電磁兼容數(shù)據(jù)庫設(shè)計研究

郝曉軍等

摘 要： 針對電磁兼容測試以及系統(tǒng)間預(yù)測的現(xiàn)實需求，詳細(xì)討論了電磁兼容數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、要素設(shè)計以及接口設(shè)計等內(nèi)容。整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計了三層體系架構(gòu)，通過應(yīng)用COM組件技術(shù)可以增強整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。通過區(qū)分預(yù)測子數(shù)據(jù)庫與測試子數(shù)據(jù)庫設(shè)計，可以較完備地滿足電磁兼容在試驗以及預(yù)測方面對數(shù)據(jù)存儲的需求。此項工作的開展對于同類型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以及相關(guān)科研工作的開展都有極強的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞： 系統(tǒng)間電磁兼容； 預(yù)測； 數(shù)據(jù)庫； COM組件技術(shù)

中圖分類號： TN03?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）21?0152?03

Design of EMC database

HAO Xiaojun， CHEN Xiang， HAN Hui

（State Key Laboratory of Complex Electromagnetic Environment Effects on Electronics Information System， Luoyang 471003， China）

Abstract： According to the current demands of inter?system EMC prediction and EMC test， the design schemes of structure， major factors and interface for EMC database are described in detail. Three?layer system architecture was designed for the whole EMC database system. COM component technology can improve the stability and scalability of the whole system， and satisfy the needs of EMC to data storage in the process of test and prediction. This work has a great promotion for the design of same type databases and relevant researches.

Keywords： inter?system EMC； prediction； database； COM component technology

隨著電磁輻射源數(shù)量的迅速增長，若干用頻設(shè)備往往會密集布置于一個狹小的區(qū)域內(nèi)，使得整個區(qū)域的電磁環(huán)境異常惡劣，進(jìn)而出現(xiàn)某些用頻設(shè)備工作異常的情況[1?2]，比如接收機噪聲電平增大，數(shù)據(jù)誤碼率上升和通信不暢，發(fā)射機輸出電平不穩(wěn)，工作頻點漂移等[3?4]。鑒于實際工程的迫切需求，急需開展針對系統(tǒng)間的電磁兼容性研究，而構(gòu)建電磁兼容數(shù)據(jù)庫是突破此類課題研究的關(guān)鍵性基礎(chǔ)工程[5?7]。本項目主要依據(jù)國家軍用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的電磁兼容性試驗項目[8?9]，設(shè)計電磁兼容數(shù)據(jù)庫的實體要素，通過實際測試掌握特定背景環(huán)境下，用頻設(shè)備的電磁發(fā)射特性以及電磁敏感度。針對后期EMC預(yù)測對真實測試數(shù)據(jù)的具體需求，進(jìn)一步豐富電磁兼容數(shù)據(jù)的要素設(shè)計。通過本項工作的扎實開展，有望進(jìn)一步推動系統(tǒng)間電磁兼容測試與預(yù)測分析的發(fā)展。

1 數(shù)據(jù)庫要素設(shè)計

1.1 數(shù)據(jù)庫構(gòu)成

依據(jù)電磁兼容數(shù)據(jù)庫的設(shè)計目的，數(shù)據(jù)庫設(shè)計有“測試數(shù)據(jù)子庫”、“預(yù)測數(shù)據(jù)子庫”、“數(shù)據(jù)庫管理”和“輔助功能”等四部分內(nèi)容?！皽y試數(shù)據(jù)子庫”包括測試管理模塊與數(shù)據(jù)上傳模塊，具體包含測試人員管理、測試標(biāo)準(zhǔn)管理、測試項管理、測試設(shè)備管理、EUT管理、環(huán)境數(shù)據(jù)管理以及部門測試數(shù)據(jù)和其他測試數(shù)據(jù)等。“預(yù)測數(shù)據(jù)子庫”依據(jù)敏感度管理模塊與發(fā)射參數(shù)管理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的功能區(qū)分，為方便后續(xù)數(shù)據(jù)調(diào)用、查詢，對用頻裝備的實測數(shù)據(jù)與理論模型數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的區(qū)別管理。為了保證數(shù)據(jù)庫的正常運行，還針對數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用與管理，開發(fā)“數(shù)據(jù)庫管理”和“輔助”項。數(shù)據(jù)庫管理包含安全查詢，數(shù)據(jù)庫維護(hù)記錄以及數(shù)據(jù)備份等功能?！拜o助”則設(shè)計有用戶手冊、統(tǒng)計查詢、綜合報表和數(shù)據(jù)處理等功能。如圖1所示。

