基于數(shù)據(jù)庫的相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理

王建富，汪 中，鈕俊清

(1.中國電子科技集團(tuán)公司第38研究所，安徽 合肥 230088；2.孔徑陣列與空間探測安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230088)

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基于數(shù)據(jù)庫的相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理

王建富1，2，汪 中1，2，鈕俊清1,2

(1.中國電子科技集團(tuán)公司第38研究所，安徽 合肥 230088；2.孔徑陣列與空間探測安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230088)

數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲、高效管理和深入分析對于雷達(dá)系統(tǒng)性能的提高有著積極的影響。針對相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)的管理，提出一種以數(shù)據(jù)庫為核心的相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理方法，將數(shù)據(jù)的組織管理分為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、本地數(shù)據(jù)錄入模塊，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊和數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)模塊4個部分。4個模塊依托于數(shù)據(jù)庫，彼此之間沒有依賴關(guān)系，能夠獨立發(fā)揮作用，既有利于功能的模塊化開發(fā)，又便于數(shù)據(jù)的管理。

數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)組織管理；相控陣?yán)走_(dá)

0 引 言

隨著觀測對象的多樣化、任務(wù)需求的增加和數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)迅速發(fā)展，并在各類國防預(yù)警探測裝備中廣泛應(yīng)用，已成為現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的主要發(fā)展方向[1-2]。

相對于傳統(tǒng)雷達(dá)，當(dāng)今相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)在探測能力、跟蹤能力及自適應(yīng)工作方式等方面有著巨大的優(yōu)勢，甚至能夠滿足復(fù)雜環(huán)境下的生存和工作能力需要。但是任務(wù)的復(fù)雜性、觀測目標(biāo)的多樣性使雷達(dá)數(shù)據(jù)的可靠性受到巨大影響，尤其在惡劣的環(huán)境下，雷達(dá)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，可靠性有待加強(qiáng)。此外隨著任務(wù)需求的提高，雷達(dá)工作期間產(chǎn)生大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，而如何從各類數(shù)據(jù)中挖掘出有效的可靠信息，進(jìn)而準(zhǔn)確分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)、獲取探測任務(wù)執(zhí)行的成敗，需要有效的數(shù)據(jù)組織與管理。

本文針對相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)存儲管理的問題，提出一種基于數(shù)據(jù)庫的相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理方法，依托于數(shù)據(jù)庫，分別設(shè)計了4個模塊：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，本地數(shù)據(jù)錄入模塊，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊和數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)模塊，以實現(xiàn)雷達(dá)數(shù)據(jù)的高效組織和管理。

1 背景知識介紹

1.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為一個功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其良好的可移植性使得它能夠在各類平臺上高效運行，豐富的特性使得它成為信息時代必不可少的工具。在工程應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫最直觀的優(yōu)勢體現(xiàn)在:處理的數(shù)據(jù)容量大，數(shù)據(jù)處理速度快；同時更兼?zhèn)洫毩⒌挠布h(huán)境、強(qiáng)大的事物并發(fā)處理能力、更好的安全性和完整控制等特點[3-4]。

1.2 相控陣?yán)走_(dá)的數(shù)據(jù)

雷達(dá)工作過程中產(chǎn)生的大量中間數(shù)據(jù)、量測數(shù)據(jù)，以及各類系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)和不同的目標(biāo)參數(shù)，都需要存儲。 其中包含的數(shù)據(jù)涉及[5]：

(1) 雷達(dá)系統(tǒng)相關(guān)的狀態(tài)參數(shù)如雷達(dá)開機(jī)時間、各個軟件配置項的工作狀態(tài)、數(shù)字陣列組件(DAM)的狀態(tài)、電源狀態(tài)等；

(2) 任務(wù)執(zhí)行相關(guān)數(shù)據(jù)：波束請求數(shù)據(jù)、原始點跡數(shù)據(jù)、航跡處理數(shù)據(jù)等；

(3) 各類目標(biāo)運動數(shù)據(jù)：如巡航導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)等武器平臺類目標(biāo)、地面軍事設(shè)施和軍事基礎(chǔ)等遠(yuǎn)距離地面/海面目標(biāo)，衛(wèi)星等遠(yuǎn)程空間目標(biāo)。

雷達(dá)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一方面能夠反映當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行情況，通過進(jìn)一步有效的數(shù)據(jù)分析能夠為運動目標(biāo)的軌跡分析和預(yù)測提供依據(jù)；另一方面可以反映雷達(dá)系統(tǒng)的性能變化。通過相關(guān)歷史數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)各分系統(tǒng)的缺陷和不足，以便進(jìn)一步完善雷達(dá)系統(tǒng)，提高雷達(dá)性能。

2 相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理

本文提出的相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理方法，以數(shù)據(jù)庫作為核心部分，將整個系統(tǒng)分為4個彼此獨立的功能模塊：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，本地數(shù)據(jù)錄入模塊，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊和數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)模塊。其關(guān)系如圖1所示。

整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工作方式如下：根據(jù)工作需要，本地數(shù)據(jù)錄入模塊將本地解算的星歷數(shù)據(jù)[6]、離線下載精軌數(shù)據(jù)、目標(biāo)模擬器生成的模擬目標(biāo)點位數(shù)據(jù)等導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；在雷達(dá)工作期間通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊與雷達(dá)其他系統(tǒng)交互獲取數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；根據(jù)雷達(dá)其他系統(tǒng)的需要，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊從數(shù)據(jù)庫取出相關(guān)數(shù)據(jù)并對外發(fā)送；此外數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊提供了各類故障診斷和分析功能，以及雷達(dá)性能參數(shù)的統(tǒng)計和查詢工作；數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)模塊是對數(shù)據(jù)庫本身的操作和維護(hù)。

