論軟件技術(shù)在雷達(dá)維護(hù)工作中的應(yīng)用

俞成

摘 要：隨著技術(shù)的進(jìn)步，民航雷達(dá)設(shè)備的集成度越來(lái)越高，計(jì)算機(jī)輔助運(yùn)算和處理的使用越來(lái)越明顯。而在整個(gè)民航航路管制的雷達(dá)監(jiān)視工作中，雖然現(xiàn)有的設(shè)備采用的都是國(guó)外運(yùn)用成熟的監(jiān)視技術(shù)，但仍有很多數(shù)據(jù)可以用軟件技術(shù)進(jìn)行再開(kāi)發(fā)，從而去分析這些數(shù)據(jù)來(lái)幫助設(shè)備的運(yùn)行、更好的服務(wù)于管制工作。文章將用一些實(shí)際的案例來(lái)展示軟件技術(shù)在雷達(dá)數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等方面的應(yīng)用，以提出未來(lái)民航雷達(dá)服務(wù)工作中軟件技術(shù)的必要性。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；維護(hù)；計(jì)算機(jī)；軟件；開(kāi)發(fā)；數(shù)據(jù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.52；TN957 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）23-0058-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，民航航路管制的雷達(dá)維護(hù)工作也進(jìn)入一個(gè)新的臺(tái)階。雷達(dá)設(shè)備由單片機(jī)、高速高容量計(jì)算機(jī)替代了之前的晶體管和低速計(jì)算機(jī)。相應(yīng)的，雷達(dá)分析、計(jì)算、處理和展示過(guò)程中的數(shù)據(jù)不再像之前那樣的神秘，圖片、日志文件、數(shù)據(jù)記錄文件、傳輸數(shù)據(jù)鏈路等都成為了有價(jià)值的數(shù)據(jù)源。而現(xiàn)有的雷達(dá)維護(hù)工作中，往往都是直接使用外方給予的軟件工具，在長(zhǎng)期使用后發(fā)現(xiàn)有些工具并不實(shí)用；有些工具由于開(kāi)發(fā)時(shí)間較早，相比現(xiàn)有工作強(qiáng)度，變化后的效率不再高；有些工具當(dāng)初并沒(méi)有開(kāi)發(fā)，而現(xiàn)有需要又沒(méi)有等問(wèn)題。需要什么樣的軟件技術(shù)、軟件技術(shù)怎樣應(yīng)用、軟件技術(shù)對(duì)維護(hù)工作有什么幫助，變成了一個(gè)嶄新而又有建設(shè)性的問(wèn)題。

1 雷達(dá)維護(hù)工作和軟件技術(shù)的簡(jiǎn)介

雷達(dá)主要是通過(guò)無(wú)線(xiàn)微波原理，將發(fā)出去的電磁波經(jīng)過(guò)反射或?qū)Ψ胶娇掌骰夭ǖ姆绞綄?duì)所有或部分航空器進(jìn)行測(cè)向、測(cè)距和識(shí)別等過(guò)程。在維護(hù)的工作中，主要通過(guò)現(xiàn)有的監(jiān)控軟件，對(duì)雷達(dá)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，通過(guò)一些測(cè)量工具對(duì)雷達(dá)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)雷達(dá)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的觀察判斷雷達(dá)部件的正常與否；當(dāng)雷達(dá)有假目標(biāo)時(shí)，通過(guò)對(duì)假目標(biāo)的方位、距離和高度來(lái)判斷假目標(biāo)的性質(zhì)從而找出問(wèn)題的所在；當(dāng)有新的雷達(dá)安裝時(shí)，不但需要對(duì)雷達(dá)安裝過(guò)程進(jìn)行參與，還要判讀雷達(dá)的運(yùn)行是否正常、數(shù)據(jù)是否正確；當(dāng)一部雷達(dá)已過(guò)其安全運(yùn)行周期時(shí)，還要判斷其是否適合繼續(xù)服務(wù)……

