加固計算機的應用及其在軍用領域的發展
電子技術和信息技術的發展,不僅使計算機內在的數據處理能力日新月異,同時也使計算機的外部形式與應用形態產生了極大改變。計算機的應用需求,根據不同的應用環境,逐漸從靜態的家庭與辦公領域,拓展到動態的有多種結構形式的機動環境中,從而產生了能夠抵御惡劣環境的新的計算機門類。
機載加固機的應用
機載加固機目前廣泛應用于國防、交通、新聞、地質、醫療、采礦、消防、救援等領域。機載加固機應該是諸多特殊用途的特種計算機的一個獨立門類,隨著計算機應用需求的不斷普及,機載加固機勢必會有更加廣闊的應用市場。在醫療與救援中,急救處理車、緊急救援車,消防指揮車;在傳媒與新聞行業,采訪車、轉播車、信號發射車;在地勘與采礦領域,勘測車、采集車等等;在國防與軍事領域中機載加固機應用更為普及,無論是指揮、通信、監控、導航、火控、勤務等等,無論何種車載系統都要以機載加固機為核心。
機載加固機不同于在一部移動車輛中通過一部便攜計算機外加一部手機所實現的簡單的通信連接,機載加固機的功能是作為一套完整的車載系統的核心,是機內的一切電子設備的中樞平臺,實現數據采集、數據處理、數據通信、系統監控、導航定位、過程控制、故障診斷等復雜操作。
作為信息鏈中居于中樞地位的計算機系統,在進入二十世紀九十年代后,伴隨著電子和信息技術的進步得到了長足的發展和運用。歐美技術發達國家的一些廠商無論在加固計算機的技術理念還是在產品的架構體系、質量保證體系都有了比較清晰的技術規范和專業化的研發規模,并源源不斷的運用到機動裝備中去。在機載、艦載、車載領域,諸如美國的SBS公司、Z Microsystems公司、SECS公司,德國的Kontron公司;在移動加固領域,如Fieldworks公司、ACME、GETAC等。這些公司針對不同的應用場合,大都形成了獨具特色的產品體系和質量體系,諸如常態加固級、歐標加固級、美軍標加固級等,用來滿足不同場合和環境條件的軍事應用需求。
我國臺灣地區,以研華、艾訊、凌華、威達等廠商為代表,在工業級計算機領域,特別是工業級CPCI總線技術、ETX總線技術和STX總線技術方面的研發能力和產品規模都達到了相當的程度,并進入高速發展的階段。這些高新技術性能與傳統工控機產品和技術的結合,也為機載加固計算機提供了良好的產品和技術基礎。
國內機載加固機技術應用較之于國外水平相對滯后,無論是技術和工藝水平以及產品化程度,還是規范化和研發的能力和規模,都還存在較大的差距。隨著國家對國防工業重視程度的提高和資金投入支持的加大,新的技術成就的日新月異,以及企業對新技術和新工藝積極的跟蹤、吸收、消化,這種差距正在呈現逐步縮小的趨勢。一些軍工企業和民營高科技企業加大投入,運用較新的電子和信息技術成就,基于各自的目標市場,研發和生產不同層次和不同目標需求的加固型計算機產品、周邊設備和系統。軍工企業由于其先天的資源優勢,在機載加固計算機的研發和生產上捷足先登,已形成一定的產業優勢,諸如inspur浪潮超越,中船707、709、719所,中國航天科工8357所,中電15所,湘計海盾,以及其它軍工院所等,都針對各自的對口市場和應用目標形成了相關的加固計算機部件、產品和系統。民營高科技企業也涌現出艾雷斯科技、盛博科技、新松佳和、賽文迪等,借鑒和吸收國外的先進技術成就,投入有效資源從事機載加固計算機的研發和生產。在可以預見的將來,國內機載加固計算機定會形成產業化的垂直市場并進一步縮短與歐美發達國家的差距。
軍用嵌入式計算機正在向小型化集成化與國產化方向發展