1.2 測試數(shù)據(jù)子庫

測試數(shù)據(jù)子庫是整個電磁兼容數(shù)據(jù)庫的主要組成部分，占用了數(shù)據(jù)庫的大量設(shè)計任務(wù)，其組成框圖如圖2所示。整個測試子庫的設(shè)計依據(jù)是GJB1389A[8]及GJB151B[9]的測試項。數(shù)據(jù)子庫除了記錄試驗產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)外，還記錄了試驗過程中用到的測試設(shè)備、備件等。包括各種儀器的基本資料，如設(shè)備名稱、型號、生產(chǎn)廠商等，以及對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理所需要的各種儀器參數(shù)，如天線系數(shù)、電纜衰減和各種轉(zhuǎn)接頭帶來的衰減。同時，該數(shù)據(jù)子庫還設(shè)計有對試驗時的電磁環(huán)境記錄的功能。

1.3 預(yù)測數(shù)據(jù)子庫

電磁兼容性預(yù)測在工業(yè)設(shè)計以及系統(tǒng)應(yīng)用中扮演越來越重要的角色[10]，該預(yù)測過程主要依據(jù)電磁兼容三要素進(jìn)行：發(fā)射、接收以及耦合通道。耦合通道的研究主要依據(jù)電磁仿真計算完成[11]，而發(fā)射與接收則可以通過大量的測試建立數(shù)據(jù)庫來支撐電磁兼容的預(yù)測。預(yù)測數(shù)據(jù)子庫的設(shè)計主要是為將來電磁兼容預(yù)測提供原始的數(shù)據(jù)支撐。在數(shù)據(jù)庫該項功能的設(shè)計下，通過平時電磁兼容測試進(jìn)行數(shù)據(jù)資源深度積累，更進(jìn)一步掌握用頻裝備的發(fā)射特性以及在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力。依據(jù)數(shù)據(jù)描述內(nèi)容的不同，可將該庫劃分為敏感管理模塊與發(fā)射參數(shù)管理模塊兩大部分，如圖3所示。依據(jù)數(shù)據(jù)的來源不同，又可以將該數(shù)據(jù)分為測試數(shù)據(jù)與理論模型兩大類。在后續(xù)應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)以實際測試參數(shù)為主，在沒有測試數(shù)據(jù)支撐的前提下，可以采用理論模型數(shù)據(jù)進(jìn)行補充[12?14]。

1.4 數(shù)據(jù)庫管理

在電磁兼容測試過程中，需要頻繁地進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，要求數(shù)據(jù)庫具備參數(shù)修改、添加設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)曲線的維護(hù)、數(shù)據(jù)查詢等功能。

為防止數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)被隨意修改，設(shè)定普通用戶身份登陸的用戶只能查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)管理員身份登陸的用戶才能對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改、添加和刪除等操作。系統(tǒng)管理員可添加新的用戶，并指定用戶的類型。

1.5 數(shù)據(jù)庫輔助功能

數(shù)據(jù)庫的輔助功能主要包括軟件的使用手冊以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理的輔助函數(shù)等。主要包括測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)圖形化顯示、完成EMC測試數(shù)據(jù)的自動入庫以及依據(jù)獲取的試驗測試數(shù)據(jù)自動生成試驗報表等。