軟件是設(shè)計(jì)者使用各種不同的軟件語(yǔ)言編寫(xiě)的程序或程序集以滿(mǎn)足為滿(mǎn)足用戶(hù)不同領(lǐng)域、不同問(wèn)題的應(yīng)用需求。軟件開(kāi)發(fā)是根據(jù)用戶(hù)要求建造出軟件系統(tǒng)或者系統(tǒng)中的軟件部分的過(guò)程，是一項(xiàng)包括需求捕捉、需求分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試的系統(tǒng)工程。

在雷達(dá)維護(hù)過(guò)程中軟件應(yīng)用就是將一些雷達(dá)維護(hù)的問(wèn)題或需求通過(guò)計(jì)算機(jī)編程的方法，找出一個(gè)合理的解決方案。

2 軟件在雷達(dá)維護(hù)工作中的應(yīng)用設(shè)想

如今，雷達(dá)需要的軟件根據(jù)用途可以分為日常監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、管制應(yīng)用等應(yīng)用。那么這些應(yīng)該該如何實(shí)現(xiàn)？如何更好的服務(wù)到實(shí)際的工作中，我們先進(jìn)行大膽的設(shè)想。

2.1 日常監(jiān)控

雷達(dá)最常見(jiàn)的工作就是監(jiān)控，而由于設(shè)計(jì)方往往考慮不到用戶(hù)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，日常的軟件往往沒(méi)有強(qiáng)烈的聲光或者其他通知，更沒(méi)有集成監(jiān)控接口。日常監(jiān)控對(duì)于軟件的主要需求就是對(duì)告警各式各樣的通知，能夠使用戶(hù)及時(shí)的獲取信息，另外就是監(jiān)控信號(hào)的集中監(jiān)控，包括各種不同品牌型號(hào)雷達(dá)甚至其他民航空管設(shè)備的監(jiān)控。

日常監(jiān)控主要能夠通過(guò)幾種方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：日志文件、圖像識(shí)別、外方設(shè)計(jì)接口、硬件電平監(jiān)測(cè)等。

①日志文件：常用的現(xiàn)代雷達(dá)設(shè)備大多都有自己的日志文件，大多是實(shí)時(shí)或定時(shí)更新的雷達(dá)參數(shù)或雷達(dá)故障記錄數(shù)據(jù)。這些文件被保存在設(shè)備監(jiān)控主機(jī)中，可以通過(guò)一些安裝日志或培訓(xùn)文檔明確文件的具體位置，也可以通過(guò)觀察文件的更新時(shí)間找到相應(yīng)的文件。

②圖像識(shí)別：每一個(gè)監(jiān)控主機(jī)都有自己的圖像展示軟件，當(dāng)找不到日志文件的時(shí)候，我們可以通過(guò)直接截取監(jiān)控界面的方法來(lái)判定設(shè)備的狀態(tài)。如果設(shè)備綠色代表設(shè)備正常，當(dāng)截取圖片中的設(shè)備色彩判定為綠色，就能說(shuō)明設(shè)備的正常。

③外方設(shè)計(jì)接口：部分外方設(shè)備可能在設(shè)計(jì)之初就留有一些提供監(jiān)控的接口。有些外方公司并不足以獨(dú)立設(shè)計(jì)完成一套成熟的雷達(dá)系統(tǒng)，這樣的公司一般留有接口給其他集成軟件公司進(jìn)行集成，這些接口有很多可以作為軟件接口進(jìn)行利用。

④硬件電平監(jiān)測(cè)：我們可以通過(guò)檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)燈的電路電壓值來(lái)判定設(shè)備的狀態(tài)；也可以監(jiān)控硬件接口例如RS232、網(wǎng)線(xiàn)等接口來(lái)查看流動(dòng)數(shù)據(jù)的具體信息，通過(guò)對(duì)這些信息的分析和解碼，來(lái)得到需要的信息通過(guò)這些數(shù)據(jù)的監(jiān)控，我們可以得到一部雷達(dá)的日常運(yùn)行數(shù)據(jù)，得到這些數(shù)據(jù)后，我們可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和展示，將監(jiān)控到的各種雷達(dá)數(shù)據(jù)集中展示到一個(gè)信息平臺(tái)中，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者企業(yè)局域網(wǎng)的方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地的了解設(shè)備的狀態(tài)，更能夠根據(jù)這些狀態(tài)進(jìn)行各式各樣的通知，例如聲音、短信或者郵件等。

