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(jì)算機(jī)的功能相關(guān)聯(lián)。但是，在第二次世界大戰(zhàn)之后的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，武器裝備和計(jì)算機(jī)大多是“各行其是、自行系統(tǒng)”。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生于1946年，在其后漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)始終是安置在特殊的機(jī)房中，實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)才出現(xiàn)了歷史性的變化，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)以其小型、價(jià)廉、高可靠性特點(diǎn)，迅速走出機(jī)房；基于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī)，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(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。(2) 要求高速、海量的數(shù)值計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升，存儲(chǔ)容量的無限擴(kuò)大。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品對(duì)各個(gè)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(shí)際和科學(xué)合理，也就是說按計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用和非嵌入式應(yīng)用將其分為嵌入式計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。換言之，始于微型機(jī)時(shí)代的應(yīng)用，造就了嵌入式計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)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(gè)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(shí)武器裝備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)越來越緊密地融合在一起。換句話說，就是計(jì)算機(jī)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(jìn)入“嵌入式”時(shí)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(guó)軍隊(duì)的前面，本文對(duì)此做了一個(gè)概要的闡述。

　　2 “需求牽引、技術(shù)推動(dòng)”促使計(jì)算機(jī)技術(shù)兩極分化

　　電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以來，人們傳統(tǒng)的分類方法是按照計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)算速度、結(jié)構(gòu)規(guī)模、適用領(lǐng)域，將計(jì)算機(jī)劃分為大型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)和微計(jì)算機(jī)。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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上，演變和發(fā)展出來的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)，如今已經(jīng)占據(jù)了全球計(jì)算機(jī)工業(yè)90 %的市場(chǎng)，其處理速度也超過了以往大、中型計(jì)算機(jī)的處理速度。

　　武器裝備系統(tǒng)里面使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)了軍用嵌入式計(jì)算機(jī)和軍用通用計(jì)算機(jī)的分類方法。軍用嵌入式計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)。這類計(jì)算機(jī)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(jī)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(qiáng)、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)，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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(dòng)”促使計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)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(jī)電一體化產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)主要用于各種信號(hào)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(jī)等陸?？杖姷母鞣N軍用電子裝備，雷達(dá)、電子對(duì)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(zhēng)到最近的阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中都有廣泛地應(yīng)用。

　　目前，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已在國(guó)防、國(guó)民經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活各領(lǐng)域普及應(yīng)用，用于企業(yè)、軍隊(duì)、辦公室、實(shí)驗(yàn)室以及個(gè)人家庭等各種場(chǎng)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(jià)格慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Embedded low cost inertial navigation system，INS)

　　INS使用慣性測(cè)量部件(IMU)、數(shù)字羅盤、GPS和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。INS能夠連續(xù)估計(jì)作戰(zhàn)平臺(tái)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(jià)格的組件，則低的價(jià)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(gè)系統(tǒng)具有突出的工作優(yōu)點(diǎn)和多面性的應(yīng)用，而且價(jià)格十分便宜。

　　(2)   美國(guó)陸軍作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)中的“21世紀(jì)”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(jí)別的戰(zhàn)術(shù)單位（班）提供戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)和指揮控制。該系統(tǒng)主要包括5個(gè)部分：特種用途的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字化部隊(duì)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(bào)告系統(tǒng)、全球通信系統(tǒng)接口和數(shù)字化部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗識(shí)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(biāo)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(jì)部隊(duì)旅及旅以下系統(tǒng)的軟件里面去。

　　(3)   武器試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)

　　軍隊(duì)靶場(chǎng)承擔(dān)著三軍各種新型武器系統(tǒng)的試驗(yàn)與評(píng)估任務(wù)，目的是為了檢驗(yàn)新型武器系統(tǒng)或裝備的設(shè)計(jì)性能指標(biāo)是否達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。衡量武器裝備的性能指標(biāo)能否達(dá)到要求，而使用試驗(yàn)數(shù)據(jù)給予證明。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的任務(wù)就是要完成對(duì)被試品輸入輸出參數(shù)和部分中間運(yùn)算結(jié)果的采集。為了實(shí)現(xiàn)武器裝備系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)處理，艦載武器系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的軟、硬件均可以采用嵌入式技術(shù)。

