試測控系統具有重要意義。

　　關鍵詞：網絡化測控,遠程測控,信息共享策略

　　0 引言

　　信息化時代戰場，單一武器的決勝作用逐漸弱化，體系與體系的對抗已成為高技術戰爭的重要特點。武器系統特別是高技術武器系統，只有通過各種信息的引導，采取網絡化聯通，才能成為密切配合、運轉靈活的打擊力量，從而發揮最大效能和潛能。

　　近年來，以計算機網絡為核心的網絡化測控技術與網絡化數據共享得到越來越多的應用，尤其是在航空航天等國防科技領域。新一代控制系統軟件以網絡為中心實現各種復雜的分布式應用。隨著測控任務日趨復雜以及大范圍測控要求的日益增多，組建遠程測控、網絡化測控系統非常必要[1]。隨著彈載數據鏈和信息化發射平臺等技術的深入應用，導彈武器中的飛行控制系統、測試發射控制系統、瞄準系統將是數據鏈網中的一個節點;而隨著導彈武器作戰保障系統的信息化，導彈的綜合測試與維修保障系統都將網絡化[23]。網絡化測控系統體系結構分為三級，分別為管理級(服務器端)、用戶級(客戶端)、過程級(現場測控系統)。網絡化測控系統實現基于三層體系結構。系統的網絡化涉及硬件資源共享，硬件資源在使用中容易產生需求沖突，需要研究合理的共享策略避免沖突產生;不同測試流程、不同設備產生的信息類型可能不同，使得信息之間的交互很難實現，需要構建統一的信息模型來實現信息共享[4]。

　　1 網絡化測控系統設計

　　網絡化測控系統是一種分布式網絡化的實時閉環反饋控制系統。網絡的工作方式有兩種，分別為B/S和C/S模式。B/S模式下，數據采集、處理等操作均在服務器端進行，將測試數據通過Internet發布，用戶可以通過瀏覽器發出任務請求和查看數據;C/S模式下，服務器直接將測試結果通過TCP/IP協議發送到客戶端，數據的處理操作集中在客戶端。與C/S模式相比，B/S模式簡化了客戶端的開發和系統維護，簡化了用戶操作，適合網上發布;而C/S模式交互性強、安全性高，降低了網絡通信量，提高了速度[56]。本系統選擇客戶端、服務器端軟件均需自行設計的C/S模式。

　　圖1描述了網絡化單元測試系統進行的單元測試工作。其中，客戶端為控制器、慣性測量組合(簡稱慣組)及配電器單元測試。測試過程中，客戶端發送測試指令給服務器端，服務器端接收不同客戶端的測試指令并將測試指令分配給不同的測控設備，測試完成后，測控設備將測試數據返回給服務器端，服務器端將測試數據分析處理后將結果返回給不同的客戶端，并以標準數據格式保存各個單機設備的測試數據。不同的客戶端均能隨時通過服務器讀取不同單機不同時段的數據，實現數據共享。圖1運行場景中實線箭頭表示網絡化單元測試系統的測試指令流，虛線箭頭表示測試結果數據流[7]。

　　軟件模型較為固定，根據體系結構同樣分為三部分，分別為網絡服務器、客戶端和現場測控系統。本系統中的軟件模型如圖2所示。

　　2 網絡化測控系統關鍵技術

　　測控軟件是為了有效運用硬件資源、實現各種測控功能而提供的程序系統及有關資料的集合。網絡化測控軟件與傳統測控軟件的不同之處在于增加了網絡功能，實現了遠程測控。不同于傳統的測控軟件，在遠程測控系統中：①服務器、客戶端和現場測控設備需要用網絡連接起來;②共享的硬件設備需要合理調度使用，避免請求使用上的沖突;③不同測試設備間信息共享，需要構建統一的信息模型。

　　2.1 測試診斷信息統一模型

　　信息模型是一種標準的表達方式，是一系列用于描述系統測試診斷知識和功能特性的抽象定義，提供一個用于測試診斷的信息框架，在測試的不同階段、不同維修級別、不同測試手段、不同診斷方式和不同診斷要素中共享。

　　在網絡化單元測試中，數據采集是一個重要環節，且要對采集的數據進行分析處理。如果沒有一致的信息模型定義，數據的交互和重用難度會很大，這就需要構建合理的測試診斷信息模型。測試診斷信息模型要求創建一致的信息模型和信息接口，把與測試診斷相關的數據模型化，消除不同領域內數據和信息的表達差異，實現測試診斷數據共享和信息的有效融合。圖3 為數據采集過程。

　　測試診斷信息的統一模型設計如圖4所示。測試診斷信息包括5種模型，具體信息包含在5種模型中，如在輔助信息模型中包括測試時間、測試陣地、測試地點、測試濕度、測試人員等具體信息，見圖5。

