CN103116151A

CN103116151A - 一种雷达数据录取分析设备

Info

Publication number: CN103116151A
Application number: CN2011103660692A
Authority: CN
Inventors: 陈剑; 于守江
Original assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Measurement Control Communication Institute
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-05-22

Abstract

本发明涉及雷达数据录取领域，公开了一种雷达数据录取分析设备，该设备采用通用PC机作为硬件平台，在此平台上采用数据库存储和查询技术方案，开发应用软件，该软件包括数据显示、数据录取、数据查询、数据回放、数据分析等功能模块。本发明解决了雷达多目标批次、大数据量存储和数据的分析管理问题。实现了雷达数据的实时接收与显示、数据可靠录取和大容量存储、录取数据的查询与回放、航迹精度分析与性能评估等功能。取得了硬件通用、扩展方便、适用范围广、能够大大缩短雷达试验周期、极大地方便了雷达的整体调试与试验等有益效果。

Description

一种雷达数据录取分析设备

技术领域

本发明涉及雷达系统数据记录分析处理领域，尤其是一种雷达数据录取分析设备。

背景技术

传统机械扫描雷达功能单一，只需记录点迹、航迹数据，而相控阵雷达具有搜索、跟踪、照射等多种功能，波形、频点、跟踪数据率等参数实时变化，因此，除了要记录与目标相关的点迹、航迹信息外，还要记录雷达系统内部所有的控制信息，只有这样，才能在后期对数据进行准确的分析。另外，由于相控阵雷达具有对批次目标的同时跟踪能力，与传统跟踪雷达相比，数据量大大增加，必须采用先进的数据管理和存储技术。

传统的雷达数据录取设备，存在着来一项试验就必须为被试雷达系统从底层开发一套数据录取系统的问题，这样开发出来的系统具有如下缺点：一是对每个被试对象都从底层开始开发，效率较低；二是当信息采集需求发生变化时无法根据需要增加、调整系统资源，系统不具备开放性和通用性。因此，目前相控阵雷达在多目标跟踪情况下，存在有实时存储数据量巨大和和后期数据处理分析管理的问题，还有传统记录设备缺乏开放性和通用性的问题。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决相控阵雷达多目标跟踪情况下，实时存储数据量巨大和和后期数据处理分析管理的问题，还有传统记录设备缺乏开放性和通用性的问题，本发明的目的在于提供一种雷达数据录取分析设备，本发明具有动态存储高数据量、灵活检索存储的雷达目标信息并进行精度分析的新型通用雷达数据录取分析设备。利用本发明的产品，不但可以在多目标批数下，实时的记录下雷达目标的一次点迹和航迹数据还有雷达系统内部的控制信息，而且可以方便的检索、查阅、复现和分析所关心的数据，并且该设备具有良好的通用性，扩展方便，修改软件层相应的数据接口模块和软件功能模块，即可将其用于其他雷达设备试验的数据录取和处理。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种雷达数据录取分析设备，该装置包括：

一个安装有雷达数据录取分析软件的通用PC机，通过LAN网络和CAN网络与有源相控阵雷达系统连接，接收这两种网络的数据；其中，用网线将LAN接口连接到网络交换机并分配IP地址，实现LAN网络的连接，与显控单元、信号处理器、数据处理器连接；通过CAN控制器，将PC机的USB接口转换成CAN接口连接到CAN总线网络，与有源相控阵雷达系统的其它设备连接；

信号处理器搜索到目标，产生一次点迹，并通过LAN网络送往数据处理和数据记录分析软件，数据处理器根据一次点迹转到稳定跟踪后送出航迹点，数据记录分析软件接收一次点迹和航迹点，进行实时显示并连接数据库，记录数据。

上述雷达数据录取分析软件包括：

数据接口层，用于实现底层硬件接口LAN网络、CAN网络和应用软件之间的数据连接，所述的数据接口层包括：总线数据接口和底层驱动模块；

应用软件层，用于完成数据的录取、分析处理和显示，包括：数据接收、数据显示、数据录取、数据回放、数据查询、数据分析和导出模块；

后台数据库，提供记录数据的空间，用于存储录取数据，包括ODBC驱动程序和SQL server数据库。

上述雷达数据录取分析软件的应用软件层包括：

数据接收模块，分LAN网络数据接收和CAN网络数据接收，航迹、点迹数据通过LAN网络采用UDP数据报协议传输；作为客户端，数据接收模块接收信号处理器发送的点迹信息和数据处理器发送的航迹信息，通过CAN网络接受控制信息；

