基于數據庫技術的裝備精度數據誤差匹配分析系統研究

劉 欣 ，張則劍 ，劉 勐

（1.91550部隊42分隊，大連 116023;2.大連理工大學，大連116023）

1 引言

在各類任務保障過程中，會產生大量的測量數據和精度分析數據，數據量巨大、數據分析效率低；人員流動性大、人為因素多、數據分析結果不夠準確等諸多客觀因素，導致在裝備精度數據誤差分析方面存在一定的薄弱環節，如何定性、定量的分析超差數據中各項誤差源匹配成為裝備精度分析亟需解決的技術難題[1]。因此，有必要研制一套裝備精度數據誤差匹配與分析系統。

現提出一種基于數據庫的裝備精度數據誤差匹配分析設計思路，將各型裝備狀態與測量數據有機的聯系起來，利用數據庫技術處理信息數據迅速、準確、直觀等優勢，提高數據使用及數據管理的效率和質量。綜合分析歷史數據建立各型裝備的誤差模型，利用軟件系統的逐步引導與交互處理等方式完成裝備精度分析工作，規范精度數據分析過程，做到便捷分析海量精度數據、智能匹配超差數據誤差源及精確計算誤差源的影響值，找出影響裝備精度的軟、硬件方面存在的問題，作為調整和改進測量裝備的依據，提高了裝備的保障能力，推動精度數據分析的標準化過程，取得了良好的效果[2-3]。

2 系統設計

2.1 硬件系統

精度數據誤差匹配分析系統硬件系統為一個獨立的局域網，主要由1臺數據服務器，多臺數據處理終端，1臺網絡打印機，1臺智能交換機，1組10T的磁盤陣列組成，為軟件系統的運行提供平臺。數據服務器主要負責各種數據的存儲和管理，并處理客戶端的數據請求，配合終端完成各種數據的錄入、編輯、瀏覽及檢索等工作。數據處理終端用于精度數據誤差匹配分析工作和系統管理工作，各終端是地位相同的作業平臺，通過執行不同裝備的系統請求而完成不同裝備的系統管理和數據分析處理任務[3]。硬件系統結構如圖1所示。

圖1 硬件系統結構圖

2.2 軟件系統

精度數據誤差匹配分析系統的軟件系統主要分為誤差源匹配分析數據庫和誤差源匹配分析軟件系統兩大部分，其整體結構如圖2所示。

圖2 軟件系統結構框圖

誤差源匹配分析數據庫部署于數據服務器上，主要負責基準數據、精度數據、裝備標定數據、測量數據、不同裝備的誤差模型、數據分解模型、誤差源匹配分析結果、測控裝備信息、任務信息、大地測量信息等數據的存儲與管理，為整個軟件系統提供底層數據支持；根據用戶設定執行備份、清理數據等功能，對基礎信息進行錄入、刪除、修改、查詢、統計、輸出等。

誤差源匹配分析軟件系統部署于數據分析終端上，由數據分析與誤差匹配分系統、結果輸出分系統、系統管理分系統三部分組成。

數據分析與誤差匹配分系統，主要由初始設定、數據導入、精度數據分解、精度數據超差判定、誤差源匹配分析、匹配分析結果存儲等功能模塊組成。完成用戶初始條件設置、原始數據導入、精度數據分解、誤差統計、超差判定、誤差源匹配分析、匹配分析結果存儲等。

結果輸出分系統，主要由查詢條件設定、匹配分析結果查詢與輸出等功能模塊組成。可以根據需求提供匹配分析結果查詢、報表生成的服務，包括精度異常時間段、導致異常的誤差項、計算結果、匹配度等內容。

系統管理模塊，實現軟件系統的運行配置，負責用戶管理、權限管理、日志管理、系統參數管理等功能。

根據系統功能的定義及分層架構應用程序設計思想，精度數據誤差匹配與分析系統采用分層設計，在邏輯上劃分為表現層、業務邏輯層、數據訪問層、實體層和數據存儲與管理層五個層次，各層之間采用松散的分層架構模式[4-5]。軟件系統邏輯架構如圖3所示。

