論軟件技術(shù)在雷達(dá)維護(hù)工作中的應(yīng)用

俞成

摘 要：隨著技術(shù)的進(jìn)步，民航雷達(dá)設(shè)備的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)輔助運(yùn)算和處理的使用越來越明顯。而在整個(gè)民航航路管制的雷達(dá)監(jiān)視工作中，雖然現(xiàn)有的設(shè)備采用的都是國外運(yùn)用成熟的監(jiān)視技術(shù)，但仍有很多數(shù)據(jù)可以用軟件技術(shù)進(jìn)行再開發(fā)，從而去分析這些數(shù)據(jù)來幫助設(shè)備的運(yùn)行、更好的服務(wù)于管制工作。文章將用一些實(shí)際的案例來展示軟件技術(shù)在雷達(dá)數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等方面的應(yīng)用，以提出未來民航雷達(dá)服務(wù)工作中軟件技術(shù)的必要性。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；維護(hù)；計(jì)算機(jī)；軟件；開發(fā)；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TP311.52；TN957 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0058-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，民航航路管制的雷達(dá)維護(hù)工作也進(jìn)入一個(gè)新的臺階。雷達(dá)設(shè)備由單片機(jī)、高速高容量計(jì)算機(jī)替代了之前的晶體管和低速計(jì)算機(jī)。相應(yīng)的，雷達(dá)分析、計(jì)算、處理和展示過程中的數(shù)據(jù)不再像之前那樣的神秘，圖片、日志文件、數(shù)據(jù)記錄文件、傳輸數(shù)據(jù)鏈路等都成為了有價(jià)值的數(shù)據(jù)源。而現(xiàn)有的雷達(dá)維護(hù)工作中，往往都是直接使用外方給予的軟件工具，在長期使用后發(fā)現(xiàn)有些工具并不實(shí)用；有些工具由于開發(fā)時(shí)間較早，相比現(xiàn)有工作強(qiáng)度，變化后的效率不再高；有些工具當(dāng)初并沒有開發(fā)，而現(xiàn)有需要又沒有等問題。需要什么樣的軟件技術(shù)、軟件技術(shù)怎樣應(yīng)用、軟件技術(shù)對維護(hù)工作有什么幫助，變成了一個(gè)嶄新而又有建設(shè)性的問題。

1 雷達(dá)維護(hù)工作和軟件技術(shù)的簡介

雷達(dá)主要是通過無線微波原理，將發(fā)出去的電磁波經(jīng)過反射或?qū)Ψ胶娇掌骰夭ǖ姆绞綄λ谢虿糠趾娇掌鬟M(jìn)行測向、測距和識別等過程。在維護(hù)的工作中，主要通過現(xiàn)有的監(jiān)控軟件，對雷達(dá)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，通過一些測量工具對雷達(dá)的參數(shù)進(jìn)行測量；當(dāng)雷達(dá)發(fā)生故障時(shí)，通過對雷達(dá)數(shù)據(jù)的觀察判斷雷達(dá)部件的正常與否；當(dāng)雷達(dá)有假目標(biāo)時(shí)，通過對假目標(biāo)的方位、距離和高度來判斷假目標(biāo)的性質(zhì)從而找出問題的所在；當(dāng)有新的雷達(dá)安裝時(shí)，不但需要對雷達(dá)安裝過程進(jìn)行參與，還要判讀雷達(dá)的運(yùn)行是否正常、數(shù)據(jù)是否正確；當(dāng)一部雷達(dá)已過其安全運(yùn)行周期時(shí)，還要判斷其是否適合繼續(xù)服務(wù)……

軟件是設(shè)計(jì)者使用各種不同的軟件語言編寫的程序或程序集以滿足為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求。軟件開發(fā)是根據(jù)用戶要求建造出軟件系統(tǒng)或者系統(tǒng)中的軟件部分的過程，是一項(xiàng)包括需求捕捉、需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試的系統(tǒng)工程。

在雷達(dá)維護(hù)過程中軟件應(yīng)用就是將一些雷達(dá)維護(hù)的問題或需求通過計(jì)算機(jī)編程的方法，找出一個(gè)合理的解決方案。

2 軟件在雷達(dá)維護(hù)工作中的應(yīng)用設(shè)想

如今，雷達(dá)需要的軟件根據(jù)用途可以分為日常監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、管制應(yīng)用等應(yīng)用。那么這些應(yīng)該該如何實(shí)現(xiàn)？如何更好的服務(wù)到實(shí)際的工作中，我們先進(jìn)行大膽的設(shè)想。

2.1 日常監(jiān)控

雷達(dá)最常見的工作就是監(jiān)控，而由于設(shè)計(jì)方往往考慮不到用戶的細(xì)節(jié)問題，日常的軟件往往沒有強(qiáng)烈的聲光或者其他通知，更沒有集成監(jiān)控接口。日常監(jiān)控對于軟件的主要需求就是對告警各式各樣的通知，能夠使用戶及時(shí)的獲取信息，另外就是監(jiān)控信號的集中監(jiān)控，包括各種不同品牌型號雷達(dá)甚至其他民航空管設(shè)備的監(jiān)控。

