雷達(dá)系統(tǒng)中狀態(tài)監(jiān)控軟件的研究與設(shè)計(jì)

王 麗，李 璐，趙浩然

（四川九洲空管科技有限責(zé)任公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

雷達(dá)主要應(yīng)用于地面、空中、海上和太空，主要用來(lái)對(duì)各處目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、定位和跟蹤，還可用作導(dǎo)航工具。隨著時(shí)間的推移和雷達(dá)技術(shù)不斷發(fā)展，各型不同用途的雷達(dá)被相繼研制，在軍事和民用方面都發(fā)揮出巨大的作用。

雷達(dá)系統(tǒng)由很多設(shè)備組成，一般包含有天線(xiàn)、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和終端設(shè)備等。而且雷達(dá)系統(tǒng)大多安裝在無(wú)人值守的地區(qū)，長(zhǎng)時(shí)間無(wú)間斷運(yùn)行，因此，單純依靠人工對(duì)雷達(dá)的工作狀態(tài)進(jìn)行全面實(shí)時(shí)的監(jiān)控是不可能的，必須要具有針對(duì)性的狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視和控制。與此同時(shí)，隨著雷達(dá)電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，對(duì)雷達(dá)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、報(bào)警信息的自動(dòng)觸發(fā)也提供了可能。

雖然雷達(dá)系統(tǒng)中可能存在設(shè)備不同接口不同的情況，但監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)備大多由相應(yīng)功能的傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器和監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)組成。監(jiān)控終端一般采用通用計(jì)算機(jī)，目前，市場(chǎng)上的通用計(jì)算機(jī)發(fā)展迅速，其內(nèi)存、硬盤(pán)已能滿(mǎn)足監(jiān)控系統(tǒng)的需求，而狀態(tài)監(jiān)控軟件駐留在監(jiān)控終端中，作為用戶(hù)與設(shè)備間的人機(jī)交互接口，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)視和控制的業(yè)務(wù)功能。

1 系統(tǒng)概述

本文以二次雷達(dá)系統(tǒng)作為參考系統(tǒng)，對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視控制功能的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。二次雷達(dá)系統(tǒng)組成如圖1所示，由天饋系統(tǒng)、詢(xún)問(wèn)分機(jī)、控制分機(jī)、切換分機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、監(jiān)控維護(hù)終端組成。

狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、監(jiān)控終端組成，如圖2所示。其中，不同設(shè)備的傳感器類(lèi)型不同，數(shù)據(jù)采集器收集傳感器采集的數(shù)據(jù)并將之轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)處理器將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并進(jìn)行上傳或?qū)⒖刂菩畔l(fā)送至相應(yīng)設(shè)備。傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器均安放在雷達(dá)設(shè)備場(chǎng)地內(nèi)，由數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將有效的數(shù)據(jù)傳輸至控制間，設(shè)備監(jiān)控間內(nèi)由監(jiān)控終端和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)控的人機(jī)交互。

圖1 二次雷達(dá)系統(tǒng)組成圖

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)組成

2 軟硬件平臺(tái)

2.1 硬件平臺(tái)

狀態(tài)監(jiān)控軟件駐留在監(jiān)控終端中，監(jiān)控終端采用常規(guī)通用計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與外部傳輸設(shè)備的物理連接，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)大量監(jiān)視數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)日志等信息的存儲(chǔ)。

監(jiān)控終端的硬件配置在滿(mǎn)足日常使用需求的基礎(chǔ)上更優(yōu)更好，比如內(nèi)存最低配置4G、網(wǎng)卡2路、硬盤(pán)500 G以上等，硬件資源應(yīng)留夠足夠的余量，以滿(mǎn)足監(jiān)控的實(shí)時(shí)操作。

2.2 軟件平臺(tái)

狀態(tài)監(jiān)控軟件平臺(tái)如下：系統(tǒng)為Windows系統(tǒng)，軟件代碼編輯為QT，軟件編譯調(diào)試工具為Microsoft Visual Studio 2010。

3 軟件需求分析

3.1 功能需求

狀態(tài)監(jiān)控軟件為雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)視控制提供人機(jī)交互，需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視、控制功能，也可提供設(shè)備參數(shù)的配置功能，包括對(duì)天線(xiàn)分機(jī)、雷達(dá)主機(jī)內(nèi)各分機(jī)和各設(shè)備的監(jiān)視控制，并可提供操作日志、狀態(tài)日志的管理，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)權(quán)限管理等操作。狀態(tài)監(jiān)控軟件功能如圖3所示。

圖 3 狀態(tài)監(jiān)控軟件功能模塊

3.2 界面需求

狀態(tài)監(jiān)控軟件界面要求直觀、美觀、易操作。狀態(tài)監(jiān)控軟件界面包含的項(xiàng)目有標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、日志顯示區(qū)、主顯區(qū)、狀態(tài)欄等，每個(gè)區(qū)可根據(jù)用戶(hù)設(shè)置選擇是否顯示，主顯區(qū)是必顯項(xiàng)，監(jiān)控軟件界面可進(jìn)行全屏顯示。