根據應用對象的不同,目前的軍用加固計算機一般可分為軍用嵌入式計算機和軍用通用加固計算機兩大類。軍用通用加固計算機則是大量應用于導彈測發控系統的加固計算機,他們一般都具有完善的人機界面,不僅能夠接收來自導彈與其他發射控制裝置的信息,并根據這些信息生成控制輸出,還可由人工輸入大量的復雜的測試、發射控制命令與數據信息,并將導彈及發射裝置的狀態數據以多種形式顯示存儲。
近十年來,隨著集成電路、信息工業的飛速發展和武器裝備的不斷進步,軍用加固計算機也取得了很大的發展,較突出的發展就是軍用加固計算機已經開始由過去的專用型向通用型、系列型過渡。
由于集成電路工藝水平的提高,集成更多的功能的SoC芯片與超大規,F場可編程邏輯器件(CPLD、FPGA)已成為設計制造軍用嵌入式計算機的主流芯片。這使得軍用嵌入式計算機需要使用的電子元器件數量可以得到極大的減少,從而使計算機的體積重量都大幅度的減少,典型的彈載嵌入式計算機的體積已經可以縮小到十年前的1/10以下。同時,軍用高密度電子組裝工藝正在走向成熟,混合集成電路工藝也已開始在軍用嵌入 式計算機研制中應用,這些都使得軍用嵌入式計算機可以在更小的空間里安裝更多的電子元器件,從而使體積更小,重量更輕,功能更加強大。
在小型的同時,由于主要的集成電路芯片正在向SoC過渡,芯片集成的功能越來越多,體積上的裕量也使得單個計算機可以集成更多的功能模塊,因此上,軍用嵌入式計算機必然會也正在實現系統功能的集成化,采用機箱內的分布處理結構將更多的傳統計算機以外的功能模塊集成到一起,在一個計算機機箱內實現包括GPS、紅外制導等在內的所有導航與制導解算。
嵌入式計算機的小型化與功能集成化對提高導彈武器的射擊精度、機動性等性能指標有著重要的作用。
近二十年來,我國軍事工業取得的成就是有目共睹的,軍用嵌入式計算機有這中間起著至關重要(W)的作用,是現代導彈武器系統較基礎的核心組成部分。但由于關鍵芯片受到國外的制約,軍用嵌入式計算機的研究發展并不是非常理想。近年來,在多方面的共同努力下,我國軍作集成電路產業取得了長足的進步,軍用加固計算機需要的一些核心芯片(包括高性能DSP、CPU、A/D、D/A等)已在國內陸續研制成功,這為軍用嵌入式計算機進行國產化打下了一定的基礎。
盡管目前已國產化的軍用集成電路絕大多數是版圖級的仿制產品,且多是國外淘汰產品,也沒有形成完整的體系,還不能完全正確滿足軍用嵌入式計算機今后發展的要求。但是,我們必須看到,在這個國產化的大潮中涌現出來的諸如龍芯Ⅱ、SPARC V8等具有自主知識產權的高性能CPU及其他集成電路產品,它們表明我們國家已初步具備了完成軍用嵌入式計算機核心部件國產化的研制能力,假以時日,我們的軍用嵌入式計算機一定會全面進入國產化時代。
隨著計算機應用的不斷普及,機載加固機會有良好的發展前景,特別是初級加固機,因其價格的低廉,應用將更加廣泛。嵌入式技術是未來機載加固機的方向,今后機載加固機會更多采用嵌入式技術,縮小加固機體積,逐漸降低產品成本,在計算機應用領域占有更多的份額。
NASA(美國國家航空及太空總署)認為:沒有先進的測試和控制技術就沒有先進的航天事業,軍用加固計算機隨著航天事業的發展而發展,當今導彈武器的發展也給軍用加固計算機的發展提供了機遇,同時提出了更加嚴格的要求。國產化和可擴展性是軍用加固計算機的總要求,也是發展的前提條件,可靠性、維修性、保障性是軍用加固計算機必須具備的技術性能指標。軍用加固計算機的應用單位,主要是型號總體和分系統,應該為軍用加固計算機的國產化、通用化、標準化提出有力的技術支持和需求牽引。相關閱讀:
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