劉升護(hù)等

摘 要： 為滿足多架飛機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求，對(duì)實(shí)時(shí)遙測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了研究，使用VC++開(kāi)發(fā)工具以及MapX控件，開(kāi)發(fā)了基于多目標(biāo)的飛行電子地圖軟件。軟件采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并應(yīng)用MapX控件對(duì)Maplnfo地理信息系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。軟件能顯示多架飛機(jī)的位置信息、實(shí)時(shí)飛行軌跡和導(dǎo)航參數(shù)，使地面指揮員和監(jiān)控人員能夠同時(shí)地掌握所有飛行器的飛行狀態(tài)，增強(qiáng)了導(dǎo)航信息的可讀性和可視效果，滿足了多目標(biāo)綜合監(jiān)控的需求，對(duì)以后的型號(hào)試飛任務(wù)起到了積極的作用。

關(guān)鍵字： MapX； 多目標(biāo)電子地圖； 航跡信息顯示； 實(shí)時(shí)遙測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TN962?34； TP302 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）12?0094?04

隨著多目標(biāo)綜合監(jiān)控技術(shù)在飛行試驗(yàn)中的應(yīng)用，多目標(biāo)飛行電子地圖也成為飛行試驗(yàn)的重要監(jiān)控工具。傳統(tǒng)的基于單目標(biāo)的電子地圖，僅能顯示一架飛機(jī)，難以使地面指揮員全面地了解機(jī)場(chǎng)的整體飛行的狀態(tài)。本文以MapX控件為基礎(chǔ)，利用面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言VC++，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)飛行電子地圖的服務(wù)器端和客戶端軟件。該地圖除具有常規(guī)功能外，還可以實(shí)現(xiàn)位置信息、航跡顯示及導(dǎo)航參數(shù)的顯示。此外，軟件通過(guò)飛機(jī)的位置和接收其遙測(cè)數(shù)據(jù)的天線位置，計(jì)算出飛機(jī)相對(duì)遙測(cè)天線的水平和垂直角度，并實(shí)時(shí)顯示在地圖上，方便遙測(cè)人員更好的跟蹤天線，保證了遙測(cè)信號(hào)的質(zhì)量。MapX是MapInfo公司向用戶提供的具有強(qiáng)大地圖分析功能的ActiveX控件產(chǎn)品。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以選用自己最熟悉的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，易于將地圖功能嵌入到應(yīng)用中，并且可以脫離MapInfo的軟件平臺(tái)運(yùn)行。利用MapX能夠簡(jiǎn)單快速地在應(yīng)用中嵌入地圖功能。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 服務(wù)器端設(shè)計(jì)

多目標(biāo)電子地圖接收網(wǎng)絡(luò)多流數(shù)據(jù)，因此它的設(shè)計(jì)不僅包含軟件本身的設(shè)計(jì)，也應(yīng)包含其數(shù)據(jù)來(lái)源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，即服務(wù)器端的設(shè)計(jì)。在飛行試驗(yàn)中，通常在飛機(jī)上加裝遙測(cè)天線用來(lái)發(fā)射無(wú)線遙測(cè)信號(hào)，將機(jī)載實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?。地面遙測(cè)接收機(jī)接收無(wú)線遙測(cè)信號(hào)，將其解調(diào)后送往實(shí)時(shí)處理服務(wù)器，服務(wù)器經(jīng)過(guò)處理送往客戶端，這時(shí)監(jiān)控人員就可以通過(guò)客戶端裝置實(shí)時(shí)觀察飛機(jī)性能、位置等信息。因此飛行試驗(yàn)實(shí)時(shí)遙測(cè)系統(tǒng)通?？煞譃闄C(jī)載數(shù)據(jù)發(fā)送、地面遙測(cè)接收機(jī)、前端實(shí)時(shí)服務(wù)器和實(shí)時(shí)顯示客戶端4部分。系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸如圖1所示。

因此多目標(biāo)電子地圖的設(shè)計(jì)有如圖2所示的兩種設(shè)計(jì)思路：

（1） 通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)程序從客戶端接收數(shù)據(jù)并以組播的形式轉(zhuǎn)發(fā)給電子地圖；

（2） 在實(shí)時(shí)處理服務(wù)器里加入基本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，每當(dāng)服務(wù)器軟件開(kāi)啟以后就自動(dòng)將地圖所需的參數(shù)以組播的形式轉(zhuǎn)發(fā)給地圖。

方法（1）采用中間轉(zhuǎn)發(fā)程序?qū)崿F(xiàn)連接實(shí)時(shí)處理服務(wù)器和電子地圖，優(yōu)點(diǎn)是使電子地圖系統(tǒng)脫離原有的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，為以后更優(yōu)化帶來(lái)了方便，缺點(diǎn)是每架飛機(jī)都需要一臺(tái)電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，并且中轉(zhuǎn)程序需人為啟動(dòng)，增加出錯(cuò)的概率。方法（2）采用內(nèi)嵌到服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以有效地提高工作效率，只需要一次性配置好轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)置，以后只需要打開(kāi)服務(wù)器軟件，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，避免人為的出錯(cuò)；缺點(diǎn)是地圖系統(tǒng)依賴實(shí)時(shí)服務(wù)器，為以后的優(yōu)化設(shè)計(jì)增加少許麻煩。