3.3 性能需求

監(jiān)控終端及監(jiān)控軟件能長(zhǎng)時(shí)間可靠、穩(wěn)定工作，平臺(tái)MTBF（無(wú)故障持續(xù)工作時(shí)間）大于10 000 h；CPU 在忙時(shí)的利用率均值不超過(guò)70%；內(nèi)存在忙時(shí)的使用率均值不超過(guò)70%；告警發(fā)生到顯示在軟件界面時(shí)間要求在3 s內(nèi)；對(duì)歷史監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，保留30 d；對(duì)于重要的歷史數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，備份的時(shí)間間隔為每月1次，保留最新的1份。

3.4 接口需求

監(jiān)控終端與外部設(shè)備連接方式采用網(wǎng)絡(luò)連接，串口設(shè)備需要使用轉(zhuǎn)換設(shè)備將之轉(zhuǎn)換為網(wǎng)口?？紤]到狀態(tài)監(jiān)控軟件要求穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)傳輸，采用TCP/IP協(xié)議作為軟件的網(wǎng)絡(luò)傳輸層協(xié)議，并使用socket技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。這是因?yàn)槔昧嘶赥CP/IP的socket通信編程接口編寫(xiě)程序，其目的是在TCP/IP所組建網(wǎng)絡(luò)的不同機(jī)器之間利用客戶(hù)/服務(wù)器模式建立通信連接。

4 軟件功能模塊設(shè)計(jì)

4.1 用戶(hù)管理

用戶(hù)管理包括用戶(hù)登錄和用戶(hù)配置。用戶(hù)登錄通過(guò)用戶(hù)名與密碼認(rèn)證方式登錄，軟件自動(dòng)配置與其權(quán)限匹配的界面；用戶(hù)配置實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的配置管理，包括添加、編輯、刪除用戶(hù)信息，用戶(hù)分組包括管理員、操作員等，其中，操作員具備個(gè)人資料管理、設(shè)備狀態(tài)控制、故障日志查詢(xún)、設(shè)備狀態(tài)查看等功能，管理員除具備操作員的操作外，還可具備用戶(hù)添加、用戶(hù)編輯、用戶(hù)刪除的功能。

4.2 日志管理

日志管理主要是對(duì)用戶(hù)操作、設(shè)備狀態(tài)、故障等日志管理，包括日志存儲(chǔ)、日志查詢(xún)、日志導(dǎo)出、日志刪除等功能。所有的操作信息以列表的形式顯示在表格中，并可以通過(guò)點(diǎn)擊按鈕查詢(xún)不同日期、不同設(shè)備的、不同類(lèi)型的日志內(nèi)容，并可以將日志保存為PDF文檔，日志定期進(jìn)行刪除，重要日志信息和重要?dú)v史數(shù)據(jù)將定期進(jìn)行備份。

4.3 各分機(jī)、設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視

狀態(tài)監(jiān)視模塊接收、分析系統(tǒng)各分機(jī)、各設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)信息，并通過(guò)圖形、文字形式顯示各設(shè)備的狀態(tài)，以供用戶(hù)觀察、判斷。狀態(tài)監(jiān)控軟件的主顯區(qū)以方框形式添加分機(jī)、設(shè)備，并按系統(tǒng)、分機(jī)、設(shè)備進(jìn)行分級(jí)顯示，以顏色區(qū)分不同狀態(tài)，并可查看設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，參數(shù)值以表格的形式顯示。

4.4 各分機(jī)、設(shè)備的狀態(tài)控制

狀態(tài)控制模塊實(shí)現(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)控制功能，通過(guò)用戶(hù)對(duì)軟件操作將用戶(hù)命令轉(zhuǎn)換成控制數(shù)據(jù)下發(fā)給雷達(dá)設(shè)備。狀態(tài)控制模塊根據(jù)系統(tǒng)、設(shè)備的不同需求形成不同功能的控制模塊，主要包括電源控制、模式控制、發(fā)射控制、天線(xiàn)掃描控制、轉(zhuǎn)速控制、主備切換控制等功能，控制在界面上以按鈕形式存在，通過(guò)按鈕的點(diǎn)擊觸發(fā)命令的下發(fā)。

4.5 數(shù)據(jù)庫(kù)

狀態(tài)監(jiān)控軟件需要使用到的數(shù)據(jù)庫(kù)包括用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)和日志數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)可采用Sqlite或mysql等，QT平臺(tái)具有與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的函數(shù)接口，可直接通過(guò)調(diào)用函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)所包含的列表項(xiàng)有用戶(hù)名、密碼、用戶(hù)權(quán)限組、提示、登錄時(shí)間、創(chuàng)建時(shí)間等，日志數(shù)據(jù)庫(kù)包含的項(xiàng)有分機(jī)、模塊、內(nèi)容、發(fā)生時(shí)間等信息。

5 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，本文介紹了二次雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)的組成，對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)控軟件的功能、性能、接口等進(jìn)行了需求分析，并且對(duì)監(jiān)控軟件各功能模塊進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。本文針對(duì)二次雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的狀態(tài)監(jiān)控軟件，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證證實(shí)，軟件穩(wěn)定、可靠，能有效地對(duì)系統(tǒng)、各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。未來(lái)的工作中，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行更深一步的拓展，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)或通用化進(jìn)行更多的研究。

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