　　據(jù)報(bào)道，我國(guó)的研祥智能科技股份有限公司曾運(yùn)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(yàn)數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)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(jī)）與各參試設(shè)備海上和陸上試驗(yàn)輸出直流電壓信號(hào)，同步機(jī)及旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)，脈沖頻率信號(hào)，導(dǎo)彈發(fā)控指令信號(hào)，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(shí)時(shí)處理。該系統(tǒng)具備同時(shí)接收靶場(chǎng)系統(tǒng)信號(hào)、外同步信號(hào)控制系統(tǒng)采樣的能力，也可通過接收IRIG-DC/B碼和模擬標(biāo)記信號(hào)與其它測(cè)控設(shè)備同步工作。 經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用證明，該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理、切實(shí)可行、性能價(jià)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(chǎng)合有不同的功能要求，涉及多種當(dāng)前最先進(jìn)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(lán)牙技術(shù)、CCD技術(shù)、圖像處理技術(shù)等。

　　隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的信息化和電子化，功能多樣而又精巧實(shí)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(duì)于高科技戰(zhàn)爭(zhēng)中各作戰(zhàn)個(gè)體至關(guān)重要，一些國(guó)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(chǎng)合。
例如，衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)是PDA的一個(gè)十分重要的基礎(chǔ)部分，在戰(zhàn)爭(zhēng)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(gè)體精確地確定自己的位置，為特殊地形下的部隊(duì)集結(jié)或特定目的的行進(jìn)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(dòng)，能夠以此為平臺(tái)隨時(shí)標(biāo)識(shí)作戰(zhàn)個(gè)體的精確地理位置。

　　隨著科技的不斷發(fā)展，軍用級(jí)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(guó)海軍的作戰(zhàn)部隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)(Battle Force Tactical Training(BFTT) System) AN/USQ-T46。

　　AN/USQ-T46是一個(gè)高柔性、交互式的裝置，用于部隊(duì)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(duì)和太平洋艦隊(duì)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(cè)艦艇訓(xùn)練系統(tǒng)數(shù)據(jù)、記錄以往事件過程和動(dòng)態(tài)重復(fù)被援助的能力。它能夠評(píng)定作戰(zhàn)系統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)與操作員對(duì)于作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)的反應(yīng)，以及裝置在多種戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境里幫助合成作戰(zhàn)指揮官執(zhí)行命令、編制計(jì)劃、協(xié)調(diào)行動(dòng)與部署展開的能力。

　　(6)   AN/UYK-43嵌入式戰(zhàn)術(shù)計(jì)算機(jī)

　　AN/UYK-43嵌入式戰(zhàn)術(shù)計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jì)劃等。UYK-43是海軍新的標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)。UYK-43基本上是UYK-7的改進(jìn)型，主要改進(jìn)是大量使用VLSI，減少了互連數(shù)和功耗，增加了速度和存儲(chǔ)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(jìn)行適當(dāng)?shù)匦薷模瓤梢赃m應(yīng)于航空母艦、巡洋艦、藍(lán)嶺號(hào)指揮艦，也可滿足驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦以及小型護(hù)衛(wèi)艦的作戰(zhàn)要求。

　　先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)將用商用流行產(chǎn)品（COTS，Commercial-Off-The-Shelf）計(jì)算機(jī)來取代AN/UYK-43一類美國(guó)海軍標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)。上述技術(shù)上的革命性進(jìn)展保證了“宙斯盾”作戰(zhàn)系統(tǒng)以世界領(lǐng)先地位進(jìn)入21世紀(jì)。