2.1 本地數(shù)據(jù)錄入模塊

本地數(shù)據(jù)錄入模塊是數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)的主要來源。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲任務(wù)的同時，還需參與到整個雷達(dá)系統(tǒng)運行中。比如在日?？臻g目標(biāo)探測中，根據(jù)需要，通過解算程序解算并提供必要的空間目標(biāo)引導(dǎo)信息；模擬狀態(tài)下目標(biāo)模擬器生成的導(dǎo)彈、飛機(jī)等目標(biāo)的點位信息也需通過本地數(shù)據(jù)錄入模塊導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；由于目標(biāo)信息的變化，本地數(shù)據(jù)錄入模塊需要不定期更新相關(guān)的場景信息；此外，通過網(wǎng)絡(luò)下載的用于雷達(dá)標(biāo)校計算的相關(guān)精軌數(shù)據(jù)也可通過該模塊存入數(shù)據(jù)庫中，以備需要時使用。

2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊

通過網(wǎng)絡(luò)接收雷達(dá)其他分系統(tǒng)提供的雷達(dá)狀態(tài)數(shù)據(jù)和執(zhí)行任務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的另外一個重要來源。通過這些數(shù)據(jù)不僅能夠獲取雷達(dá)系統(tǒng)的性能信息，也能得到相關(guān)任務(wù)執(zhí)行的狀況。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)模塊實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與雷達(dá)其他分系統(tǒng)之間的通信，該模塊既能夠接收并存儲來自外部的數(shù)據(jù)，又能夠按照不同的工作模式和外部需要，向外發(fā)送引導(dǎo)數(shù)據(jù)、監(jiān)控任務(wù)數(shù)據(jù)、模擬目標(biāo)數(shù)據(jù)以及雷達(dá)開機(jī)時間等其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊

該模塊對于雷達(dá)系統(tǒng)性能的提升、功能的完善、故障的發(fā)現(xiàn)和解決至關(guān)重要。例如根據(jù)DAM狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析可以得到任意一段時期內(nèi)DAM相關(guān)的時鐘故障、光模塊故障、光纖傳輸故障以及DAM的溫度分布和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)溫度分布情況等；同理，根據(jù)發(fā)射接收電源的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以得到任意時間任意電源的過壓、過流、欠壓等故障信息，從而可以進(jìn)一步了解雷達(dá)系統(tǒng)的工作狀況，實現(xiàn)系統(tǒng)性能的維護(hù)；此外，根據(jù)波束調(diào)度信息、航跡處理數(shù)據(jù)可以分析任意一批或者多批任務(wù)的執(zhí)行狀況，有利于提高雷達(dá)的探測功能；對應(yīng)標(biāo)校用衛(wèi)星，通過對比原始量測點跡和相應(yīng)的精軌數(shù)據(jù)，可以分析雷達(dá)系統(tǒng)的誤差和測量精度[7]。

2.4 數(shù)據(jù)庫管理與維護(hù)模塊

該模塊是整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定工作的重要保障，其獨立于雷達(dá)系統(tǒng)的功能，是對數(shù)據(jù)庫本身的操作和維護(hù)，實現(xiàn)表的增刪改、數(shù)據(jù)的插入查詢等數(shù)據(jù)庫基本操作功能，具體如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)模塊基本功能

3 結(jié)束語

相控制雷達(dá)已成為目前國防建設(shè)中不可或缺的一類防御性裝備[8]，其性能的提高、功能的增強(qiáng)離不開高效的數(shù)據(jù)管理和維護(hù)。本文以數(shù)據(jù)庫為核心，提出一種相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)組織與管理方法，將整個數(shù)據(jù)組織管理系統(tǒng)分為4個獨立的功能模塊。通過本地數(shù)據(jù)錄入模塊錄入本地生成的數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)報文收發(fā)模塊獲取外部數(shù)據(jù)并與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和信息挖掘，分析雷達(dá)系統(tǒng)的狀態(tài)和性能狀況；最后通過數(shù)據(jù)庫管理和維護(hù)模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)組織管理系統(tǒng)的優(yōu)化。本文提出的方法既利用了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)存儲量大、數(shù)據(jù)處理快的優(yōu)勢，又通過合理的功能劃分、模塊設(shè)計，使得整個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠高效工作。

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Organization and Management of Phased Array Radar Data Based on Database

WANG Jian-fu1，2，WANG Zhong1，2，NIU Jun-qing1，2

(1.No.38 Research Institute,China Electronics Technology Group Corporation,Hefei 230088,China；2.Key Lab of Aperture Array and Space Application,Hefei 230088,China)

The optimized storage,efficient management and deep analysis have positive effect on the performance promotion for radar system.Aiming to the data management of phased array radars,this paper proposes a data organization and management method of phased array radar taking database as the core,which divides the data organization and management system into four modules:data transmit/receive module,local data entering module,data statistic and analysis module,database management and maintaining module.The four modules are based on database and work independently，which is in favor of modular development as well as data management.

database;data organization and management;phased array radar

2016-12-26

TN958.92;TP311.13

A

CN32-1413(2017)02-0086-03

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2017.02.020