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)或者一些雷達(dá)的目標(biāo)輸出數(shù)據(jù)，我們可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。我們需要對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行的常見(jiàn)分析有幾種：雷達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)分析。這些統(tǒng)計(jì)和分析都能夠幫助維護(hù)人員對(duì)設(shè)備更好的服務(wù)。

①雷達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析：雷達(dá)數(shù)據(jù)分析是雷達(dá)運(yùn)行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察后得出結(jié)果，通過(guò)對(duì)設(shè)備尋常運(yùn)行數(shù)據(jù)的了解后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常或者不正確時(shí)，可以得到事先的提示；長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)監(jiān)控也可以幫助我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分析，了解數(shù)據(jù)規(guī)律。另外，當(dāng)一部雷達(dá)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)后，有些運(yùn)行數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過(guò)變化，例如發(fā)射功率會(huì)變差、噪聲系數(shù)會(huì)提高。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，比如說(shuō)比較故障前后數(shù)據(jù)的差異，我們能夠判定一些老化部件是否合適投入運(yùn)行。

②雷達(dá)目標(biāo)數(shù)據(jù)分析：雷達(dá)目標(biāo)是雷達(dá)經(jīng)過(guò)一系列工作后得到的航空器目標(biāo)結(jié)果，這些目標(biāo)信息可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過(guò)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的數(shù)量，例如極端情況下空域內(nèi)航班數(shù)的雙峰值，可以用來(lái)合理安排空域；通過(guò)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)的正確性，例如對(duì)不同雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析單部雷達(dá)數(shù)據(jù)的正確性；通過(guò)分析假目標(biāo)的統(tǒng)一規(guī)律，找出假目標(biāo)的原因；通過(guò)對(duì)目標(biāo)的分析找出雷達(dá)的性能數(shù)據(jù)，例如通過(guò)航空器經(jīng)過(guò)雷達(dá)上空的最后位置判斷雷達(dá)頂空盲區(qū)的角度，通過(guò)航空器在各個(gè)扇區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度判斷雷達(dá)扇區(qū)信號(hào)覆蓋情況，通過(guò)扇區(qū)的目標(biāo)數(shù)量判斷雷達(dá)的處理能力等。

2.3 管制應(yīng)用

雷達(dá)維護(hù)的根本就是更好的服務(wù)于管制，當(dāng)管制對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)備系統(tǒng)不滿(mǎn)意的時(shí)候，我們就可以設(shè)計(jì)一些獨(dú)立的應(yīng)用以滿(mǎn)足各種不同的需求。例如有些系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的告警不明確，我們可以進(jìn)行分析后給出；有些系統(tǒng)對(duì)于信息的展示不夠自定義化，我們可以給出自定義的信息展示；有些系統(tǒng)集成度不夠高，管制需要通過(guò)不同主機(jī)的切換來(lái)查看信息，非常不方便，我們就能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行集成展示。我們擁有數(shù)據(jù)源，而數(shù)據(jù)源就是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，我們需要通過(guò)設(shè)計(jì)智能化的分析工具將數(shù)據(jù)的價(jià)值更好的體現(xiàn)。

3 軟件在雷達(dá)維護(hù)工作中的實(shí)際使用案例

根據(jù)設(shè)想，在本人日常的雷達(dá)維護(hù)工作中，對(duì)雷達(dá)進(jìn)行了一些軟件開(kāi)發(fā)工作，完成監(jiān)控軟件、參數(shù)分析軟件和假目標(biāo)分析軟件，現(xiàn)將一些成果進(jìn)行陳述。