　　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(cè)、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(huì)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(guó)國(guó)防高級(jí)項(xiàng)目研究計(jì)劃局（DARPA）在空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）等單位的幫助下，成功地驗(yàn)證了能夠準(zhǔn)確確定敵方目標(biāo)位置的網(wǎng)絡(luò)傳感器融合技術(shù)。這項(xiàng)驗(yàn)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(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的一部分。網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和信息處理融合。該項(xiàng)目應(yīng)用了大量的微型傳感器、微電子、先進(jìn)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(xiàng)目的長(zhǎng)期目標(biāo)是實(shí)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(shì)的感知能力。網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)將可以通過空投、自動(dòng)放置和人工分發(fā)等方式植入到作戰(zhàn)環(huán)境中。目前進(jìn)行的城市作戰(zhàn)試驗(yàn)包括軍事行動(dòng)協(xié)調(diào)柵格和利用傳感器網(wǎng)絡(luò)定位射手兩個(gè)不同的驗(yàn)證。軍事行動(dòng)協(xié)調(diào)柵格戰(zhàn)場(chǎng)驗(yàn)證的概念是通過手持和便攜式計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的敵軍、我軍和中立部隊(duì)的蹤跡。應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)定位射手技術(shù)驗(yàn)證采用廉價(jià)音頻傳感器無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確定位敵方射手方位。目標(biāo)標(biāo)志將顯示在所有參戰(zhàn)人員的個(gè)人計(jì)算機(jī)中。驗(yàn)證工作取得了圓滿成功，驗(yàn)證過程中沒有出現(xiàn)任何問題，觀察員們也向項(xiàng)目組提供了有用的反饋意見。美國(guó)軍方對(duì)將射手定位技術(shù)應(yīng)用到戰(zhàn)場(chǎng)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(zhēng)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(huì)產(chǎn)生比PC時(shí)代多成百上千倍的瘦服務(wù)器和超級(jí)嵌入式瘦服務(wù)器，這些瘦服務(wù)器將與這個(gè)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(dòng)的、實(shí)時(shí)的、方便的、簡(jiǎn)單的提供給需要這些信息的對(duì)象。如何設(shè)計(jì)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(shí)代的關(guān)鍵和核心技術(shù)。嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展的目標(biāo)是專用電腦，實(shí)現(xiàn)“普遍化計(jì)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(huì)產(chǎn)生針頭大小、具有超過1億次運(yùn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)展

　　20世紀(jì)60年代，美軍開始為武器系統(tǒng)設(shè)計(jì)各種類型的嵌入式計(jì)算機(jī)，到80年代，其先進(jìn)的武器系統(tǒng)基本裝備了嵌入式計(jì)算機(jī)，如雷達(dá)、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(jì)算機(jī)。80年代后，為了不斷地升級(jí)改造其嵌入式計(jì)算機(jī)，美國(guó)各軍種提出了多項(xiàng)計(jì)劃，如陸軍的“空—地一體化指揮控制計(jì)算機(jī)”計(jì)劃，海軍的“E-2C飛機(jī)預(yù)警系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)”計(jì)劃以及空軍的“HAWK-32計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)劃”等。這些計(jì)劃的實(shí)施，極大地提高了嵌入式計(jì)算機(jī)的發(fā)展，保證了美軍在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，嵌入式計(jì)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(huì)涉及到嵌入式計(jì)算機(jī)的開發(fā)與升級(jí)。

　　縱觀美軍嵌入式計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程，是從最初的各軍種獨(dú)立的“煙囪”式發(fā)展，到發(fā)展統(tǒng)一的嵌入式計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化軟硬件；從必須采購(gòu)符合軍用規(guī)格的計(jì)算機(jī)，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(jì)算機(jī)的發(fā)展

　　美軍在最初研制嵌入式計(jì)算機(jī)時(shí)，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(jì)算機(jī)，結(jié)果造成各軍種間計(jì)算機(jī)的硬件，軟件“煙囪”式發(fā)展，品種型號(hào)繁多，兼容性差，難于取得統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

　　為改變這種各自為政的局面，在20世紀(jì)60年代末，美軍軍用嵌入式計(jì)算機(jī)的硬件確定了指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)作了描述，規(guī)定了軟硬件接口標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)國(guó)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(biāo)準(zhǔn)。

　　指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)被限制在符合軍用指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)。

　　(2)   大力推廣Ada語言

　　為使各軍種嵌入式計(jì)算機(jī)使用相同的軟件，統(tǒng)一硬件結(jié)構(gòu)和編程語言，美國(guó)防部和總審計(jì)局在20世紀(jì)80年代指定Ada語言為嵌入式計(jì)算機(jī)唯一的編程語言，并制定了Ada計(jì)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(jī)、艦船和C3I等系統(tǒng)的嵌入式計(jì)算機(jī)開發(fā)的計(jì)算機(jī)編程語言。1980年美國(guó)國(guó)防部成立Ada聯(lián)合編程辦公室（該辦公室現(xiàn)已取消），負(fù)責(zé)實(shí)施Ada的開發(fā)。國(guó)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(guó)防部認(rèn)可的Ada編譯程序，就不能參加任何軍用計(jì)算機(jī)市場(chǎng)合同的競(jìng)標(biāo)。

