基于數據庫的相控陣雷達數據組織與管理

王建富，汪 中，鈕俊清

(1.中國電子科技集團公司第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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基于數據庫的相控陣雷達數據組織與管理

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)

數據的優化存儲、高效管理和深入分析對于雷達系統性能的提高有著積極的影響。針對相控陣雷達數據的管理，提出一種以數據庫為核心的相控陣雷達數據組織與管理方法，將數據的組織管理分為網絡數據收發模塊、本地數據錄入模塊，數據統計分析模塊和數據庫管理維護模塊4個部分。4個模塊依托于數據庫，彼此之間沒有依賴關系，能夠獨立發揮作用，既有利于功能的模塊化開發，又便于數據的管理。

數據庫；數據組織管理；相控陣雷達

0 引 言

隨著觀測對象的多樣化、任務需求的增加和數字技術的進步，相控陣雷達技術迅速發展，并在各類國防預警探測裝備中廣泛應用，已成為現代雷達技術的主要發展方向[1-2]。

相對于傳統雷達，當今相控陣雷達技術在探測能力、跟蹤能力及自適應工作方式等方面有著巨大的優勢，甚至能夠滿足復雜環境下的生存和工作能力需要。但是任務的復雜性、觀測目標的多樣性使雷達數據的可靠性受到巨大影響，尤其在惡劣的環境下，雷達系統功能的穩定性受到嚴峻的挑戰，可靠性有待加強。此外隨著任務需求的提高，雷達工作期間產生大量的相關數據，而如何從各類數據中挖掘出有效的可靠信息，進而準確分析系統的工作狀態、獲取探測任務執行的成敗，需要有效的數據組織與管理。

本文針對相控陣雷達數據存儲管理的問題，提出一種基于數據庫的相控陣雷達數據組織與管理方法，依托于數據庫，分別設計了4個模塊：網絡數據收發模塊，本地數據錄入模塊，數據統計分析模塊和數據庫管理維護模塊，以實現雷達數據的高效組織和管理。

1 背景知識介紹

1.1 數據庫技術

數據庫管理系統作為一個功能強大的數據管理系統，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。在工程應用中，數據庫最直觀的優勢體現在:處理的數據容量大，數據處理速度快；同時更兼備獨立的硬件環境、強大的事物并發處理能力、更好的安全性和完整控制等特點[3-4]。

1.2 相控陣雷達的數據

雷達工作過程中產生的大量中間數據、量測數據，以及各類系統狀態參數和不同的目標參數，都需要存儲。 其中包含的數據涉及[5]：

(1) 雷達系統相關的狀態參數如雷達開機時間、各個軟件配置項的工作狀態、數字陣列組件(DAM)的狀態、電源狀態等；

(2) 任務執行相關數據：波束請求數據、原始點跡數據、航跡處理數據等；

(3) 各類目標運動數據：如巡航導彈、戰斗機等武器平臺類目標、地面軍事設施和軍事基礎等遠距離地面/海面目標，衛星等遠程空間目標。

雷達產生的數據一方面能夠反映當前任務的執行情況，通過進一步有效的數據分析能夠為運動目標的軌跡分析和預測提供依據；另一方面可以反映雷達系統的性能變化。通過相關歷史數據分析可以發現各分系統的缺陷和不足，以便進一步完善雷達系統，提高雷達性能。

2 相控陣雷達數據組織與管理

本文提出的相控陣雷達數據組織與管理方法，以數據庫作為核心部分，將整個系統分為4個彼此獨立的功能模塊：網絡數據收發模塊，本地數據錄入模塊，數據統計分析模塊和數據庫管理維護模塊。其關系如圖1所示。

整個數據庫系統工作方式如下：根據工作需要，本地數據錄入模塊將本地解算的星歷數據[6]、離線下載精軌數據、目標模擬器生成的模擬目標點位數據等導入數據庫；在雷達工作期間通過網絡數據收發模塊與雷達其他系統交互獲取數據導入數據庫；根據雷達其他系統的需要，通過網絡數據收發模塊從數據庫取出相關數據并對外發送；此外數據統計分析模塊提供了各類故障診斷和分析功能，以及雷達性能參數的統計和查詢工作；數據庫管理維護模塊是對數據庫本身的操作和維護。

