在上期文章中，我們了解了現代GNSS模擬中的軟件定義架構，并與傳統架構進行了對比，本期文章中我們將繼續深入探討軟件定義架構及其意義。

什么是軟件定義架構

所謂軟件定義架構，其實是用軟件去定義系統的功能，用軟件給硬件賦能，最大程度提升系統運行效率和能量效率。軟件定義的本質就是在硬件資源數字化、標準化的基礎上，通過軟件編程去實現靈活多樣的虛擬化和定制化功能，對外提供專用智能化、定制化的服務，實現應用軟件與硬件的深度融合。當前技術已經具備了實現軟件定義架構的兩個條件：

• 首先，硬件越來越成熟，功耗、散熱、加工工藝、成本等方面都變得更加的完善，可以更加順利的完成軟件發出的指令。
• 其次，軟件發展速度快，通信網絡也已經完全打破了時空的限制，隨著技術越來越成熟，軟件不但可以控制本地硬件實現各種功能，還可以通過通信網絡控制遠處的信息系統協同實現各種功能，軟件+網絡的形式為硬件賦能提供更多可能。

軟件定義的核心是API（Application Programming Interface），并由此引申出軟件定義的兩大技術發展方向。一種是平臺化，也就是說在API之下，“如無必要、勿增實體”，這一方向創造的是一種開放系統架構，軟硬件解耦。沒有開放的系統架構，就無法提供足夠的可擴展性；不解除軟硬件之間的耦合關系，軟件定義就無法可持續發展。

以GNSS模擬為例，如圖所示，在GNSS模擬器中，可以根據不同的信號模擬需求配置不同的硬件和軟件功能。

對于硬件部分，如果需要一個射頻端口，就配置一個SDR，如果需要多個射頻端口，就可以配置多個SDR。如果模擬的星座和頻道過多，一個GPU運轉不過來，那么則可以再增加一個GPU。總的來說，硬件是為軟件服務的，可根據功能進行配置，完全不同于傳統的固定硬件，極大的節省了經濟和時間成本。比如多車模擬中，如果需要模擬多個信號并同時模擬多種高級場景，則需要強大的GPU的支持。傳統的GNSS模擬器的GPU通道數不夠時，就沒有辦法生成模擬，但軟件定義的GNSS模擬器，由于能夠實現軟硬件解耦，它的SDR和GPU都可以進行集成，如下圖，這很好的體現了軟硬件解耦的優勢。

與傳統的基于FPGA的模擬器相比，虹科Orolia Skydel高級解決方案更加靈活、可擴展、可定制、可升級和經濟高效，它具備了頂級GNSS模擬器的性能，以及GPU/SDR架構的經濟性和靈活性。虹科Orolia Skydel具有易于使用的API，包含數百個命令，能夠使用Python、C#和C++的開源客戶端庫構建復雜和可重復的場景。它可以模擬所有星座、所有頻率的所有可見衛星，具有1000Hz的迭代率和超高的動態，隨時隨地創建并更新場景。其高級干擾和欺騙功能允許用戶同時模擬多種威脅，自動確定每個信號之間的信號動態，節約時間成本。

• 在一個用戶界面中實現所有功能
• 通過直觀的UI和自動化輕松配置
• 支持所有主要的全球星座和頻率
• 多種API（Python、C#、C++、LabVIEW）
• 高級信號定制和場景創建
• 實時修改變量和參數
• 無需額外硬件即可集成干擾
• IQ文件生成和回放

另一個技術方向是智能化，也就是說，在API之上，一切皆可編程。智能化的核心要素是算法，隨著算法的進步，智能化的水平將越來越高。同樣以GNSS模擬器為例，它的軟件部分能夠實現基礎功能，而某些復雜的功能可以通過增加插件來完成，如果有些功能插件無法滿足，也可以自行通過提供的API進行編程，實現用戶所需功能。軟件定義模擬器的插件功能如下：

提供不同功能的插件（閉源）：

• SKY-HIL – 硬件在環模型
• SKY-EXLI – 擴展限制
• SKY-IQFILE – 允許保存IQ文件
• SKY-MULTI – 創建多個實例
• SKY-ADVJAM – 高級干擾模擬
• SKY-ADVSP – 高級欺騙模擬
• SKY-CSI – 用戶自定義信號
• SKY-PLG-SDK – 允許用戶開發插件

用戶通過二次開發開發自己的插件（開源）:

• API接口用于各種編程語言，如Python\C#\C++\LabVIEW

軟件定義的發展勢頭迅猛，并且快速向各個行業延伸。目前已有軟件定義無線電、軟件定義網絡、軟件定義存儲、軟件定義汽車、軟件定義飛行器、軟件定義衛星等。可以說，當下的時代是軟件定義時代，軟件定義將成為科技發展的重要推手。