綜合射頻傳感器數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種主要應(yīng)用于雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、識別（CNI)綜合射頻傳感器系統(tǒng)的 飛機(jī)傳感器數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，特別是用于分析評估飛機(jī)傳感器工作參數(shù)及其功能性能指標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界信息時代，在利用信息的過程中首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信 息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。傳感器早已滲透到諸如工 業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷生物工程、甚至文物保護(hù)等等 極其之泛的領(lǐng)域?？蒞毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩滿的海洋，W至各種復(fù)雜的工程 系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目都離不開各種各樣的傳感器。傳感器技術(shù)已經(jīng)對大量不同應(yīng) 用領(lǐng)域，如航空、遠(yuǎn)距離探測、醫(yī)療及工業(yè)自動化等領(lǐng)域的信號探測系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。 目前開發(fā)并進(jìn)入實用階段的微型傳感器已可W用來測量各種物理量、化學(xué)量和生物量，如 位移、速度/加速度、壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等。
[0003] 隨著傳感器體積、重量、功耗急劇增加，可靠性和可維護(hù)性問題日益突出，而且?guī)?來一系列新的技術(shù)問題。傳感器作為長期測量或反復(fù)使用的器件，其穩(wěn)定性顯得特別重要， 其重要性甚至勝過精度指標(biāo)，尤其是對那些很難或無法定期鑒定的場合。造成傳感器性能 不穩(wěn)定的原因是：隨著時間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性 能將發(fā)生變化。由于近年來我國在航空電子方面的快速發(fā)展，對傳感器的性能、種類要求也 越來越高，其結(jié)果是使得航空電子設(shè)備的成本、體積、重量、功率急劇增加及可靠性大幅下 降，而傳感器系統(tǒng)幾乎占整個航空電子設(shè)備成本的50%~60%。成本、重量、體積和功率等 方面的限制。就目前而言，傳感器是航電系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能的瓶頸。航空電子傳感器的綜合 化程度是隨著航空電子系統(tǒng)的綜合化進(jìn)程而逐步向前推進(jìn)的。隨著飛機(jī)承擔(dān)任務(wù)不斷多樣 化、復(fù)雜化，飛機(jī)上裝載的電子系統(tǒng)不斷不增加，并且越來越復(fù)雜，面對的顯示和控制裝置 越來越多。此外，航空電子系統(tǒng)越來越復(fù)雜，綜合程度越來越高。綜合已從顯示器推進(jìn)到數(shù) 據(jù)處理，又推進(jìn)到傳感器系統(tǒng)。機(jī)載電子設(shè)備的傳感器數(shù)量和種類越來越多，設(shè)備間的信號 傳遞都采用點對點傳輸，互聯(lián)電纜多，重量大，占用空間大，對飛機(jī)平臺造成很不利的影響。
[0004] 綜合射頻傳感器系統(tǒng)（IRFS)解決了分離式傳感器數(shù)據(jù)采集的諸多缺點。射頻綜合 的目的是降低成本、重量和體積，同時提高系統(tǒng)的可用性、可靠性和擴(kuò)展性。綜合射頻傳感 器系統(tǒng)是軟件無線電技術(shù)的一種具體實現(xiàn)方式。軟件綜合是指利用軟件無線電技術(shù)開發(fā)具 有高度靈活性和開放性的航電系統(tǒng)。在盡可能靠近天線的地方利用寬帶模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器 完成信號的數(shù)字化，再利用軟件定義實現(xiàn)系統(tǒng)功能。綜合射頻傳感器系統(tǒng)共用信號的設(shè)計 直接決定了系統(tǒng)的功能及其實現(xiàn)方式。共用信號設(shè)計的主要目的是在發(fā)射端把通信信號與 雷達(dá)信號進(jìn)行融合，而在接收端通過信號識別在不同的系統(tǒng)中提取所需信號。目前，共用信 號的設(shè)計主要是基于偽隨機(jī)序列原理而進(jìn)行的，如線性調(diào)頻信號、直接序列超寬帶合成信 號等。共用信號W實現(xiàn)將雷達(dá)信號隱藏于通信信號之中，提高信號的隱蔽性，并且共用信號 可在接收時對寬脈沖信號進(jìn)行時間壓縮，可W降低對目標(biāo)的分辨力。對于傳感器特性，可W 找出誤差的變化規(guī)律，或者測出其大小和方向，采用適當(dāng)?shù)姆椒?w補(bǔ)償或修正。屏蔽、隔 離與干擾抑制傳感器大都要在現(xiàn)場工作的，現(xiàn)場的條件往往是難W充分預(yù)料的，有時是極 其惡劣的。各種外界因素要影響傳感器的精度與各有關(guān)性能的。綜合射頻傳感器系統(tǒng)采用 的高度綜合化的軟硬件架構(gòu)集成技術(shù)復(fù)雜，需要多次飛行試驗，評估傳感器功能和性能，對 綜合化系統(tǒng)進(jìn)行驗證。飛行試驗設(shè)計流程復(fù)雜、流程相互穿插、試驗成本高、測量參數(shù)多、跨 度大、數(shù)據(jù)共享困難、資源分散、測試設(shè)備種類繁多?，F(xiàn)有技術(shù)采用的分散數(shù)據(jù)采集分析方 式也不能滿足綜合射頻傳感器系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄分析要求，因此需要一種高效傳感器數(shù)據(jù)分析 系統(tǒng)，完成試飛經(jīng)驗積累、試驗故障排除、功能性能測試、綜合傳感器性能評估，進(jìn)行深層次 的數(shù)據(jù)挖掘，驗證綜合傳感器系統(tǒng)的功能性能特性。在現(xiàn)有飛機(jī)上采用的1553B總線系統(tǒng) 中，所有傳感器均采用帶寬為1M、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單一的總線互聯(lián)，對飛行數(shù)據(jù)分析解算簡單。為 滿足信息交互的實時性、擴(kuò)展性，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合射頻傳感器系統(tǒng)采用的是多級綜合 層次，多級總線架構(gòu)?，F(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)記錄分析方法從性能、架構(gòu)、綜合化方面都不能滿足綜 合射頻傳感器系統(tǒng)對數(shù)據(jù)分析解算的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能夠降低操作復(fù)雜度，具有可擴(kuò)展性，支持多種傳感器 數(shù)據(jù)，能夠適應(yīng)多機(jī)型的綜合射頻傳感器數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，W解決綜合射頻傳感器系統(tǒng)在試 飛過程中工作參數(shù)驗證、功能性能評估的問題。
