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

服務代表社區(qū)正在發(fā)生一些令人興奮的事情。來自三個不同項目的代表，分別來自美國國防部（DoD）各一個服務部門，為了一個共同的目標走到一起，通過商定的開放架構標準解決各自的采購問題。以下是一篇由 3 部分組成的文章的第 2 部分，介紹了 SOSA ［傳感器開放系統(tǒng)架構］ 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。

理解這種三服務融合的獨特性的最好方法是提供從底層發(fā)展中構建的歷史視角，使能過去的技術。當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 的開發(fā)而開始標準化。VPX 連接器為高帶寬、高連接性嵌入式系統(tǒng)背板提供了最先進的技術。它是一個關鍵的推動因素，允許在IEC-60297-3 Eurocard 6U格式上使用728個引腳，在3U格式電路卡上允許280個引腳，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 OpenVPX 標準在 2010 年被批準為 VITA 65 時，這項技術就發(fā)揮了作用;從那時起，隨著市場從基于 VME 的傳統(tǒng)機箱轉換，市場逐年增長，OpenVPX 被廣泛采用。

OpenVPX 包括廣泛的標準選項，系統(tǒng)設計人員可以在開發(fā)過程中從中進行選擇。雖然這些選項提供了高度的靈活性來支持廣泛的應用，但它們也有可能稀釋任何一種設計的市場，通過所有允許的排列有效地創(chuàng)建非標準標準。當然，這是任何開發(fā)標準所面臨的風險，如果它是在用戶采用和足夠廣泛的應用之前創(chuàng)建的。

HOST（硬件開放系統(tǒng)技術）硬件標準的既定愿景是應用現(xiàn)有的行業(yè)標準，有效地為美國國防部（DoD）完成IBM PC標準發(fā)布對個人計算的影響。具體來說，IBM PC標準［1］提供了標準接口的定義，以便計算機行業(yè)可以專注于通過可以通過這些接口連接的市場生態(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)開發(fā)新的能力，這些能力可以通過硬件和軟件以可承受的價格出售，其開發(fā)可以通過隨之而來的數(shù)量來承擔。同樣，HOST的既定目標是允許行業(yè)停止為新系統(tǒng)重新設計現(xiàn)有技術（例如，環(huán)境或引腳布局等略有不同的規(guī)格），并將國防部和市場的開發(fā)投資重新集中在新的最先進的技術和增值的新功能上。當前的 HOST Tier 2 標準基于 VITA 65 OpenVPX 標準，提供了更高的特異性，并增加了對基本硬件管理的要求（例如，通過 IPMB ［智能平臺管理總線］ 或控制平面以太網上的 VITA 46.11）。它還創(chuàng)建第 3 層規(guī)范流程，并要求使用它來指定插件模塊。這種分層結構如圖 1 所示。

圖1：主機層結構的應用。

Tier 3規(guī)范流程正在開發(fā)中，計劃在2019年由HOST的最終用戶應用和測試（例如，聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機計劃辦公室和NAVAIR的PMA 209支持開發(fā)用于許多遺留平臺的替代任務計算機）。可以將第 3 層規(guī)范視為模塊級組件規(guī)范，它既包括滿足第 2 層標準要求的方式，也包括模塊或有效負載功能的其他要求。HOST 模塊的定義還允許 HOST 夾層的規(guī)范：通過適當?shù)脑O計和功能分解，可以通過選擇不同的 HOST 夾層來重新配置基本 HOST 插件模塊以獲得新的有效負載功能。如果編寫得當，第 3 層規(guī)范將允許采購機構創(chuàng)建由第 3 層規(guī)范指定的模塊構建的產品系列。這種一般采購權限可以包括任何需要、設計或構建嵌入式系統(tǒng)的人（例如，主承包商或服務平臺、系統(tǒng)設計師或集成商，或為客戶構建系統(tǒng)的合同制造商）。

然后，產品線經理可以使用他們選擇的一組 Tier 3 規(guī)范，通過基于標準插件模塊和夾層構建的定制設計來滿足客戶的性能需求。HOST為客戶帶來的好處包括通過使用標準化模塊（不需要為每個應用程序重新設計）來降低成本的硬件，特別是如果它們可以跨產品線和/或跨采購機構或服務共享。對行業(yè)的好處包括標準模塊（例如，電源、交換機和單板計算機）的產量增加，以及市場一致性的更大一致性，從而收回開發(fā)成本。

此外，通過了解客戶選擇的接口，可以開發(fā)新產品以連接到舊系統(tǒng)，以便升級到新型號只需一點集成工作即可創(chuàng)建新的軟件負載和低成本的卡交換（即更簡單的物流），而不是獲得批準和資金用于主要收購計劃。當與FACE（未來機載計算環(huán)境標準）等旨在從底層硬件中抽象應用軟件（最終提供功能）的努力相結合時，工業(yè)界將了解現(xiàn)有模塊的接口，并能夠使用研發(fā)來開發(fā)下一代技術（例如，隨著新處理器芯片的推出或FPGA系列中的下一個芯片的發(fā)布），以便能夠進行規(guī)劃。以獲得更頻繁的技術更新。換句話說，通用接口將允許客戶和行業(yè)將通用構建塊商品化，而不是為每個新應用程序重新設計每個自定義卡，以便將不斷減少的開發(fā)資金集中在更大的增值能力創(chuàng)造上。

