基于SQLServer 數(shù)據(jù)庫的大量雷達目標信息的存儲和查詢分析技術(shù)*

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進行歷史信息分析的前提是對雷達目標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，探測到的目標越多，需要存儲的雷達信息也會越多。當大量的雷達目標信息存入數(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特性進行研究，要對大量的雷達目標信息進行分析，如對雷達目標信息進行排序、刪除、修改和統(tǒng)計等。

1 雷達目標信息的存儲

雷達掃描一個周期，將探測到的雷達目標信息通過網(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)致雷達目標信息緩存溢出。當緩存達到一定的內(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)接收到的雷達目標信息能正常進行存儲。

圖1 雷達目標信息入庫流程

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)庫的雷達目標信息總量。雷達目標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)將雷達目標信息全部入庫是完全可行的。這樣，能影響雷達目標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，雷達目標信息傳輸?shù)男示透撸瑪?shù)據(jù)庫接口穩(wěn)定則雷達目標信息入庫速度快。反之，網(wǎng)絡(luò)延時高，雷達目標信息傳輸?shù)男示偷?，甚至丟包，數(shù)據(jù)庫接口不穩(wěn)定則雷達目標信息入庫速度慢，甚至一段時間無法入庫。

為了提高雷達目標信息入庫和查詢的效率，不宜將所有雷達目標信息存入同一張表中，必須對雷達目標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信息表需新建一張表TTarTableIndex，對每張雷達目標信息表的雷達目標截獲時間最小值和最大值進行記錄。同時，為了將雷達目標信息存入準確的表格中，還需要建立一張表TTarTableInfo來記錄當前存入數(shù)據(jù)庫中雷達目標記錄的總量和當前雷達目標信息應(yīng)當存入雷達目標信息表的表名。

在存儲一條雷達目標信息之前，讀取當前應(yīng)當存入雷達目標信息表的表名以及雷達目標記錄的總量，再將雷達目標信息存入對應(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信息記錄所要存入的雷達目標信息表的表名，其流程如圖2所示。

圖2 雷達目標信息表格管理流程

2 雷達目標截獲時間的獲取

雷達前端硬件給出的雷達目標截獲時間有時只是“hh∶mm∶ss”格式，即雷達目標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)的雷達目標信息。那么，只有在雷達目標信息入庫時為雷達目標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，再通過雷達目標信息入庫程序多線程的數(shù)據(jù)處理，雷達目標截獲時間和入庫時間往往有一定的延遲。如果給雷達目標的截獲時間前面添加雷達目標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入庫截獲時間的年月日比實際雷達目標截獲時間多出一天的情況。比如，某雷達目標的時間截獲時間是“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，就必須將雷達目標的截獲時間與入庫時間進行比較，即將待入庫的雷達目標信息中的截獲時間加上入庫時間的年月日，然后和當前時間比較;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信息截獲時間的獲取過程。

在雷達目標信息入庫的時候，一般是一個周期或者數(shù)個周期的雷達目標信息一起入庫，而同一個周期的雷達目標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，這樣雷達目標信息表中的記錄也是時間升序的，從而便于對雷達目標信息進行管理。

圖3 雷達目標截獲時間獲取流程

3 雷達目標信息的查詢

將大量的雷達目標信息存入雷達目標信息表中后，需要高效而準確地從眾多的雷達目標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)的雷達目標信息，進而對提取出來的信息進行分析。

根據(jù)雷達目標信息表的設(shè)計和雷達目標信息入庫的特點，雷達信息表中的雷達目標信息是按照截獲時間的先后來存儲的。雷達目標信息表的管理表格TTarTableInfo中記錄有每張雷達目標信息表第一條記錄和最后一條記錄中的雷達目標截獲時間。因此，可以在查詢雷達目標信息時，先從雷達目標信息表的管理表格TTarTableInfo中提取滿足時間條件的雷達目標信息表的表名，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信息。TTarTableInfo中記錄的數(shù)據(jù)量遠小于每張雷達目標信息所要存儲的數(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。雷達目標信息表中的雷達目標信息是嚴格按照雷達目標的截獲時間先后來進行的，那么TTarTableInfo中的雷達目標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信息查詢結(jié)果的準確性。圖4 示出了雷達目標信息查詢的流程。

在查詢的時間段長度比較大時雷達目標信息查詢的結(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)，從而縮短雷達目標信息查詢顯示的時間。

圖4 雷達目標信息查詢流程

4 雷達目標信息的分析

雷達目標一般分為兩種，一種是主動雷達探測到的目標，這種目標的信息主要包括目標的方位、距離、運動方向和運動速率，這里稱之為主動目標;另一種是被動雷達探測到的目標，這種目標的信息則主要包括目標輻射源的載頻、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。根據(jù)這兩種雷達目標信息內(nèi)容的不同要分別進行分析。

對于主動目標，將某個時間段內(nèi)的某個方位段中的所有目標從數(shù)據(jù)庫中查詢并顯示出來，可以觀察出雷達目標在該時間段中的運動特點。當然，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)雷達目標的運動軌跡，如圖5所示。

圖5 雷達主動目標回放分析示意圖

對于被動目標，除了有定位結(jié)果的目標之外，是無法獲取其具體位置信息的，只能獲取該目標所在方位，而不能得到該目標的運動軌跡。但是，結(jié)合電子海圖，有時可以獲取目標一些特殊的信息。比如，在目標所在的某個方位上只有一個國家，就大致能判斷出該目標的所屬國家了。對于有定位結(jié)果的被動目標，雖然不能判斷出該目標的運動速率，但是根據(jù)其定位點可以進行目標軌跡的擬合，從而粗略地獲取其運動的特點，同時還能根據(jù)目標的載頻、重復(fù)周期和脈寬來判斷該目標的輻射源特性。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信息時，將某些不符合分析者其他要求的被動目標刪除，進而對剩余的被動目標信息進行統(tǒng)計，得到被動目標載頻頻段、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信息的存儲與查詢分析技術(shù)是行之有效的。當然，隨著信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達目標信息的復(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.