圖3 軟件系統邏輯架構圖

3 主要進步點

3.1 實現了裝備精度數據誤差分析規范化、標準化的工作流程

歷次任務過程中均會產生大量測量數據，每型裝備的誤差源多達幾十種，要從中找出影響裝備精度的誤差源，因數據量巨大，人工量化困難，一次任務的數據分析往往需花費10天甚至更長的時間，效率較低。通過精度數據誤差匹配與分析系統軟件的逐步引導與交互處理，借助良好的人機交互界面，用戶可根據設置的初始條件，完成原始數據導入，由數據分解模塊進行誤差分解，對分解后的數據進行誤差統計。若該段數據滿足指標要求，可選擇繼續匹配新的分析段落或退出；若該段數據超差，在數據庫現有誤差源列表中選擇已有誤差源進行匹配，將消除誤差后的各項統計結果及裝備實際工作狀態等信息進行綜合比較分析，判斷誤差源是否匹配。若匹配成功，將消除誤差后的精度數據分解結果轉入超差判斷模塊繼續分析，若仍超差，則在此基礎上繼續匹配誤差源直至滿足指標要求。誤差源匹配結束后將分析結果保存到數據庫中，供結果輸出分系統調用。若匹配不成功，重新選擇誤差源進行匹配分析。若現有誤差源模型均匹配不上，需經人工分析后建立新的誤差源模型加入數據庫，供后續分析使用。誤差分析過程中，用戶可根據情況隨時調整當前分析段落。裝備誤差匹配分析工作流程如圖4所示。

圖4 裝備誤差匹配分析工作流程

該系統實現了裝備精度誤差的規范化、定量化分析流程，能方便快捷地分析海量精度數據、智能匹配超差數據的誤差源、精確計算誤差源的影響值，提高了數據分析的質量和效率[6-7]。

3.2 提高了數據的管理能力

為了完整保存裝備數據信息，方便用戶查詢及后續分析評定，創建了數據庫系統。在服務器上運行的數據庫系統負責相關各類數據的存儲和統一管理，消除數據冗余，維護數據一致性完整性，實現數據共享，保障數據安全。后臺數據庫采用Oracle客戶機/服務器關系數據庫管理系統，具有高性能的海量數據存儲和管理能力，具有基于多線程結構的并行數據庫內核，能夠發揮附加處理器的優勢，能夠支持對稱多處理技術，具有很高的安全性。數據庫存儲用于精度數據分析軟件相關的各類數據，為誤差匹配分析系統提供必要數據支撐[8-9]。系統邏輯E-R結構圖如圖5所示。通過構建基于數據庫的誤差匹配分析系統，方便了裝備數據的存儲、查詢、管理和維護，有效地降低工作人員的勞動強度，提高了數據管理能力。

圖5 系統邏輯E-R結構圖

3.3 建立了基于裝備誤差模型的精度數據誤差分析方法

在任務保障過程中，技術人員需要根據事后數據處理結果判斷裝備精度和技術狀態是否滿足技術指標要求。在以往分析中，一方面只能通過測量數據對裝備可能存在的不穩定因素進行定性分析，缺乏對誤差源的定量分析，不能精確計算誤差源具體影響；另一方面，人為因素影響大，人員的技術水平和對裝備狀態的把握造成對誤差源判斷不夠客觀，一旦誤差源定位不準或不全，也就錯失了改進裝備的最佳時機；另外人員流動性大，新接手人員受工作時間限制，無法充分繼承前人的經驗，不利于技術可持續發展。基于裝備誤差模型的精度數據誤差分析方法，通過深入研究誤差產生關聯環節，根據工程經驗積累，對歷史精度數據進行深度挖掘，建立了較為完善的裝備誤差模型庫，能夠全面準確地找出影響裝備精度的誤差源，切實消除人為因素影響，為調整和改進裝備性能提供依據，提高了裝備保障能力[10]。考慮到裝備誤差模型的復雜性，方便在使用過程中不斷豐富和完善，每一個裝備模型以獨立動態庫的形式存在。

4 結束語

裝備精度數據誤差匹配分析系統采用網絡技術、數據庫技術、先進數據處理方法等，解決了裝備誤差模型建立、誤差匹配方法等技術難題，實現了裝備精度分析工作由傳統專家經驗、定性分析模式向智能、定量分析模式的轉變，推動數據定量化分析的標準化過程，切實提高了裝備綜合保障能力和信息化管理水平。該系統性能可靠、操作界面友好，使用維護簡單方便，軟件設計、接口標準化，方便系統擴展。目前該系統在精度評估和裝備技術狀態認證中得到應用，且效果很好。

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