由于實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)系統(tǒng)的安全可靠有著嚴(yán)格的要求，因此選用第二種方法進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。

1.2 客戶端（電子地圖）設(shè)計(jì)

軟件采用MapX組件與面向?qū)ο罂梢暬幊陶Z(yǔ)言VC++集成的二次開(kāi)發(fā)模式，根據(jù)實(shí)時(shí)飛行監(jiān)控特點(diǎn)，軟件應(yīng)該考慮到以下幾點(diǎn)：

（1） 具備基本的地圖操作。包括放大、縮小、居中、漫游、平移、點(diǎn)選圖元等MapX自帶功能以及測(cè)距、飛機(jī)中心點(diǎn)和繪制飛行半徑等功能。

（2） 可選的飛行軌跡。由于多架飛機(jī)同時(shí)飛行，如果顯示每架飛機(jī)的完全軌跡則會(huì)顯得地圖太亂，并且我們并不是很關(guān)注飛機(jī)的整個(gè)軌跡，有時(shí)只關(guān)注飛機(jī)在最近幾分鐘內(nèi)的這一段軌跡。因此，地圖默認(rèn)只顯示飛機(jī)近一段時(shí)間的軌跡，即部分軌跡。但依然保存完整軌跡數(shù)據(jù)，用戶可在菜單上通過(guò)選擇飛機(jī)軌跡顯示模式來(lái)顯示完整軌跡。

（3） 隱藏不關(guān)注的飛機(jī)。并不是所有飛機(jī)都值得去關(guān)注，隱藏不關(guān)注的飛機(jī)可以使監(jiān)控人員避免受到不必要的干擾。

（4） 顯示飛行的基本參數(shù)。結(jié)合飛機(jī)的基本參數(shù)信息可以更好地了解飛行的狀態(tài)。

軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方式。軟件功能模塊如圖3所示。程序總體流程框架圖如圖4所示。其中定時(shí)器模塊是軟件的重點(diǎn)，主要完成地圖的顯示。

1.3 接口設(shè)計(jì)

機(jī)載數(shù)據(jù)通過(guò)遙測(cè)天線傳入地面接收系統(tǒng)，再由地面數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。電子地圖通過(guò)接收網(wǎng)絡(luò)上多流數(shù)據(jù)包，根據(jù)其中飛機(jī)號(hào)不同來(lái)提取信息，然后將相應(yīng)飛機(jī)位置信息和參數(shù)信息顯示在地圖上。如圖5所示，多流數(shù)據(jù)包包含同步字、總字長(zhǎng)、飛機(jī)編號(hào)、處理系統(tǒng)類型、數(shù)據(jù)類型、時(shí)間字和基本飛行信息，如經(jīng)緯度、高度、速度、航向角、橫滾角、俯仰角和剩余油量等。

2 軟件實(shí)現(xiàn)

2.1 地圖的顯示

在VC環(huán)境下集成MapX開(kāi)發(fā)電子地圖軟件是將MapX作為控件插入到應(yīng)用程序中，然后通過(guò)設(shè)置其屬性和調(diào)用其方法，響應(yīng)其事件來(lái)實(shí)現(xiàn)的[1?4]。

2.2 飛機(jī)的顯示

飛機(jī)顯示主要顯示飛機(jī)位置、基本飛行參數(shù)和飛行軌跡。軟件采用創(chuàng)建動(dòng)態(tài)圖層的方式，將表示飛機(jī)的符號(hào)圖元、標(biāo)簽和飛行軌跡置于單獨(dú)的一個(gè)圖層中，通過(guò)SetTimer（）函數(shù)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，并利用MapX的動(dòng)態(tài)圖層，快速刷新顯示飛機(jī)定位信息。圖6所示是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)顯示的程序框圖，該模塊采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。處理步驟如下：

（1） 判斷飛機(jī)號(hào)是否為零。在飛行過(guò)程中飛機(jī)落地后就會(huì)停止發(fā)送遙測(cè)信號(hào)，這時(shí)軟件將該飛機(jī)的飛機(jī)號(hào)置零。因此，如果飛機(jī)號(hào)為零，則意味著該飛機(jī)已經(jīng)無(wú)信號(hào)，軟件直接處理下一架飛機(jī)數(shù)據(jù)；若不為零，則進(jìn)行下一步。

（2） 判斷飛機(jī)信息是否更新。在接收模塊時(shí)加標(biāo)記量判斷數(shù)據(jù)是否更新，若未更新，則等待一定時(shí)間（軟件設(shè)置為10 min），若依然沒(méi)有新數(shù)據(jù)則將該飛機(jī)的飛機(jī)號(hào)置零，所有參數(shù)變量恢復(fù)初始值；若數(shù)據(jù)已更新，則進(jìn)行下一步。