　　信息模型結構設計采用數據結構中的樹形結構。測試診斷信息為樹的根節點，項目名稱、被測對象模型、測試設備模型等項為孩子節點，具體到每一個孩子節點又有具體的測試信息為其子節點。采用這種模型主要考慮以下兩點：①信息內容、格式種類較多，比較復雜。如采用一對多的單一模型，信息在數據庫中的存儲會非常冗雜，讀取數據庫中某一具體信息的時間復雜度較大;②測試人員在對測試結果進行處理時，可以快速在數據列表中找到需要的信息。 　　信息模型采用XML技術實現。XML語言格式簡單，具有很好的擴展性[8]。XML純文本格式可以在不同操作系統之間實現通信，解決數據格式不統一的問題[9]。

　　2.2 測試資源共享策略

　　測試資源網絡共享模式主要有兩類：①遠程計算機通過網絡直接同共享儀器設備相連。這種模式需要儀器設備上有自己的擴展網卡和IP地址。這種共享方式實時性較好，但只適用于一些控制器上有擴展網卡的設備;②遠程計算機通過網絡連接異地計算機來控制儀器設備，這是目前設備共享普遍采用的一種方式，實時性不如第一種，但有較好的擴展性。

　　本系統中的測試資源網絡共享采用第二種共享模式，接入網絡的下位機可以通過現場總線與多臺設備相連進行控制。

　　作業調度問題涉及用戶、測試資源和管理員。管理員雖然具有最高權限，但其側重共享系統的宏觀調控和共享環境的建設，一般不干涉作業調度，所以作業調度的對象主要是用戶和測試資源。用戶的目標是在合適的時間、地點使用合適的設備，測試資源的管理目標是在滿足用戶需求的基礎上，使測試資源的利用率達到最大化，兩者相互依賴，測試資源必須被用戶使用才能實現設備共享。用戶請求使用資源流程如圖6所示。

　　任務請求有4種狀態，分別為阻塞、就緒、執行和掛起，如圖7所示，類似操作系統中進程的狀態。在進程調度中，有一種高優先級搶占式輪轉調度算法，本任務調度策略與該算法類似，但本策略是一種宏觀調度，并非以時間片為單位，所以不同任務資源不沖突時可以看作同時執行[1011]。阻塞隊列中任務有兩種，分別為新加入任務和資源被占用任務，新到的任務請求要優先級處理，就緒隊列中的任務會轉換到阻塞狀態。處于就緒、阻塞和掛起狀態的任務請求均采用隊列(FIFO)結構存儲。本策略中任務的調度過程符合隊列的先進先出原則。任務級別分為低、中、高3個等級。普通請求均為低級;高優先級特指急需測試結果的任務請求;由掛起態進入就緒態任務優先級為中。就緒態的任務隊列按照優先級從高到低排序，依次進入執行態[12]。如A、B、C三個任務，A、B為低優先級，C為高優先級。假如A和B 為先到的任務并且資源不沖突，A、B已經在并行執行狀態，當C發出任務請求時，因為優先級高于A 、B，且占用了B的資源，所以B 轉換到掛起態然后進入阻塞隊列，優先級由低變為中，當C完成時，B進入就緒態，并且排在低優先級任務前等待。具體任務調度示例如圖8所示。

　　3 結語

　　本文利用單元測試測控資源組建了一種由網絡服務器(包括數據庫)、客戶端和現場測控系統構成的網絡化單元測試測控試驗系統，針對實際中硬件測試資源緊缺現狀，研究了測試診斷信息的統一模型和測試資源共享策略等關鍵技術，實現了現場測試系統的網絡化控制以及對被測對象的分布式測試與診斷，并完成了測量信息、測試數據的資源共享，體現了網絡化測控技術的優越性。

　　參考文獻：

　　[1]韓樹旺，趙玉梅，錢玲.計算機網絡技術在航天測控領域的應用[J]. 航天控制， 1997(2)：35.

　　[2]安幼林，楊鎖昌. 網絡化測控實現技術研究[J]. 測控技術， 2005，5 (1)：23.

　　[3]黨興菊，徐小華.基于TCP技術的某工程參數網絡化監測系統的研究與設計[J].科研設計成果，2009(10)： 23.

　　[4]李鳳保，楊光志，龍劍.網絡化測控系統性能分析[J]. 儀器儀表學報， 2006，27(6)：13.

　　[5]李杰，馬建國，李群山.基于PXI 總線的分布式網絡化測控系統[J]. 計算機測量與控制， 2003，11(6)：13.

　　[6]鐘志東.測試技術發展新趨勢――網絡化[J]. 科技論壇， 2005(15)：16.

　　[7]劉楓.基于虛擬儀器的網絡化測控系統研究[D].北京：中國科學院，2008.

　　[8]李寧.XML與信息共享[J].計算機應用與軟件，2004，21(10)：12.

　　計算機核心期刊推薦《計算機應用與軟件》創刊于1984年，由上海市計算技術研究所和上海計算機軟件技術開發中心共同主辦，是全國中文核心期刊、中國計算機學會會刊，并已納入《中國科技論文統計源期刊（中國科技核心期刊）》、《中國學術期刊綜合評價數據庫來源期刊》、《萬方數據—數字化期刊群全文收錄期刊》、《中文科技期刊數據庫（全文版）收錄期刊》、《中國科學引文數據庫（CSCD）來源期刊》、美國《劍橋科學文摘》收錄期刊、美國《烏利希國際期刊指南》等數據庫收錄。