[0006] 本發(fā)明的目的可W通過W下措施來達(dá)到。一種綜合射頻傳感器數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，包 括:按照功能劃分為W下子系統(tǒng)和相關(guān)功能單元的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、接口控制文件管理系統(tǒng)、 傳感器模型評估系統(tǒng)、地理坐標(biāo)變換單元和圖表處理單元，其特征在于，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包含 異構(gòu)數(shù)據(jù)入庫單元、數(shù)據(jù)存儲管理單元和數(shù)據(jù)訪問接口單元，異構(gòu)數(shù)據(jù)入庫單元采用數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)適配器模式，將飛行記錄儀采集到的各種異構(gòu)數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一總線消息格式，建立存儲 在數(shù)據(jù)庫中時間戳為索引的數(shù)據(jù)表，通過數(shù)據(jù)訪問接口控制單元，提交存儲到數(shù)據(jù)存儲管 理單元;數(shù)據(jù)存儲管理單元采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)管理中屯、，對傳感器數(shù)據(jù)流分析建模， 建立W消息為基本記錄單元、W時間戳為索引的數(shù)據(jù)記錄表，通過數(shù)據(jù)訪問接口單元提供 數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，數(shù)據(jù)訪問接口單元采用開放數(shù)據(jù)庫互連ODBC技術(shù)作為數(shù)據(jù)庫訪問接口，解 禪合了系統(tǒng)應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的關(guān)系;接口控制文件處理單元按照接口控制文件定義 規(guī)范，解析數(shù)據(jù)存儲管理單元中存儲的傳感器數(shù)據(jù)，將傳感器數(shù)據(jù)翻譯為邏輯語義值;地理 坐標(biāo)變換單元將飛機(jī)差分GI^數(shù)據(jù)從GPS坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到載機(jī)傳感器坐標(biāo)系，計算得出傳感器 坐標(biāo)系下的方位、距離信息，利用差分GPS的米級精度優(yōu)勢，作為傳感器測量參數(shù)性能評估 的參考值;傳感器模型評估系統(tǒng)W傳感器數(shù)據(jù)和GI^處理數(shù)據(jù)作為輸入，使用雷達(dá)、電子戰(zhàn)、 通信、導(dǎo)航、識別傳感器模型評估模型，計算傳感器真實測量值、計算評估值，W及影響指標(biāo) 的關(guān)聯(lián)關(guān)系；圖表處理單元通過專業(yè)函數(shù)繪圖軟件完成傳感器模型評估結(jié)果二Ξ維繪圖、 數(shù)理統(tǒng)計和其它高級數(shù)據(jù)分析。
[0007] 本發(fā)明具有如下有益效果： 在系統(tǒng)架構(gòu)上，本發(fā)明中數(shù)據(jù)訪問接口單元采用開放數(shù)據(jù)庫互連ODBC技術(shù)作為數(shù)據(jù)庫 訪問接口，解禪合了系統(tǒng)應(yīng)用與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的關(guān)系;數(shù)據(jù)存儲管理單元采用關(guān)系數(shù)據(jù) 庫作為數(shù)據(jù)管理中屯、，對傳感器數(shù)據(jù)流分析建模，建立W消息為基本記錄單元、W時間戳為 索引的的數(shù)據(jù)記錄表，W結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL作為數(shù)據(jù)檢索語言，通過數(shù)據(jù)訪問接口單元提 供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，使綜合射頻傳感器數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)適應(yīng)傳感器綜合化、多元化的擴(kuò)展，并且 在數(shù)據(jù)庫選型方面具有極好的擴(kuò)展性。在企業(yè)內(nèi)部采用大型服務(wù)器安裝中型數(shù)據(jù)庫 Oracle,存儲所有試飛數(shù)據(jù)，積累試飛經(jīng)驗，提供高并發(fā)訪問能力;在實驗外場采用便攜式 電腦+文件數(shù)據(jù)庫SQLite，易安裝、維護(hù)和拷貝，可W根據(jù)使用需求選擇不同規(guī)模的數(shù)據(jù)庫。
[0008] 本發(fā)明采用的數(shù)據(jù)存儲管理單元數(shù)據(jù)庫擴(kuò)展框架的特點可W用如下表來表示：
本發(fā)明接口控制文件定義規(guī)范采用可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML作為飛機(jī)接口控制文件的描述 載體，對飛機(jī)接口控制文件進(jìn)行建模，建立信號-信號組-消息Ξ級組合模型，信號作為基礎(chǔ) 元素，組成信號組，信號組組成消息。接口控制文件處理單元實現(xiàn)接口控制文件定義規(guī)范的 解析，將飛行記錄數(shù)據(jù)(二進(jìn)制源碼)翻譯為邏輯信號值，作為傳感器評估模型單元的輸入。 不同任務(wù)的飛機(jī)接口控制文件是不同的，但相同功能的傳感器接口控制文件是類似的