CMOSS和射頻應用標準的完善

陸軍歷來將C4ISR（指揮、控制、通信、計算機、情報、監(jiān)視和偵察）能力作為單個平臺上的眾多獨立“盒子”來實現(xiàn)。由于復雜的集成挑戰(zhàn)、缺乏競爭和專有接口，這種方法使得升級功能或跟上商業(yè)技術的步伐變得困難。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的車輛重新設計。

CMOSS ［C4ISR/EW 模塊化開放標準套件］ 定義了通用 A 套件（或用于互連的線束），無需特定于平臺的集成，因為功能可以在通用機箱和使用現(xiàn)有布線的組件中作為卡進行現(xiàn)場。通用 A-kit 的概念是一種改變游戲規(guī)則的方法，因為它確保了跨多個平臺的通用性，同時允許快速插入最新的 C4ISR 功能。這種通用A-kit建立在開放標準的基礎上，使士兵能夠進行下一場戰(zhàn)斗，同時在生命周期的采購和維護階段節(jié)省大量成本。

CMOSS徹底改變了維持，因為由于通用備件，物流尾部可以更小，而單位成本可以通過更大的競爭和規(guī)模經濟來降低。維護組織將不再需要購買足夠的備件來持續(xù) 30+ 年，因為他們可以通過備件進行現(xiàn)代化改造，并每五到十年或更短時間升級到最新的硬件。

CMOSS定義了一個開放式架構，通過支持硬件和軟件組件的共享來減少C4ISR系統(tǒng)的SWaP占用空間。具有開放接口的明確定義的組件不僅允許快速插入技術以跟上新興需求的步伐，而且還允許快速實施創(chuàng)新但計劃外的功能。開放式架構由一套分層標準組成，這些標準單獨有用，可以組合成一個整體的融合架構。

CMOSS 標準套件包括：

基于網絡的互操作性，使用 VICTORY ［用于 C4ISR/EW 互操作性的車輛集成］ 來共享時間和位置等服務

使用 OpenVPX 將功能作為卡在通用機箱中作為卡的硬件外形

使用MORA（模塊化開放式射頻架構）進行功能分解，以共享天線和放大器等資源

軟件框架，如REDHAWK ，軟件通信架構（SCA ）和FACE，以實現(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)和學術合作伙伴合作，通過在融合架構中開發(fā)參考實現(xiàn)來定義和完善 CMOSS 標準。這些活動包括與坦克汽車研究、開發(fā)和工程中心（TARDEC）協(xié)調，以集成和演示戰(zhàn)術車輛的參考實施。

CERDEC正在利用CMOSS開發(fā)其產品組合中的能力;這些活動不僅將進一步完善架構，還將促進向記錄程序的技術過渡。CERDEC 正在積極與采購界合作，將 CMOSS 要求納入當前和新興計劃。

任何開放標準成功的關鍵組成部分是其維持。為此，CERDEC正在積極參與相關的標準機構，以解決新出現(xiàn)的需求和技術問題。CERDEC還與其他服務部門合作，以協(xié)調開放式架構活動，并實現(xiàn)通用硬件和功能的采購：CMOSS已被納入空軍的傳感器開放系統(tǒng)架構（SOSA）標準，并與海軍的HOST標準保持一致。

SOSA 和最終用戶嵌入式系統(tǒng)要求的融合

作為一個合作行業(yè)論壇，SOSA的既定目標是降低技術開發(fā)和部署的生命周期成本，并減少比傳統(tǒng)的煙囪式平臺方法更快地部署新功能所需的時間。這種合作包括啟用和/或提供下一個功能的基礎技術，包括硬件（例如插件模塊）和邏輯（例如軟件和固件）。這些目標與HOST和CMOSS的目標相似 - 也就是說，所有三項努力都在有效地嘗試實現(xiàn)降低成本和更快能力轉換的相同目標 - 因此SOSA成為一個合乎邏輯的總體組織，這兩項努力可以在此基礎上匯合。作為一個開放組織聯(lián)盟，SOSA也從過去成功的開放架構計劃中學到的東西中受益，并學習如何避免過去不成功的標準的錯誤。例如，SOSA在FACE聯(lián)盟下孵化，以利用經驗教訓，成員結構，并開發(fā)有價值的初始流程，這些流程需要FACE多年的開發(fā)和積累。在FACE聯(lián)盟下，SOSA能夠在航空電子設備和傳感器領域之間建立一個共同的生態(tài)系統(tǒng)，進一步提高兩者的互操作性。

審核編輯：郭婷