太空探索，這是人類科技文明競賽的新賽場。我國的月球探測器已經在月球成功著陸，向地球發回了精彩的照片。美國、俄羅斯以及歐洲各國也都傾注了大量的資金和人才，積極發射探測器，探索火星和太陽系中的其他行星。在地球上，人們對于天空、海洋的探索也不斷延伸至新的疆域。在這些探測器、飛行器之中，軟件歷來就承擔著重要的責任。與PC和服務器軟件不同，在各類設備、裝置中運行的軟件對可靠性、安全性和存儲容量都提出了特殊的要求，這就是嵌入式軟件。開發嵌入式軟件的能力直接關系到一個國家和企業發展設備裝備的整體實力。特別是物聯網的迅速普及，更是為嵌入式軟件提供了前所未有的機遇和挑戰。因此，我們很有必要深入了解嵌入式軟件的發展趨勢和關鍵技術，而在這個領域長期處于領先地位的風河公司就是一個很好的切入點。

許多關心航天技術愛好者和內行一點的人就會知道，包括NASA在內，美國和歐洲許多航空航天與軍工系統都采用VxWorks作為其操作系統。在過去30多年里，風河在航空和國防產品的開發領域一直都扮演著可信任的合作伙伴角色。風河公司的軟件安全、可靠，被廣泛用作世界各地大量自動化系統的關鍵技術，包括火星科學實驗室的好奇號火星探測車、CIRA的FTB-1可重用無人航天飛機以及nEUROn無人空戰驗證機等。 NASA的好奇號火星探測器、波音787夢想客機等極為復雜的設備都采用這個操作系統。憑借其無可替代的安全性和可靠性，風河軟件為世界各地的航空航天與國防機構提供了重要的基礎技術，風河公司的VxWorks已經是實時操作系統的事實標準。

嵌入式軟件安全性的奧秘

我們常見的PC運行的軟件都差不多，但各類空間探測器、航空器和武器裝備所運行的軟件就千差萬別。如此復雜的軟件，而且還有工具不同設備的需求進行修改，會不會牽一發而動全身，導致系統的功能性缺陷，或者安全性可靠性降低?這就涉及到軟件系統中一個十分重要的概念和技術 ——隔離性。

隔離性與安全性之間的關系并不難理解。從好萊塢的諜報傳奇故事，到中國近代革命活動中的地下組織，在通信聯絡的時候都遵循一個重要原則，就是“單線聯系”，因為這樣的結構關系可以讓故障點非常容易確認。 而且，一旦某個部分出現異常，可以很快處理，不至于蔓延開來，造成難以預知的大面積災難。所以，評斷一種軟件技術的安全性、可靠性如何，首先要看它的模塊化和隔離性好不好。

從好萊塢電影來理解隔離性的意義非常容易，但是在軟件系統里面實現起來并不容易。如果要同時兼顧高性能和網絡互聯互通，就更是難上加難。這也就是風河軟件能夠在全球關鍵任務系統市場上長期屹立的獨特優勢。

航空航天與軍工軟件的新挑戰

全球市場中，航空航天與軍工軟件面臨著空前的挑戰。這些挑戰主要來自工程進度、成本和可靠性這三個方面。

在世界大國、強國之間，競爭不僅延伸到地球的任何角落，比如南北極、深海、高山等極端環境地帶，而且快速向太空發展，比如火星、月球。各個國家都迫切期望自己的國旗可以插在人類未曾涉足的疆域內，這就給航空航天與軍工行業帶來了巨大的時間壓力，而在這些工程項目中，軟件所占的時間比例和成本比例都越來越大。

不難理解，航空航天與軍工項目都是生命攸關的，而且舉世矚目，所以對安全性、可靠性的要求極高。值得注意的是，這些項目都是時間跨度達到幾十年的長期浩大工程，其中既包括最新的科研成果，也包括經過數十年驗證的成熟技術。如何讓這么多不同的技術組合成復雜但又可靠的系統，隔離性仍然是重要的基礎性前提。

