練學(xué)輝

(海軍駐南京地區(qū)雷達系統(tǒng)軍事代表室，南京 210003)

0 引言

對雷達探測到的目標(biāo)進行歷史信息分析的前提是對雷達目標(biāo)信息進行實時的存儲，以及擁有高效的歷史信息查詢分析工具。雷達的工作時間越長，探測到的目標(biāo)越多，需要存儲的雷達信息也會越多。當(dāng)大量的雷達目標(biāo)信息存入數(shù)據(jù)庫中時，如何從數(shù)據(jù)庫中快速而有效地找到特定條件下的數(shù)據(jù)，就在于雷達目標(biāo)信息在數(shù)據(jù)庫中存儲的格式以及對應(yīng)于該格式的高效查詢方法的設(shè)計了。為了有效地對雷達目標(biāo)特性進行研究，要對大量的雷達目標(biāo)信息進行分析，如對雷達目標(biāo)信息進行排序、刪除、修改和統(tǒng)計等。

1 雷達目標(biāo)信息的存儲

雷達掃描一個周期，將探測到的雷達目標(biāo)信息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理程序中進行數(shù)據(jù)存儲時，因為網(wǎng)絡(luò)存在一些不穩(wěn)定因素可能會造成一定時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的不通暢，使得雷達目標(biāo)信息無法實時地存入數(shù)據(jù)庫中，所以要采用多線程［1］和數(shù)據(jù)緩存的方式來實現(xiàn)雷達目標(biāo)數(shù)據(jù)的實時接收和存儲。具體流程如圖1所示。

數(shù)據(jù)庫長時間連接失敗會導(dǎo)致雷達目標(biāo)信息緩存溢出。當(dāng)緩存達到一定的內(nèi)存容量的時候，將其清空，或者在必要的時候以文件的形式存入其他存儲介質(zhì)中，使得后續(xù)接收到的雷達目標(biāo)信息能正常進行存儲。

圖1 雷達目標(biāo)信息入庫流程

一般情況下，雷達的一個天線掃描周期內(nèi)雷達探測到的雷達目標(biāo)數(shù)遠小于該周期時間內(nèi)能存入數(shù)據(jù)庫的雷達目標(biāo)信息總量。雷達目標(biāo)信息入庫的效率一般為每秒能入500 到1000 條，而雷達一個周期內(nèi)獲取的目標(biāo)一般不超過200 批，即使算上正常情況下數(shù)據(jù)傳輸時網(wǎng)絡(luò)的延遲，在一個周期的時間內(nèi)將雷達目標(biāo)信息全部入庫是完全可行的。這樣，能影響雷達目標(biāo)信息入庫效率的主要有兩點:網(wǎng)絡(luò)延時與數(shù)據(jù)庫接口的穩(wěn)定性。網(wǎng)絡(luò)延時低，雷達目標(biāo)信息傳輸?shù)男示透撸瑪?shù)據(jù)庫接口穩(wěn)定則雷達目標(biāo)信息入庫速度快。反之，網(wǎng)絡(luò)延時高，雷達目標(biāo)信息傳輸?shù)男示偷停踔羴G包，數(shù)據(jù)庫接口不穩(wěn)定則雷達目標(biāo)信息入庫速度慢，甚至一段時間無法入庫。

為了提高雷達目標(biāo)信息入庫和查詢的效率，不宜將所有雷達目標(biāo)信息存入同一張表中，必須對雷達目標(biāo)信息表進行縱向切割［2］，即分成許多較小的表格，并給每張表格打上序號，例如TTarTable1、TTarTable2，依此類推。對每張表格要限定一定的記錄條數(shù)，條數(shù)過多會降低雷達目標(biāo)信息查詢的效率，條數(shù)過少則數(shù)據(jù)庫中表格數(shù)目過多，給數(shù)據(jù)庫的管理帶來不便。

要管理縱向切割后的雷達目標(biāo)信息表需新建一張表TTarTableIndex，對每張雷達目標(biāo)信息表的雷達目標(biāo)截獲時間最小值和最大值進行記錄。同時，為了將雷達目標(biāo)信息存入準(zhǔn)確的表格中，還需要建立一張表TTarTableInfo來記錄當(dāng)前存入數(shù)據(jù)庫中雷達目標(biāo)記錄的總量和當(dāng)前雷達目標(biāo)信息應(yīng)當(dāng)存入雷達目標(biāo)信息表的表名。