日常監(jiān)控主要能夠通過幾種方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：日志文件、圖像識別、外方設(shè)計(jì)接口、硬件電平監(jiān)測等。

①日志文件：常用的現(xiàn)代雷達(dá)設(shè)備大多都有自己的日志文件，大多是實(shí)時(shí)或定時(shí)更新的雷達(dá)參數(shù)或雷達(dá)故障記錄數(shù)據(jù)。這些文件被保存在設(shè)備監(jiān)控主機(jī)中，可以通過一些安裝日志或培訓(xùn)文檔明確文件的具體位置，也可以通過觀察文件的更新時(shí)間找到相應(yīng)的文件。

②圖像識別：每一個(gè)監(jiān)控主機(jī)都有自己的圖像展示軟件，當(dāng)找不到日志文件的時(shí)候，我們可以通過直接截取監(jiān)控界面的方法來判定設(shè)備的狀態(tài)。如果設(shè)備綠色代表設(shè)備正常，當(dāng)截取圖片中的設(shè)備色彩判定為綠色，就能說明設(shè)備的正常。

③外方設(shè)計(jì)接口：部分外方設(shè)備可能在設(shè)計(jì)之初就留有一些提供監(jiān)控的接口。有些外方公司并不足以獨(dú)立設(shè)計(jì)完成一套成熟的雷達(dá)系統(tǒng)，這樣的公司一般留有接口給其他集成軟件公司進(jìn)行集成，這些接口有很多可以作為軟件接口進(jìn)行利用。

④硬件電平監(jiān)測：我們可以通過檢測設(shè)備狀態(tài)燈的電路電壓值來判定設(shè)備的狀態(tài)；也可以監(jiān)控硬件接口例如RS232、網(wǎng)線等接口來查看流動數(shù)據(jù)的具體信息，通過對這些信息的分析和解碼，來得到需要的信息通過這些數(shù)據(jù)的監(jiān)控，我們可以得到一部雷達(dá)的日常運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到這些數(shù)據(jù)后，我們可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和展示，將監(jiān)控到的各種雷達(dá)數(shù)據(jù)集中展示到一個(gè)信息平臺中，通過互聯(lián)網(wǎng)或者企業(yè)局域網(wǎng)的方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地的了解設(shè)備的狀態(tài)，更能夠根據(jù)這些狀態(tài)進(jìn)行各式各樣的通知，例如聲音、短信或者郵件等。

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)或者一些雷達(dá)的目標(biāo)輸出數(shù)據(jù)，我們可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。我們需要對雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行的常見分析有幾種：雷達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)分析。這些統(tǒng)計(jì)和分析都能夠幫助維護(hù)人員對設(shè)備更好的服務(wù)。

①雷達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析：雷達(dá)數(shù)據(jù)分析是雷達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過長期觀察后得出結(jié)果，通過對設(shè)備尋常運(yùn)行數(shù)據(jù)的了解后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異?；蛘卟徽_時(shí)，可以得到事先的提示；長期的數(shù)據(jù)監(jiān)控也可以幫助我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析，了解數(shù)據(jù)規(guī)律。另外，當(dāng)一部雷達(dá)經(jīng)過長期的運(yùn)行過后，有些運(yùn)行數(shù)據(jù)會經(jīng)過變化，例如發(fā)射功率會變差、噪聲系數(shù)會提高。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，比如說比較故障前后數(shù)據(jù)的差異，我們能夠判定一些老化部件是否合適投入運(yùn)行。

②雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)分析：雷達(dá)目標(biāo)是雷達(dá)經(jīng)過一系列工作后得到的航空器目標(biāo)結(jié)果，這些目標(biāo)信息可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的數(shù)量，例如極端情況下空域內(nèi)航班數(shù)的雙峰值，可以用來合理安排空域；通過統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的正確性，例如對不同雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析單部雷達(dá)數(shù)據(jù)的正確性；通過分析假目標(biāo)的統(tǒng)一規(guī)律，找出假目標(biāo)的原因；通過對目標(biāo)的分析找出雷達(dá)的性能數(shù)據(jù)，例如通過航空器經(jīng)過雷達(dá)上空的最后位置判斷雷達(dá)頂空盲區(qū)的角度，通過航空器在各個(gè)扇區(qū)的信號強(qiáng)度判斷雷達(dá)扇區(qū)信號覆蓋情況，通過扇區(qū)的目標(biāo)數(shù)量判斷雷達(dá)的處理能力等。

2.3 管制應(yīng)用

雷達(dá)維護(hù)的根本就是更好的服務(wù)于管制，當(dāng)管制對于現(xiàn)有的設(shè)備系統(tǒng)不滿意的時(shí)候，我們就可以設(shè)計(jì)一些獨(dú)立的應(yīng)用以滿足各種不同的需求。例如有些系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的告警不明確，我們可以進(jìn)行分析后給出；有些系統(tǒng)對于信息的展示不夠自定義化，我們可以給出自定義的信息展示；有些系統(tǒng)集成度不夠高，管制需要通過不同主機(jī)的切換來查看信息，非常不方便，我們就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行集成展示。我們擁有數(shù)據(jù)源，而數(shù)據(jù)源就是數(shù)據(jù)倉庫，我們需要通過設(shè)計(jì)智能化的分析工具將數(shù)據(jù)的價(jià)值更好的體現(xiàn)。