在航空航天與軍工系統中，近年來網絡化、智能化的需求使得隔離性、高性能和網絡互聯互通這三者的兼顧更加難以實現。

商業現貨帶來的新機遇

在一般的應用領域，購買商業化的軟件已經習以為常，但是對于航空航天與軍工這類安全性要求比較高的應用，采用外來軟件的時候自然會特別小心。

我們可以購買商品房，也可以購買各種門鎖。我們可以安心地住在這樣的房子里面，或者把貴重物品放在這樣的房間里，是因為我們相信房間墻壁的隔離性和門鎖的安全性。當我們確信軟件的隔離性之后，在安全性可靠性要求比較高的應用里面也可以適當采用商業化的軟件，以便加快系統開發進程，同時降低系統開發成本。

把COTS(Commercial-off-the-shelf，商用現貨)產品與技術用于航空航天與軍工系統的開發，這已經是一種難以逆轉的趨勢。有些技術原本可能根本就是為了商業環境中的游戲而開發的，例如業余飛行愛好者的航模，后來很快用于無人機之類的軍事裝備，從商業環境轉向軍事應用了。

隨著新的網絡技術和傳感器技術的快速涌現，系統復雜度的快速提高，競爭優勢、成本控制、工程進度等原本就困擾著航空航天與軍工系統管理者的傳統業務問題變得更為棘手。相應地，在這樣的系統中采用COTS的產品與技術，同時遵從開放的工業標準，就是加快工程進度、降低開發成本的有效方式。當然，這些項目的管理者依然需要審慎地選擇哪些商用現貨產品可以進入他們的系統之中，風河顯然就是首選的廠商之一。

美國NASA和一些國防軍工項目，以及歐洲太空總署等一些機構，都越來越廣泛地接受COTS的觀念。所以，在過去的幾十年里，風河的軟件產品越來越多地應用于這個領域。

航空航天領域正在引入許多新的標準和架構，廣泛采用新一代COTS運行環境、網絡技術以及基于模型的開發方法，由此顯著加速了系統開發進程，降低了系統開發成本。風河公司的VxWorks 653就是一個COTS平臺，用于提供安全關鍵型、集成模塊化航空電子(IMA,Integrated Modular Avionics) 應用，現已用在165家客戶超過60多個型號的飛行器上。Honeywell Aerospace公司將風河產品用于美國NASA ST8 Dependable Multiprocessor工程，Wind River Platform for Network Equipment Linux Edition將作為ST8太空飛船的艙載底層操作系統，用于支持各種科學計算和試驗數據的處理。

合規性認證成為敲門磚

伴隨著商業現貨產品的采用，就必須需要加強標準的合規性認證來對市面上的產品進行更加嚴格的把關。這樣一來，一個COTS的產品要想被容許進入航空航天與軍工系統，就必須經過更嚴格的合規性認證過程。是否能夠讓自己的產品在最短的時間內順利通過這些認證，也將是產品競爭力的一個重要方面。

由于風河公司多年以來就是航空航天與軍工部門的合作伙伴，其原有產品許多都已經通過認證了，而產品中各部件之間具有極好的隔離性，就不會因為增加新的模塊而導致整個系統重新進行全面認證。所以，只需要對新增加的部分模塊進行認證即可投放市場，由此可以在合規性認證的進程方面明顯優于其他公司的產品。

例如，風河公司能夠為作為商業現貨(COTS)解決方案的完整RTCA DO-178C認證文檔提供支持。風河公司VxWorks實時操作系統產品線，特別是VxWorks認證平臺以及用于ARINC 653集成式模塊化航空電子(IMA)系統的VxWorks 653平臺均符合DO-178C A級標準。這套COTS認證產品擴大并提升了風河公司在關鍵軟件解決方案領域的領先地位，對于VxWorks產品線的客戶來說極具價值，有助于讓他們的終端系統達到DO-178C軟件質量標準。

對于中國的國防軍工產品來說，采用COTS產品和技術，遵從開放的工業標準并且獲得相關認證，將會成為進入國際市場的一塊有價值的敲門磚。

產品技術特性優勢顯著

風河公司的產品技術特性及優勢在國防業務方面得到了充分的體現，而這些特色主要源自于風河專注于從以下三個方面入手，致力于推動未來嵌入式系統的發展：

安全性(Safety and security):風河是全球網絡互聯設備安全性方面領先的專家，將自己經過長期應用驗證的技術和經驗與經過權威認證的嚴格分離概念相結合，為新的應用領域降低風險，幫助工程研發團隊開發出高度安全性和確定性的應用系統。