3.1 雷達(dá)監(jiān)控軟件的應(yīng)用

虹橋THALES雷達(dá)監(jiān)控原本沒(méi)有聲音，造成值班人員有時(shí)無(wú)法立刻知道故障問(wèn)題。于是根據(jù)THALES雷達(dá)的特性和快速開(kāi)發(fā)的本質(zhì)，對(duì)THALES自帶的監(jiān)控界面進(jìn)行了采集，通過(guò)比對(duì)模塊的顏色來(lái)判斷設(shè)備正常與否，并發(fā)出聲音告警。

利用這個(gè)軟件的成功應(yīng)用，隨后又針對(duì)Terma場(chǎng)監(jiān)雷達(dá)進(jìn)行了監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，Terma系統(tǒng)由于需要和HITT自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行集成，其本身有各種日志文件和軟件接口，我們發(fā)現(xiàn)其頻繁更新的日志文件，并找出數(shù)據(jù)的意義，從而對(duì)Terma雷達(dá)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)控，其中包括天線(xiàn)轉(zhuǎn)速、功率、噪聲系數(shù)、電壓峰值、溫度等。

我們還通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的挖掘，解析了HITT場(chǎng)監(jiān)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)監(jiān)控，然后將所有的信息集中到內(nèi)網(wǎng)中進(jìn)行信息共享，從而，在內(nèi)網(wǎng)上任一時(shí)刻都能快速地了解虹橋雷達(dá)設(shè)備的即時(shí)狀態(tài)。

3.2 參數(shù)分析軟件的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)參數(shù)的監(jiān)控，我們得到了雷達(dá)的參數(shù)信息，通過(guò)比較雷達(dá)參數(shù)的數(shù)據(jù)，可以了解雷達(dá)的設(shè)備狀況，如圖1、2所示，作為噪聲系數(shù)，圖1的數(shù)據(jù)波動(dòng)就要比圖2明顯，說(shuō)明圖2代表的設(shè)備狀態(tài)比圖1相對(duì)穩(wěn)定。圖形往往能夠給我們一個(gè)更直觀的數(shù)據(jù)展示，而往往通過(guò)這樣直觀的數(shù)據(jù)展示能夠讓我們了解設(shè)備的狀態(tài)。

3.3 假目標(biāo)分析軟件的應(yīng)用

2015年，上海地區(qū)發(fā)現(xiàn)在某一區(qū)域有大量丟點(diǎn)出現(xiàn)，由于沒(méi)有合適的工具觀察假目標(biāo)的情況，需要人員長(zhǎng)時(shí)間的盯著屏幕觀察假目標(biāo)。根據(jù)需求開(kāi)發(fā)后，假目標(biāo)軟件能夠針對(duì)一個(gè)錄像文件進(jìn)行分析，分析目標(biāo)在設(shè)定區(qū)域，間隔時(shí)間內(nèi)如果沒(méi)有再次出現(xiàn)目標(biāo)便判斷為丟點(diǎn)，隨后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析單一航班丟點(diǎn)的位置和總個(gè)數(shù)，分析該區(qū)域內(nèi)航班丟點(diǎn)的概率。通過(guò)該軟件，節(jié)省了日常維護(hù)人員的體力勞動(dòng)，幫助了無(wú)線(xiàn)電干擾排查確定了大致的掉點(diǎn)位置范圍和頻繁出現(xiàn)的掉點(diǎn)區(qū)域，最后找出干擾源。

4 結(jié) 語(yǔ)

軟件設(shè)計(jì)對(duì)雷達(dá)維護(hù)工作至關(guān)重要，由于現(xiàn)有的航路逐漸復(fù)雜、航班量巨大，設(shè)備更新?lián)Q代速度加快，通過(guò)軟件監(jiān)控和分析能夠更好的幫助日常雷達(dá)維護(hù)工作的開(kāi)展。通過(guò)軟件來(lái)監(jiān)控和分析的穩(wěn)定性更高、正確率更高，是雷達(dá)維護(hù)工作中較好的輔助工具。

現(xiàn)有的民航空管維護(hù)工作中，軟件開(kāi)發(fā)部分的參與相對(duì)較少，和其他行業(yè)比較起來(lái)相對(duì)落后，作者亦希望通過(guò)本文呼吁更多從業(yè)者對(duì)此的關(guān)注和投入，為科技民航建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

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