3 軟件在雷達(dá)維護(hù)工作中的實(shí)際使用案例

根據(jù)設(shè)想，在本人日常的雷達(dá)維護(hù)工作中，對雷達(dá)進(jìn)行了一些軟件開發(fā)工作，完成監(jiān)控軟件、參數(shù)分析軟件和假目標(biāo)分析軟件，現(xiàn)將一些成果進(jìn)行陳述。

3.1 雷達(dá)監(jiān)控軟件的應(yīng)用

虹橋THALES雷達(dá)監(jiān)控原本沒有聲音，造成值班人員有時(shí)無法立刻知道故障問題。于是根據(jù)THALES雷達(dá)的特性和快速開發(fā)的本質(zhì)，對THALES自帶的監(jiān)控界面進(jìn)行了采集，通過比對模塊的顏色來判斷設(shè)備正常與否，并發(fā)出聲音告警。

利用這個(gè)軟件的成功應(yīng)用，隨后又針對Terma場監(jiān)雷達(dá)進(jìn)行了監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)，Terma系統(tǒng)由于需要和HITT自動化系統(tǒng)進(jìn)行集成，其本身有各種日志文件和軟件接口，我們發(fā)現(xiàn)其頻繁更新的日志文件，并找出數(shù)據(jù)的意義，從而對Terma雷達(dá)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)控，其中包括天線轉(zhuǎn)速、功率、噪聲系數(shù)、電壓峰值、溫度等。

我們還通過數(shù)據(jù)庫的挖掘，解析了HITT場監(jiān)自動化的數(shù)據(jù)監(jiān)控，然后將所有的信息集中到內(nèi)網(wǎng)中進(jìn)行信息共享，從而，在內(nèi)網(wǎng)上任一時(shí)刻都能快速地了解虹橋雷達(dá)設(shè)備的即時(shí)狀態(tài)。

3.2 參數(shù)分析軟件的應(yīng)用

通過對參數(shù)的監(jiān)控，我們得到了雷達(dá)的參數(shù)信息，通過比較雷達(dá)參數(shù)的數(shù)據(jù)，可以了解雷達(dá)的設(shè)備狀況，如圖1、2所示，作為噪聲系數(shù)，圖1的數(shù)據(jù)波動就要比圖2明顯，說明圖2代表的設(shè)備狀態(tài)比圖1相對穩(wěn)定。圖形往往能夠給我們一個(gè)更直觀的數(shù)據(jù)展示，而往往通過這樣直觀的數(shù)據(jù)展示能夠讓我們了解設(shè)備的狀態(tài)。

3.3 假目標(biāo)分析軟件的應(yīng)用

2015年，上海地區(qū)發(fā)現(xiàn)在某一區(qū)域有大量丟點(diǎn)出現(xiàn)，由于沒有合適的工具觀察假目標(biāo)的情況，需要人員長時(shí)間的盯著屏幕觀察假目標(biāo)。根據(jù)需求開發(fā)后，假目標(biāo)軟件能夠針對一個(gè)錄像文件進(jìn)行分析，分析目標(biāo)在設(shè)定區(qū)域，間隔時(shí)間內(nèi)如果沒有再次出現(xiàn)目標(biāo)便判斷為丟點(diǎn)，隨后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析單一航班丟點(diǎn)的位置和總個(gè)數(shù)，分析該區(qū)域內(nèi)航班丟點(diǎn)的概率。通過該軟件，節(jié)省了日常維護(hù)人員的體力勞動，幫助了無線電干擾排查確定了大致的掉點(diǎn)位置范圍和頻繁出現(xiàn)的掉點(diǎn)區(qū)域，最后找出干擾源。

4 結(jié) 語

軟件設(shè)計(jì)對雷達(dá)維護(hù)工作至關(guān)重要，由于現(xiàn)有的航路逐漸復(fù)雜、航班量巨大，設(shè)備更新?lián)Q代速度加快，通過軟件監(jiān)控和分析能夠更好的幫助日常雷達(dá)維護(hù)工作的開展。通過軟件來監(jiān)控和分析的穩(wěn)定性更高、正確率更高，是雷達(dá)維護(hù)工作中較好的輔助工具。

現(xiàn)有的民航空管維護(hù)工作中，軟件開發(fā)部分的參與相對較少，和其他行業(yè)比較起來相對落后，作者亦希望通過本文呼吁更多從業(yè)者對此的關(guān)注和投入，為科技民航建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐頻頻.軟件產(chǎn)品線技術(shù)在雷達(dá)顯控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2007.

[2] 鄒紅，雍新芳，張瀟予.新一代天氣雷達(dá)年維護(hù)和重要性能參數(shù)測試方法[J].科技資訊，2014，（27）.