2.1 本地數據錄入模塊

本地數據錄入模塊是數據庫存儲數據的主要來源。數據庫系統在承擔數據存儲任務的同時，還需參與到整個雷達系統運行中。比如在日常空間目標探測中，根據需要，通過解算程序解算并提供必要的空間目標引導信息；模擬狀態下目標模擬器生成的導彈、飛機等目標的點位信息也需通過本地數據錄入模塊導入數據庫；由于目標信息的變化，本地數據錄入模塊需要不定期更新相關的場景信息；此外，通過網絡下載的用于雷達標校計算的相關精軌數據也可通過該模塊存入數據庫中，以備需要時使用。

2.2 網絡數據收發模塊

通過網絡接收雷達其他分系統提供的雷達狀態數據和執行任務產生的數據是數據庫中數據的另外一個重要來源。通過這些數據不僅能夠獲取雷達系統的性能信息，也能得到相關任務執行的狀況。網絡數據收發模塊實現了數據庫系統與雷達其他分系統之間的通信，該模塊既能夠接收并存儲來自外部的數據，又能夠按照不同的工作模式和外部需要，向外發送引導數據、監控任務數據、模擬目標數據以及雷達開機時間等其他統計數據。

2.3 數據統計分析模塊

該模塊對于雷達系統性能的提升、功能的完善、故障的發現和解決至關重要。例如根據DAM狀態相關數據，通過統計分析可以得到任意一段時期內DAM相關的時鐘故障、光模塊故障、光纖傳輸故障以及DAM的溫度分布和現場可編程門陣列(FPGA)溫度分布情況等；同理，根據發射接收電源的相關數據，可以得到任意時間任意電源的過壓、過流、欠壓等故障信息，從而可以進一步了解雷達系統的工作狀況，實現系統性能的維護；此外，根據波束調度信息、航跡處理數據可以分析任意一批或者多批任務的執行狀況，有利于提高雷達的探測功能；對應標校用衛星，通過對比原始量測點跡和相應的精軌數據，可以分析雷達系統的誤差和測量精度[7]。

2.4 數據庫管理與維護模塊

該模塊是整個數據庫系統能夠高效穩定工作的重要保障，其獨立于雷達系統的功能，是對數據庫本身的操作和維護，實現表的增刪改、數據的插入查詢等數據庫基本操作功能，具體如表1所示。

表1 數據庫管理維護模塊基本功能

3 結束語

相控制雷達已成為目前國防建設中不可或缺的一類防御性裝備[8]，其性能的提高、功能的增強離不開高效的數據管理和維護。本文以數據庫為核心，提出一種相控陣雷達數據組織與管理方法，將整個數據組織管理系統分為4個獨立的功能模塊。通過本地數據錄入模塊錄入本地生成的數據和離線數據，通過網絡報文收發模塊獲取外部數據并與外部系統進行數據交互，通過數據統計分析模塊進行數據統計和信息挖掘，分析雷達系統的狀態和性能狀況；最后通過數據庫管理和維護模塊實現數據組織管理系統的優化。本文提出的方法既利用了數據庫管理系統存儲量大、數據處理快的優勢，又通過合理的功能劃分、模塊設計，使得整個數據管理系統能夠高效工作。

[1] 陳忠先.相控陣雷達的發展與前景[J].現代電子，1995(3)：1-6.

[2] 羅敏.多功能相控陣雷達發展現狀及趨勢[J].現代雷達，2011，33(9):17-22.

[3] 史少維，劉云廣.基于Oracle 遙感影像庫的構建與實現[J].城市勘測，2013(2):17-22．

[4] 竇鳳云.基于Oracle數據庫的海量空間信息系統的優化[D].天津：天津大學，2005.

[5] 張光義，趙玉潔.相控陣雷達技術[M].北京：電子工業出版社，2015.

[6] 張占月，徐艷麗，曾國強.基于STK的航天任務仿真方案分析[J].裝備指揮技術學院學報，2006，17(1):48-51.

[7] 郭佳意，鈕俊清.雷達衛星標校的工程實現研究[J].空軍預警學報，2014,28(3)：165-167.

[8] 謝建華.相控陣雷達技術及其在防空系統中的應用[J].戰術導彈技術，2001(1):48-51.

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