数据显示模块，接收多目标批次的点迹、航迹数据在PPI显示器界面上进行实时显示，并监控如信噪比、AGC、噪声功率等重要信号；

数据录取模块，把来自信号处理器，数据处理器以及CAN网络的数据记录到SQL server数据库中；

数据查询模块，对记录的数据进行查找、分选和排序；

数据回放模块，将记录到SQL server数据库中的点迹、航迹数据提取出来送到PPI显示器界面上进行回放显示；

数据分析模块，对记录的航迹数据进行精度分析，并通过数据导出模块输出分析结果。

本发明一种雷达数据录取分析设备，由于采取上述的技术方案，采用通用PC机作为硬件平台，在此平台上采用数据库存储和查询技术方案，利用VC++开发应用软件界面并实现数据显示、数据录取、数据查询、数据回放、数据分析等主要功能，解决了多目标批次、大数据量存储和数据后期的分析管理问题。实现了雷达数据的实时接收与显示、数据可靠录取和大容量存储、录取数据的查询与回放、航迹精度分析与性能评估等功能。能同时记录多批目标的数据信息和雷达内部传输的所有控制命令和数据；能对所有记录的数据方便的进行查找、分选和排序；能对点迹、航迹数据在PPI显示器界面上进行回放显示；能对记录的航迹数据进行精度分析，并输出分析结果。本发明还利用层次化和模块化设计方法使系统具有良好的扩展性和通用性。因此，本发明解决了雷达设备多目标批次、大数据量存储和数据后期的分析管理的问题，经过设备实际使用证明，本发明具有实时性、稳定性及运行的高效性本发明等特点，取得了硬件通用、扩展方便、适用范围广等有益效果。极大地方便了雷达的整体调试与试验，能够大大缩短雷达试验周期，在某相控阵雷达的研制和试验中发挥了巨大作用。

附图说明

图1是本发明雷达数据录取分析设备与雷达系统网络连接图；

图2是本发明雷达数据录取分析软件系统结构图；

图3是数据库和数据表结构图；

图4是程序主界面；

图5是CAN控制器的控制界面；

图6是数据查询界面；

图7是数据分析界面。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

图1是本发明雷达数据录取分析设备与雷达系统网络连接图，如图1的实施例所示，本发明雷达数据录取分析设备硬件平台是通用PC机，安装有雷达数据录取分析软件，通过LAN网络和CAN网络与有源相控阵雷达系统连接，接收这两种网络的数据。其中，用网线将LAN接口连接到网络交换机并分配IP地址就实现了LAN网络的连接，与显控单元、信号处理器、数据处理器连接；通过CAN控制器，将PC机的USB接口转换成CAN接口就可以连接到CAN总线网络，与有源相控阵雷达系统的其它设备连接。

图2是本发明雷达数据录取分析软件系统结构图，如图2的实施例所示，该软件包括：数据接口层、后台数据库及应用软件层；

数据接口层实现底层硬件接口(LAN网络、CAN网络)和应用软件之间的数据连接，由总线数据接口和底层驱动模块组成。

应用软件层完成数据的录取、分析处理和显示，包括：数据接收、数据显示、数据录取、数据回放、数据查询、数据分析和导出模块。

后台数据库提供记录数据的空间，主要用来存储录取数据，由ODBC驱动程序和SQL server数据库组成。

上述这样的三层结构将数据源、数据存储及数据处理区分开来。

上述应用软件层包括：

数据接收模块，分LAN网络数据接收和CAN网络数据接收，航迹、点迹数据都是通过LAN网络采用UDP数据报协议传输的，作为客户端，数据接收模块接收信号处理器发送的点迹信息和数据处理器发送的航迹信息，通过CAN网络接受控制信息。

数据显示模块，接收多目标批次的点迹、航迹数据在PPI显示器界面上进行实时显示，并能监控重要信号如信噪比、AGC、噪声功率等。

数据查询模块，对记录的数据进行查找、分选和排序。

数据回放模块，将记录到SQL server数据库中的点迹、航迹数据提取出来送到PPI显示器界面上进行回放显示。

上述应用软件层的设计和实现是整个系统研制的主要部分，分为界面和功能模块的划分。程序的界面主要实现人机交互功能，根据功能划分为主界面、CAN控制界面、数据查询界面和数据分析界面。应用软件层的功能划分为数据接收、数据显示、数据录取、数据回放、数据查询及数据分析几个功能模块。系统既要保证各网络数据的准确接收、又要保证绘制点迹和航迹曲线及系统状态的实时显示，还要将录取数据可靠存储到数据库，只能依靠多线程机制来实现各个模块的实时性和独立性。