在存儲一條雷達目標(biāo)信息之前，讀取當(dāng)前應(yīng)當(dāng)存入雷達目標(biāo)信息表的表名以及雷達目標(biāo)記錄的總量，再將雷達目標(biāo)信息存入對應(yīng)的表格中，然后更新雷達信息記錄總量，并根據(jù)新的雷達信息記錄總量來判斷是否更新下一條雷達目標(biāo)信息記錄所要存入的雷達目標(biāo)信息表的表名，其流程如圖2所示。

圖2 雷達目標(biāo)信息表格管理流程

2 雷達目標(biāo)截獲時間的獲取

雷達前端硬件給出的雷達目標(biāo)截獲時間有時只是“hh∶mm∶ss”格式，即雷達目標(biāo)截獲時間只有時分秒，而沒有年月日。在進行雷達信息查詢的時候，沒有年月日意味著無法正確地查出在某一天的某段時間內(nèi)的雷達目標(biāo)信息。那么，只有在雷達目標(biāo)信息入庫時為雷達目標(biāo)的截獲時間添加年月日信息，改為“yyyy-MM-dd hh∶mm∶ss”格式。

雷達目標(biāo)信息從前端經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，再通過雷達目標(biāo)信息入庫程序多線程的數(shù)據(jù)處理，雷達目標(biāo)截獲時間和入庫時間往往有一定的延遲。如果給雷達目標(biāo)的截獲時間前面添加雷達目標(biāo)信息入庫時年月日信息的話，在雷達工作過午夜零點時可能存在雷達目標(biāo)入庫截獲時間的年月日比實際雷達目標(biāo)截獲時間多出一天的情況。比如，某雷達目標(biāo)的時間截獲時間是“2012-1-15 23∶59∶58”，而實際入庫時已到了“2012-1-16 00∶00∶03”，這時給雷達目標(biāo)的截獲時間添加年月日信息就成了2012-1-16 23∶59∶58”，比實際時間剛好多了一天。

要解決這個問題，就必須將雷達目標(biāo)的截獲時間與入庫時間進行比較，即將待入庫的雷達目標(biāo)信息中的截獲時間加上入庫時間的年月日，然后和當(dāng)前時間比較;如果前者比后者大上至少1h，說明待入庫的雷達目標(biāo)信息的實際截獲時間應(yīng)為添加了年月日后的截獲時間減去一天。圖3 給出了一條雷達目標(biāo)信息截獲時間的獲取過程。

在雷達目標(biāo)信息入庫的時候，一般是一個周期或者數(shù)個周期的雷達目標(biāo)信息一起入庫，而同一個周期的雷達目標(biāo)信息的截獲時間不一定是按照時間先后來排列的。因此，在所有待入庫的雷達目標(biāo)都獲取正確的截獲時間后，將其按照時間升序來排序，這樣雷達目標(biāo)信息表中的記錄也是時間升序的，從而便于對雷達目標(biāo)信息進行管理。

圖3 雷達目標(biāo)截獲時間獲取流程

3 雷達目標(biāo)信息的查詢

將大量的雷達目標(biāo)信息存入雷達目標(biāo)信息表中后，需要高效而準(zhǔn)確地從眾多的雷達目標(biāo)信息中提取滿足一定條件，如某一時間段中的某個頻段內(nèi)的雷達目標(biāo)信息，進而對提取出來的信息進行分析。

根據(jù)雷達目標(biāo)信息表的設(shè)計和雷達目標(biāo)信息入庫的特點，雷達信息表中的雷達目標(biāo)信息是按照截獲時間的先后來存儲的。雷達目標(biāo)信息表的管理表格TTarTableInfo中記錄有每張雷達目標(biāo)信息表第一條記錄和最后一條記錄中的雷達目標(biāo)截獲時間。因此，可以在查詢雷達目標(biāo)信息時，先從雷達目標(biāo)信息表的管理表格TTarTableInfo中提取滿足時間條件的雷達目標(biāo)信息表的表名，進而在對應(yīng)的表格中來查詢出滿足諸如頻段等條件的雷達目標(biāo)信息。TTarTableInfo中記錄的數(shù)據(jù)量遠小于每張雷達目標(biāo)信息所要存儲的數(shù)據(jù)量。先從該表中找到所需的數(shù)據(jù)表的名稱，能迅速地將查詢的范圍限定在一定范圍內(nèi)，從而提高了查詢的效率。雷達目標(biāo)信息表中的雷達目標(biāo)信息是嚴(yán)格按照雷達目標(biāo)的截獲時間先后來進行的，那么TTarTableInfo中的雷達目標(biāo)信息表信息也是按照時間先后來存儲的，從而保證了雷達目標(biāo)信息查詢結(jié)果的準(zhǔn)確性。圖4 示出了雷達目標(biāo)信息查詢的流程。

