雷達系統中狀態監控軟件的研究與設計

王 麗，李 璐，趙浩然

（四川九洲空管科技有限責任公司，四川 綿陽 621000）

雷達主要應用于地面、空中、海上和太空，主要用來對各處目標進行探測、定位和跟蹤，還可用作導航工具。隨著時間的推移和雷達技術不斷發展，各型不同用途的雷達被相繼研制，在軍事和民用方面都發揮出巨大的作用。

雷達系統由很多設備組成，一般包含有天線、發射機、接收機、信號處理機和終端設備等。而且雷達系統大多安裝在無人值守的地區，長時間無間斷運行，因此，單純依靠人工對雷達的工作狀態進行全面實時的監控是不可能的，必須要具有針對性的狀態監控系統實現對系統設備的監視和控制。與此同時，隨著雷達電子產品的廣泛應用，對雷達工作狀態數據的實時采集、報警信息的自動觸發也提供了可能。

雖然雷達系統中可能存在設備不同接口不同的情況，但監控系統的硬件設備大多由相應功能的傳感器、數據采集器、數據處理器和監控終端計算機組成。監控終端一般采用通用計算機，目前，市場上的通用計算機發展迅速，其內存、硬盤已能滿足監控系統的需求，而狀態監控軟件駐留在監控終端中，作為用戶與設備間的人機交互接口，實現狀態監視和控制的業務功能。

1 系統概述

本文以二次雷達系統作為參考系統，對二次雷達系統進行研究，并對其進行狀態監視控制功能的設計開發工作。二次雷達系統組成如圖1所示，由天饋系統、詢問分機、控制分機、切換分機、網絡傳輸設備、監控維護終端組成。

狀態監控系統由傳感器、數據采集器、數據處理器、數據傳輸設備及數據存儲服務器、監控終端組成，如圖2所示。其中，不同設備的傳感器類型不同，數據采集器收集傳感器采集的數據并將之轉換為計算機能識別的數字信號，數據處理器將采集數據進行處理并進行上傳或將控制信息發送至相應設備。傳感器、數據采集器、數據處理器均安放在雷達設備場地內，由數據傳輸設備將有效的數據傳輸至控制間，設備監控間內由監控終端和數據存儲服務器實現數據的存儲和雷達系統監控的人機交互。

圖1 二次雷達系統組成圖

圖2 監控系統組成

2 軟硬件平臺

2.1 硬件平臺

狀態監控軟件駐留在監控終端中，監控終端采用常規通用計算機，由計算機實現與外部傳輸設備的物理連接，而數據存儲服務器實現大量監視數據的存儲，并實現日志等信息的存儲。

監控終端的硬件配置在滿足日常使用需求的基礎上更優更好，比如內存最低配置4G、網卡2路、硬盤500 G以上等，硬件資源應留夠足夠的余量，以滿足監控的實時操作。

2.2 軟件平臺

狀態監控軟件平臺如下：系統為Windows系統，軟件代碼編輯為QT，軟件編譯調試工具為Microsoft Visual Studio 2010。

3 軟件需求分析

3.1 功能需求

狀態監控軟件為雷達系統監視控制提供人機交互，需要實現系統狀態的監視、控制功能，也可提供設備參數的配置功能，包括對天線分機、雷達主機內各分機和各設備的監視控制，并可提供操作日志、狀態日志的管理，實現用戶權限管理等操作。狀態監控軟件功能如圖3所示。

圖 3 狀態監控軟件功能模塊

3.2 界面需求

狀態監控軟件界面要求直觀、美觀、易操作。狀態監控軟件界面包含的項目有標題欄、菜單欄、工具欄、日志顯示區、主顯區、狀態欄等，每個區可根據用戶設置選擇是否顯示，主顯區是必顯項，監控軟件界面可進行全屏顯示。