图3是数据库和数据表结构图，如图3所示，该数据录取分析设备采用的数据库为SQL Server数据库，具有成熟、可靠、高效的优点。首先创建数据库，然后在数据库中根据需要录取的数据类型创建数据表，在数据表中建立需要记录数据的字段名。最后在管理工具中，打开数据源管理器(ODBC)，添加刚才创建的数据库为数据源。VC++中可以用两个MFC类CDatabase和CRecordset来实现对数据库的访问。首先建立数据库对象，建立数据库连接，然后使用SQL命令实现数据库操作，将接收到的数据插入到数据库相应的数据表中。

图4是程序主界面，如图4所示，界面的最上方是菜单栏，通过下拉菜单可以选择执行相应的数据查询、回放、分析等功能。界面左面是PPI显示界面，显示当前航迹和点迹的轨迹；点击右上方的相应按钮可以执行开始(停止)记录、清数据库等功能。按钮下方是数据显示栏，可以显示航迹或点迹的流水号、方位测量值、俯仰测量值、距离测量值数据；数据显示栏下方为E-R、E-A显示界面，分别指示俯仰角随距离和方位角的变化关系；下面是A型显示区，可以显示选定批号的点迹的信噪比和帧内最大幅度；右下方显示雷达的工作状态，包含作战方式、工作模式、天线状态、天线转速、工作空域、量程、工作频点、波束形状、波形编号等状态信息。

图5是CAN控制器的控制界面，如图5所示，不仅可以控制CAN控制器，还可以实时显示CAN网络上的收发数据。在左上角的设备参数区中可以设置CAN控制器的初始化参数，右上角的按钮可以连接或断开、启动或复位CAN控制器。信息区可以实时显示CAN网络上所有的数据，包括数据处理器的广播信息和各分设备的回告信息。其下面为统计区，可以显示收发帧数和各设备的回告次数。

图6为数据查询界面，如图6所示，通过下拉选项选择查看不同的数据表，输入查询条件，对查询结果进行筛选，点击字段名可以按照该字段进行升序或降序排列，点击导出数据可以将查询得到的结果导出为dat或exl文件以备后续处理。

图7为数据分析界面，如图7所示，左上方的图形显示区用来显示航迹的曲线图。右方为曲线绘图控制区。左下方为录取航迹的信息参数，右下方为航迹精度的分析结果。数据分析模块对选定航迹的测量值进行计算，得到该航迹的距离、方位、俯仰的系统误差和起伏误差，实现数据分析功能。如果知道目标航迹的真值，则先对航迹的真值和测量值进行时间上的对准，再求测量值对真值的系统误差和起伏误差，然后按3倍精度标准剔除野值，最后按剔野后的数据计算系统误差和起伏误差。如果不知道目标航迹的真值，需要先对航迹测量值用最小二乘法进行拟合，再用拟合值来代替真值，求出系统误差和起伏误差。

由上所述，本发明解决了雷达多目标批次、大数据量存储和数据后期的分析管理的问题，具有以下功能和特点：

1.能对多目标批次的点迹、航迹数据在PPI显示器界面上进行实时显示，并能监控系统内重要信号如信噪比、AGC等；

2.能同时记录多批目标的数据信息和雷达内部传输的所有控制命令和数据；

3.能对所有记录的数据方便的进行查找、分选和排序；

4.能对点迹、航迹数据在PPI显示器界面上进行回放显示；

5.能对记录的航迹数据进行精度分析，并输出分析结果。

Claims

1.一种雷达数据录取分析设备，其特征在于，该装置包括：一个安装有雷达数据录取分析软件的通用PC机，通过LAN网络和CAN网络与有源相控阵雷达系统连接，接收这两种网络的数据；其中，用网线将LAN接口连接到网络交换机并分配IP地址，实现LAN网络的连接，与显控单元、信号处理器、数据处理器连接；通过CAN控制器，将PC机的USB接口转换成CAN接口连接到CAN总线网络，与有源相控阵雷达系统的其它设备连接；

2.如权利要求1所述的数据录取分析设备，其特征在于：所述的雷达数据录取分析软件包括：

3.如权利要求1或2所述的数据录取分析设备，其特征在于：所述的雷达数据录取分析软件的应用软件层包括：

数据显示模块，接收多目标批次的点迹、航迹数据在PPI显示器界面上进行实时显示，并监控如信噪比、AGC、噪声功率的信号；

数据查询模块，对记录的数据进行查找、分选和排序；

4.如权利要求3所述的数据录取分析设备，其特征在于：所述的应用软件层分为界面和功能模块；程序的界面用于实现人机交互功能，划分为主界面、CAN控制界面、数据查询界面和数据分析界面；应用软件层的功能划分为数据接收、数据显示、数据录取、数据回放、数据查询及数据分析几个功能模块。