　　90年代中期，美國(guó)調(diào)整了采辦政策，不再?gòu)?qiáng)制使用Ada語言，Ada語言從此脫掉了嵌入式計(jì)算機(jī)國(guó)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(biāo)準(zhǔn)編程語言，不但美軍使用，北約也使用。隨著美軍對(duì)軟件要求的放松，C++及Java等語言也逐漸用于嵌入式計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)一直由專門廠商研制符合軍用規(guī)格的軍用計(jì)算機(jī)。這種計(jì)算機(jī)條件要求非常嚴(yán)格，尤其是環(huán)境要求特別苛刻，而且價(jià)格一般也是商用計(jì)算機(jī)的兩倍。但到了20世紀(jì)90年代后，商用計(jì)算機(jī)在技術(shù)上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過軍用計(jì)算機(jī)，同時(shí)，美軍認(rèn)為苛刻的環(huán)境在實(shí)際中極少遇到，COTS計(jì)算機(jī)在進(jìn)行溫度、濕度、振動(dòng)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(guó)防部部長(zhǎng)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(jìn)最先技術(shù)的同時(shí)，可以縮短研制周期，降低產(chǎn)品或價(jià)格。現(xiàn)在美軍新研制的嵌入式計(jì)算機(jī)已廣泛使用了COTS產(chǎn)品。

　　同時(shí)，美軍取消了DODI5000.5X指令后，軍方采購(gòu)軍用計(jì)算機(jī)的政策由原來符合軍用規(guī)格計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)向非研制項(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)，提高計(jì)算機(jī)的互聯(lián)、互通、互操作性，易于升級(jí)。

　　(4)   軍用嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)

　　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(duì)計(jì)算機(jī)的投資，而且預(yù)計(jì)還將以每年9%的速度增長(zhǎng)，嵌入式計(jì)算機(jī)就是其中最大的增長(zhǎng)點(diǎn)。未來嵌入式計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　第一是體積更小、重量更輕、性能更高。美軍未來部隊(duì)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(jì)算機(jī)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(jì)者必須減小嵌入式計(jì)算機(jī)的體積，減輕其重量，同時(shí)必須不斷提高其性能來滿足日益增長(zhǎng)的需要。為此，超高速微處理機(jī)的電路板設(shè)計(jì)，高可靠性/高組裝密度的通用模塊化設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算機(jī)基本都采用了整體中央模塊設(shè)計(jì)。系統(tǒng)級(jí)芯片由于可在單片上實(shí)現(xiàn)全電子系統(tǒng)的集成，具有信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理及輸入/輸出等功能，植入嵌入式軟件的系統(tǒng)級(jí)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(jì)算機(jī)”的基礎(chǔ)。

　　第二是實(shí)現(xiàn)武器裝備的網(wǎng)絡(luò)化。未來戰(zhàn)爭(zhēng)將會(huì)是網(wǎng)絡(luò)化的戰(zhàn)爭(zhēng)，任何武器作戰(zhàn)人員都可能是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，因此嵌入式計(jì)算機(jī)在未來戰(zhàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)嵌入式計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。分布式的嵌入計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)后，將發(fā)揮戰(zhàn)斗力“倍增器”的作用，在戰(zhàn)場(chǎng)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(chǎng)人員訪問信息及部隊(duì)防護(hù)等諸多方面都要比目前的計(jì)算機(jī)強(qiáng)大得多。

　　第三是武器裝備將會(huì)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(jì)算機(jī)芯片的智能識(shí)別卡，能夠?qū)υL問軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的人員進(jìn)行識(shí)別和授權(quán)。未來，嵌入式計(jì)算機(jī)將更加智能化和自動(dòng)化。

　　第四是軟件功能將會(huì)更加強(qiáng)大。未來嵌入式軟件的功能將越來越強(qiáng)大，執(zhí)行的功能將越來越多。如美軍第二代戰(zhàn)斗機(jī)F-111的航空電子系統(tǒng)功能有20%是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，武器裝備的功能將會(huì)越來越多的由軟件實(shí)現(xiàn)的。

　　綜上所述，可以斷言：武器裝備已經(jīng)進(jìn)入到“嵌入式”時(shí)代了！

　　為了繼續(xù)擴(kuò)大與發(fā)展中國(guó)家在技術(shù)上的“時(shí)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(gè)國(guó)家軍隊(duì)的前面，這就給我軍新時(shí)期軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備和未來作戰(zhàn)帶來了巨大壓力，使得盡快地消除“時(shí)代差”成了中國(guó)國(guó)防和中國(guó)軍隊(duì)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(huì)成為振興我國(guó)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！

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