2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了便于操作使用以及保證數(shù)據(jù)的相對獨立性，數(shù)據(jù)庫擬采用物理層、服務(wù)層、應(yīng)用層三層體系架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的變化不會對應(yīng)用程序以及用戶原有使用造成影響。應(yīng)用層主要完成友善用戶界面設(shè)計，完成最終用戶與原始數(shù)據(jù)之間的交互管理。其功能主要包括數(shù)據(jù)錄入，數(shù)據(jù)圖形化展示等。物理層主要起數(shù)據(jù)倉庫的作用，存儲各類實測數(shù)據(jù)以及相關(guān)理論模型。數(shù)據(jù)庫的運轉(zhuǎn)內(nèi)核為服務(wù)層，通過應(yīng)用COM組件技術(shù)實現(xiàn)為多個相互獨立的功能模塊，起到物理層與應(yīng)用層橋梁的作用[15]。這種分層設(shè)計可以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，如圖4所示。

3 接口設(shè)計

整個系統(tǒng)的接口設(shè)計主要考慮數(shù)據(jù)接口、Web接口和人機交互接口三大類，如圖5所示。

3.1 數(shù)據(jù)接口

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口主要指數(shù)據(jù)庫管理模塊與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模塊之間的接口，但同時也應(yīng)該保證Web接口的設(shè)計。

數(shù)據(jù)庫管理模塊與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模塊之間的接口是通過應(yīng)用COM組件技術(shù)實現(xiàn)。這種分層設(shè)計增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性。

3.2 Web接口

數(shù)據(jù)庫的管理模塊安裝Web瀏覽器，設(shè)計與開發(fā)人員可以通過Web網(wǎng)頁服務(wù)，對存儲在資源數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模塊中的各類資源進(jìn)行查詢、下載、上傳和調(diào)閱等。包括與任務(wù)相關(guān)的評估、報表生成和各類繪圖操作。為保證信息安全以及敏感數(shù)據(jù)的保密要求，通過Web接口訪問涉密信息和資源時必須進(jìn)行嚴(yán)格的用戶權(quán)限審核。另外數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模塊提供Web Services客戶端接口API函數(shù)，可以實現(xiàn)異地對數(shù)據(jù)庫相關(guān)信息的快速準(zhǔn)確查詢。另外，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模塊提供支持本地對數(shù)據(jù)庫相關(guān)信息進(jìn)行快速準(zhǔn)確查詢的客戶端接口API函數(shù)，該API函數(shù)支持后續(xù)的封裝操作，即可以方便嵌入后期二次開發(fā)程序中，支持二次開發(fā)程序的使用。

3.3 人機交互接口

人機交互接口主要設(shè)計在數(shù)據(jù)庫管理模塊層面，主要用于保證使用人員、設(shè)計與開發(fā)人員、運行管理人員進(jìn)行人機交互。

4 結(jié) 語

本文詳細(xì)論述了可應(yīng)用于電磁兼容測試以及系統(tǒng)間電磁兼容預(yù)測的電磁兼容數(shù)據(jù)庫設(shè)計。通過數(shù)據(jù)庫的頂層設(shè)計，在保證電磁兼容試驗數(shù)據(jù)存儲的同時，依據(jù)電磁兼容預(yù)測需求，補充完善數(shù)據(jù)庫存儲要素，基本滿足后期電磁兼容預(yù)測的現(xiàn)實需求。在數(shù)據(jù)庫輔助功能中設(shè)計有電磁兼容自動測試功能，但是針對不同的測試儀器，其驅(qū)動模塊不同，因此要開發(fā)完備的電磁兼容自動測試功能，還需進(jìn)一步開發(fā)通用測試儀器的驅(qū)動庫，并提供簡單易用的輔助程序調(diào)用，以便測試人員使用，這些工作都有待于后續(xù)進(jìn)一步深度開發(fā)。

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