基于水面艦作戰系統的數據采集系統設計*

劉兆才　丁學文

(91388部隊92分隊　湛江　524022)

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基于水面艦作戰系統的數據采集系統設計*

劉兆才丁學文

(91388部隊92分隊湛江524022)

為滿足水面艦事后數據分析、態勢再現等需要，在現有的成熟的計算機技術基礎上，設計一套數據采集系統。系統涵蓋以太網數據采集、視頻采集、音頻采集，項目技術成熟度高、適用性強。

以太網; 視頻; 音頻; 數據采集

Class NumberTB56

1　引言

隨著海軍新型艦船裝備的快速列裝，現役水面艦的系統測試與訓練任務頻繁。以往的簡單數據記錄設備效率低下，數據處理較為復雜，為滿足任務事后數據處理要求，需要建立一套完備的數據采集系統。本文提出一種基于現役艦船作戰系統的數據采集系統，該系統可采集導航信息、時統信息、聲納目標信息、雷達目標信息、武器發控信息等，具有艦船作戰系統全要素的數據采集能力，能夠為水面艦試驗和訓練提供數據保障。

2　系統組成

2.1系統工作原理

訓練評估與系統測試所需數據一般來自三個部分，分別是網絡通道信息、顯控臺視頻信息、聲納音頻信息。數據采集系統亦對應的分為三部分：網絡通道數據采集、顯控臺視頻信息采集、聲納音頻信息采集。網絡通道采集的信息較為全面，并存儲為帶格式的文本文件，可直接參與數據處理。視頻信息作為關鍵操作和特殊數據的記錄，經過篩選參與數據處理。

圖1　系統總體布局與組成

2.2系統硬件組成

系統主要硬件包括：數據采集計算機、VGA信號分配器、視頻信息采集卡、以太網專用電纜、視頻轉接線纜、網絡交換機、音頻專用線纜。其中數據采集計算機采用輕便、靈活的加固式筆記本，同時省去了UPS。

2.3系統軟件組成

系統主要軟件包括：網絡數據采集軟件、專用網絡授時軟件和音視頻采集軟件。網絡數據采集軟件具有網絡對時功能，音視頻采集計算機通過專用網絡授時軟件進行授時。

3　技術分析

為全面采集所需信息，采用網絡數據采集和音視頻數據采集相結合的模式。系統采用便攜可靠的硬件配置，減少中間過程，有效降低故障率。如顯控臺具有顯示輸出接口，可進一步精簡掉VGA分配器。軟件模塊采用成熟的技術在Visual Studio下開發，開發周期短，易調試。利用授時軟件，所有數據采集計算機均可通過網絡同艦艇時統進行時間同步。

3.1網絡數據采集

網絡數據采集部分采用網絡偵聽技術進行抓包分析，按照各功能模塊的通信協議進行解析，同時按照約定格式將解析數據進行存儲。

圖2　網絡數據采集流程圖

硬件部分利用網絡交換機連接艦艇中央網絡交換機監控口，網絡數據采集計算機通過交換機將網絡信息截獲。

數據采集軟件在Windows操作系統上，使用Visual Studio開發。利用winpcap“嗅探”物理線路上的數據包，對抓包數據進行分析。不同類別信息來源IP地址不同,根據數據來源IP地址對數據進行分類，同一源IP地址的數據存入相同的數據記錄表。數據解析利用協議規定的標志位和數據長度進行數據類型判別，按照協議將格式轉換為文本文件，方便數據處理。數據類型判別語句如下：

If (data.nFlag==0x00 && data.iLen_con-tents==0x12)// 0x12數據長度

nType=RET_TYPE01; // 導航信息1

else if(data.nFlag==0x01 && data.iLen_contents==0x36)// 0x36數據長度

nType=RET_TYPE02;// 導航信息 2

軟件界面具有實時顯示功能與信息回放功能，界面劃分為信息類別區、詳細信息區和原碼區，選中某信息類別可查看相關詳細信息，軟件界面如圖3所示。

圖3　網絡數據采集軟件界面

3.2音視頻數據采集

視頻數據采集功能采用市場上成熟的視頻采集卡配合專用開發包，通過二次開發完成。接線部分采用 VGA 視頻分配器對源視頻信號進行分配，一路返回顯控臺，另一路輸入視頻采集卡，同時分配器還具有信號放大功能，避免信號衰減失真。視頻采集軟件設置界面如圖4所示。

圖4　 視頻數據采集軟件設置界面

音頻部分主要用于采集聲納音頻信息，通過數據采集軟件與聲納臺視頻信息同步。部分視頻采集代碼如下：

SetTextTo hFrame, BUFF, rcRect, textFont, textmode, systime, 24；

//將時間信息疊加到當前幀

SaveImageFile hFrame, filename1, imageseq, BUFF, 0, 1；

//將當前幀存儲到指定的文件

3.3數據采集計算機授時

因采集的艦艇數據對時間非常敏感，整套數據采集系統計算機都要做到與艦艇時統時間同步。所以為所有數據采集計算機設計了一套對時軟件，通過與艦艇上網絡連接，自動接收時統信息，并自動更新數據采集計算機時間。該軟件同樣用到了網絡“嗅探”，然后針對性的提取出時間信息，并自動更新電腦系統時間。部分軟件代碼如下：

CTime t;

t = CTime::GetCurrentTime();

sprintf(data.sTime,"%4d-%02d-%02d %2d:%2d:%2d",t.GetYear(),t.GetMonth(),t.GetDay(),t.GetHour(),t.GetMinute(),t.GetSecond());//顯示實時時間

Set_SysTime();//修改系統時間

4　結語

系統設計采用了成熟的網絡偵聽技術、視頻采集技術，配合網絡授時功能，極大地提高了數據采集效率，并使數據采集設備更為精簡。該系統建設周期短，適用性、維護性較好，能夠為部隊開展艦艇試驗鑒定、訓練效果評估、事后問題分析等提供全面的數據支撐。

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Design of Data Acquisition System Based on Warship Combat System

LIU ZhaocaiDING Xuewen

(Unit 92, No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang524022)

To meet the needs of warship data analysis and situation recurrence, a set of warship data acquisition system is designed based on the developed computer technology. The system functions include ethernet sniff, VGA video capturing, audio recording. Therefore the system is highly developed and quite applicable.

ethernet, video, audio, data acquisition

2016年4月17日,

2016年5月20日

劉兆才，男，助理工程師，研究方向：作戰系統、數據采集。丁學文，男，工程師，研究方向：作戰系統、數據采集。

TB56

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.10.026