（3） 飛機(jī)是否顯示。通過(guò)菜單欄選擇不需要顯示的飛機(jī)，若該架飛機(jī)不需顯示，則將該飛機(jī)的飛機(jī)號(hào)置零，所有參數(shù)變量恢復(fù)初始值。

（4） 判斷經(jīng)緯度是否合法。由于遙測(cè)鏈路有時(shí)信號(hào)不穩(wěn)定或者機(jī)載測(cè)試設(shè)備自身原因?qū)е聜鬏數(shù)降孛娴臄?shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，特別是經(jīng)緯度錯(cuò)誤常常會(huì)引起跳點(diǎn)，所以需要判斷經(jīng)緯度是否在正常范圍。中國(guó)政區(qū)經(jīng)度在73°～136°之間，緯度在3°～54°。

（5） 與上一個(gè)點(diǎn)距離是否合理。同樣還是為了防止跳點(diǎn)，如果相鄰兩個(gè)點(diǎn)的距離過(guò)大，則認(rèn)為該點(diǎn)為跳點(diǎn)，直接處理下一架飛機(jī)數(shù)據(jù)。MapX提供Distance（）函數(shù)計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。

（6） 飛機(jī)位置信息是否創(chuàng)建。若沒(méi)有創(chuàng)建，則是飛機(jī)第一次發(fā)出數(shù)據(jù)，創(chuàng)建飛機(jī)圖元并顯示在地圖上。MapX提供CreateSymbol（）函數(shù)創(chuàng)建點(diǎn)圖元，用來(lái)顯示飛機(jī)位置。CreateText（）函數(shù)用來(lái)創(chuàng)建文本，用來(lái)顯示飛機(jī)編號(hào)和飛機(jī)號(hào)。文本的字體、大小、顏色等屬性可以根據(jù)實(shí)際需求來(lái)予以設(shè)置；若已創(chuàng)建則修改飛機(jī)圖元的位置信息，重新設(shè)定圖元的經(jīng)緯度。

（7） 是否顯示完整軌跡?？赏ㄟ^(guò)菜單欄選擇，MapX 提供的航跡顯示就是將飛機(jī)相鄰時(shí)間的位置點(diǎn)連成線。MapX提供CreateLine（）函數(shù)創(chuàng)建線圖元。若顯示完整軌跡，則軟件不會(huì)刪除軌跡，但需要將本應(yīng)該刪除的軌跡線的ID保存在Dsave[n][]數(shù)組中，用于當(dāng)再次選擇不顯示完整軌跡時(shí)刪除這些軌跡線；若不顯示完整軌跡，則需判斷飛機(jī)軌跡線是否足夠長(zhǎng)。如果不夠長(zhǎng)，則創(chuàng)建新軌跡線；如果夠長(zhǎng)，則在創(chuàng)建新軌跡線之前刪除最舊的一段軌跡，保持軌跡線在一定數(shù)量。

（8） 保存飛機(jī)軌跡。每間隔三個(gè)點(diǎn)保存飛機(jī)的經(jīng)緯度到結(jié)構(gòu)體數(shù)組Save[n][]中。結(jié)構(gòu)體Save[n][]由兩個(gè)float型變量組成。Save[n][]用于當(dāng)選擇“顯示完整軌跡”時(shí)，用虛線畫(huà)出飛機(jī)之前的完全軌跡圖。

（9） 更新信息列表飛機(jī)信息。將飛機(jī)的相關(guān)信息實(shí)時(shí)顯示到軟件界面底部的List列表。

（10） n=n+1，判斷是否n

2.3 軟件運(yùn)行界面

軟件運(yùn)行主界面如圖7所示。

界面上部菜單和左邊工具欄為連接各個(gè)功能模塊的操作按鍵，下部為飛機(jī)部分參數(shù)信息的顯示，如飛行試驗(yàn)的高度、速度、經(jīng)度、緯度等，容易觀察，直接、便捷。在顯示信息最右邊選擇遙測(cè)站后，會(huì)顯示飛機(jī)相對(duì)該遙測(cè)站的水平和垂直角度。狀態(tài)欄顯示軟件網(wǎng)絡(luò)連接情況和測(cè)距數(shù)值，以及當(dāng)前時(shí)間和地圖上任意點(diǎn)的經(jīng)緯度。圖中以機(jī)場(chǎng)為中心顯示坐標(biāo)軸，并顯示4架飛機(jī)，其中飛機(jī)1顯示了完整軌跡，并用虛線畫(huà)出。軟件界面友好，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，通用性強(qiáng)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言VC++，集成MapX控件，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的多目標(biāo)電子地圖的開(kāi)發(fā)。由于軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)以后監(jiān)控需求進(jìn)行快速的升級(jí)。使用結(jié)果表明，軟件完全滿足多架飛機(jī)同時(shí)監(jiān)控的需求，并很好的提升了遙測(cè)信號(hào)的質(zhì)量，對(duì)型號(hào)試飛任務(wù)起到積極的作用。

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