在查詢的時間段長度比較大時雷達目標(biāo)信息查詢的結(jié)果也比較多，在對查詢結(jié)果進行顯示時也會占用較多的計算機內(nèi)存和時間。這樣，就應(yīng)該對查詢結(jié)果進行有限顯示，即設(shè)定查詢和顯示記錄的條數(shù)，從而縮短雷達目標(biāo)信息查詢顯示的時間。

圖4 雷達目標(biāo)信息查詢流程

4 雷達目標(biāo)信息的分析

雷達目標(biāo)一般分為兩種，一種是主動雷達探測到的目標(biāo)，這種目標(biāo)的信息主要包括目標(biāo)的方位、距離、運動方向和運動速率，這里稱之為主動目標(biāo);另一種是被動雷達探測到的目標(biāo)，這種目標(biāo)的信息則主要包括目標(biāo)輻射源的載頻、重復(fù)周期、脈寬和脈內(nèi)調(diào)制類型，這里稱之為被動目標(biāo)。根據(jù)這兩種雷達目標(biāo)信息內(nèi)容的不同要分別進行分析。

對于主動目標(biāo)，將某個時間段內(nèi)的某個方位段中的所有目標(biāo)從數(shù)據(jù)庫中查詢并顯示出來，可以觀察出雷達目標(biāo)在該時間段中的運動特點。當(dāng)然，更直觀的方式是根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)合電子海圖回放出該時間段內(nèi)雷達目標(biāo)的運動軌跡，如圖5所示。

圖5 雷達主動目標(biāo)回放分析示意圖

對于被動目標(biāo)，除了有定位結(jié)果的目標(biāo)之外，是無法獲取其具體位置信息的，只能獲取該目標(biāo)所在方位，而不能得到該目標(biāo)的運動軌跡。但是，結(jié)合電子海圖，有時可以獲取目標(biāo)一些特殊的信息。比如，在目標(biāo)所在的某個方位上只有一個國家，就大致能判斷出該目標(biāo)的所屬國家了。對于有定位結(jié)果的被動目標(biāo)，雖然不能判斷出該目標(biāo)的運動速率，但是根據(jù)其定位點可以進行目標(biāo)軌跡的擬合，從而粗略地獲取其運動的特點，同時還能根據(jù)目標(biāo)的載頻、重復(fù)周期和脈寬來判斷該目標(biāo)的輻射源特性。將一系列輻射源的參數(shù)進行方差、均方根計算等數(shù)據(jù)分析，可以判斷被動目標(biāo)參數(shù)的相關(guān)特性。比如，在分析某一批滿足一定條件的被動目標(biāo)信息時，將某些不符合分析者其他要求的被動目標(biāo)刪除，進而對剩余的被動目標(biāo)信息進行統(tǒng)計，得到被動目標(biāo)載頻頻段、重復(fù)周期及脈寬等的特點。這種統(tǒng)計在分析復(fù)雜的信號時尤其必要。

5 結(jié)束語

通過實際工程中的應(yīng)用，證明這種對雷達目標(biāo)信息的存儲與查詢分析技術(shù)是行之有效的。當(dāng)然，隨著信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達目標(biāo)信息的復(fù)雜性會越來越高，復(fù)雜信號的存儲和查詢也會更加困難，分析技術(shù)必須不斷地改進來適應(yīng)處理雷達目標(biāo)信息的要求。

［1］Gary J.Bronson.C++程序開發(fā)與設(shè)計［M］.北京:人民郵電出版社，2000.

［2］李香敏.SQL Server 2000 編程員指南［M］.北京:希望電子出版社，2000.