通信(Communications): 從核心網絡到邊緣網絡，從網絡接入到終端設備，新一代網絡的最迫切需求就是高傳輸寬帶和實時多媒體內容，例如從戰場或者太空實時傳送聲音和畫面。風河一直在幫助開發者快速推出滿足當今以及未來網絡環境與需求的新設備。

運行環境(Operating environments): 風河相信，不論一個設備需要的是高度實時性的操作系統，還是一個比較大眾化的開放源代碼解決方案，世界級的操作系統都有其必備的特質。這些特質是不能打折扣的。風河就是要提供這樣的經過長期應用驗證的領先技術與專業經驗，幫助研發團隊為其產品注入這種必備的特質。

化挑戰為機遇

風河公司認為，全球國防軍工行業未來面臨的挑戰主要體現在多核處理應用以及集中化、法規認證與標準化等三個方面。風河為國防軍工制造業應對這些挑戰提供了充分的技術資源，支持整個業界化挑戰為機遇。

隨著多核處理技術的成熟，單位面積內芯片處理能力迅速提高，這就為平臺的集中化提供了有力的支持。集中化策略已經在以ARINC 653為基礎的系統中得到成功的驗證，由此可以顯著地縮小體積和重量，降低能耗，同時為后續的技術更新奠定穩健的平臺。同時，多核技術的應用畢竟在復雜程度上遠遠高于傳統的單核處理技術，在測試、安全認證等方面都提出了更高的要求。風河公司已經推出了穩定性和靈活性都很高的平臺集中化解決方案，幫助國防軍工行業的企業應對這一挑戰。

在法規認證方面，商業航空軟件已經必須遵循RTCA DO-178C /EUROCAE ED-12C規范，同時軍用航空和無人航空系統也開始大量分享商業空域，所有相關平臺系統地規范認證需求都會增加。與此同時，網絡安全威脅已經無所不在，所有進入網絡互聯的裝置、設備都必須遵從新的規范，才能確保其安全性達到一定的水平。越是智能化程度高的平臺，越是需要更文件的系統架構和更強的生存能力。已經擁有多年的積累，航空及國防行業的法規制定機構將會在此基礎上繼續延伸和加強，而風河公司與這些機構也一直保持著密切的配合，因此可以提供經濟有效的功能安全和防護安全證明，幫助相關企業的產品順利通過各種法規認證。

為了在確保安全性的前提下降低未來平臺的成本，航空航天與國防軍工企業普遍希望大量采用開放架構，從而獲得更好的互操作性和便攜性。這個降低開發與支持成本的期望推動著開放架構大舉進入未來的國防軍工系統，這也就使得標準化成為一股難以抗拒的驅動力。自從1981年創立以來，風河公司就一直致力于支持國防軍工行業的標準化。所以，不論是過去還是未來，風河公司的產品在標準化方面都是極力追求完美的，這也使得風河自身在不同時期的產品之間具備極好的互操作性、可重用性和可移植性。

順應高安全、智能化的大趨勢

隨著關鍵任務系統的復雜度持續攀升，全球航空航天與國防行業將會長期面臨著安全性、可靠性方面的挑戰。不僅如此，裝備系統對于環境的適應能力必須不斷加強，這就對智能化程度提出了更高的要求。例如，在C4ISR系統中，遠程傳感器的布署越來越普遍，無人偵察機的大量使用。網絡互連無所不在，必然導致網絡安全的隱患以及網絡戰能力的提升。

在航空航天及國防軍工行業，由于系統復雜度的提升，傳統的業務模式已經難以適應技術進步、成本控制和產品上市速度等方面的需求。反過來，采用商業現貨(Commercial Off-the-Shelf，COTS))技術，引入開放標準，提高互操作性，這些舉措都有利于提高互操作性，從而有利于滿足上述新需求。

可見，航空航天與軍工行業的系統開發者必須在采用COTS技術和開放標準的同時，注意選擇最佳的技術合作伙伴，以便降低整個產品生命周期中的風險。在這個行業耕耘超過30年的風河公司，長期致力于成為這樣的合作伙伴。