3.3 性能需求

監控終端及監控軟件能長時間可靠、穩定工作，平臺MTBF（無故障持續工作時間）大于10 000 h；CPU 在忙時的利用率均值不超過70%；內存在忙時的使用率均值不超過70%；告警發生到顯示在軟件界面時間要求在3 s內；對歷史監控數據，保留30 d；對于重要的歷史數據，應當進行數據備份，備份的時間間隔為每月1次，保留最新的1份。

3.4 接口需求

監控終端與外部設備連接方式采用網絡連接，串口設備需要使用轉換設備將之轉換為網口?？紤]到狀態監控軟件要求穩定、可靠的數據傳輸，采用TCP/IP協議作為軟件的網絡傳輸層協議，并使用socket技術實現數據的傳輸。這是因為利用了基于TCP/IP的socket通信編程接口編寫程序，其目的是在TCP/IP所組建網絡的不同機器之間利用客戶/服務器模式建立通信連接。

4 軟件功能模塊設計

4.1 用戶管理

用戶管理包括用戶登錄和用戶配置。用戶登錄通過用戶名與密碼認證方式登錄，軟件自動配置與其權限匹配的界面；用戶配置實現用戶的配置管理，包括添加、編輯、刪除用戶信息，用戶分組包括管理員、操作員等，其中，操作員具備個人資料管理、設備狀態控制、故障日志查詢、設備狀態查看等功能，管理員除具備操作員的操作外，還可具備用戶添加、用戶編輯、用戶刪除的功能。

4.2 日志管理

日志管理主要是對用戶操作、設備狀態、故障等日志管理，包括日志存儲、日志查詢、日志導出、日志刪除等功能。所有的操作信息以列表的形式顯示在表格中，并可以通過點擊按鈕查詢不同日期、不同設備的、不同類型的日志內容，并可以將日志保存為PDF文檔，日志定期進行刪除，重要日志信息和重要歷史數據將定期進行備份。

4.3 各分機、設備的狀態監視

狀態監視模塊接收、分析系統各分機、各設備的當前運行狀態信息，并通過圖形、文字形式顯示各設備的狀態，以供用戶觀察、判斷。狀態監控軟件的主顯區以方框形式添加分機、設備，并按系統、分機、設備進行分級顯示，以顏色區分不同狀態，并可查看設備的相關參數，參數值以表格的形式顯示。

4.4 各分機、設備的狀態控制

狀態控制模塊實現雷達系統設備的狀態控制功能，通過用戶對軟件操作將用戶命令轉換成控制數據下發給雷達設備。狀態控制模塊根據系統、設備的不同需求形成不同功能的控制模塊，主要包括電源控制、模式控制、發射控制、天線掃描控制、轉速控制、主備切換控制等功能，控制在界面上以按鈕形式存在，通過按鈕的點擊觸發命令的下發。

4.5 數據庫

狀態監控軟件需要使用到的數據庫包括用戶數據庫和日志數據庫，數據庫可采用Sqlite或mysql等，QT平臺具有與數據庫之間的函數接口，可直接通過調用函數實現數據庫數據的讀寫操作。用戶數據庫所包含的列表項有用戶名、密碼、用戶權限組、提示、登錄時間、創建時間等，日志數據庫包含的項有分機、模塊、內容、發生時間等信息。

5 結束語

在對二次雷達系統和相應的監控系統研究的基礎上，本文介紹了二次雷達監控系統的組成，對二次雷達系統的狀態監控軟件的功能、性能、接口等進行了需求分析，并且對監控軟件各功能模塊進行了研究設計。本文針對二次雷達系統設計的狀態監控軟件，經過開發實現、系統測試驗證證實，軟件穩定、可靠，能有效地對系統、各設備進行監視和控制。未來的工作中，可在此基礎上進行更深一步的拓展，對關鍵點或通用化進行更多的研究。

［1］丁鷺飛，耿富錄.雷達原理［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2002.

［2］曹威伍.天氣雷達及探空雷達工作狀態監控系統設計與開發［D］.成都：電子科技大學，2014.

［3］姜文平，譚暉.基于TCP/IP的SOCKET接口實現網絡通信［D］.湖北：湖北省郵電科學研究院，1998.