地面目標(biāo)雷達(dá)與紅外特性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

王 森， 劉增燦

(中國兵器工業(yè)第五九研究所，重慶 400039)

地面目標(biāo)雷達(dá)與紅外特性數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

王 森， 劉增燦

(中國兵器工業(yè)第五九研究所，重慶 400039)

為了對地面目標(biāo)雷達(dá)與紅外特性測試的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化管理，使其高效應(yīng)用，分析各類數(shù)據(jù)的特性及其處理方式，構(gòu)建了目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫的整體設(shè)計(jì)中，在數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)文件方案基礎(chǔ)上增加了自動跟隨數(shù)據(jù)表編號的路徑生成方法，結(jié)合了接口式的運(yùn)作結(jié)構(gòu)，模塊化的數(shù)據(jù)庫功能和層次化的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路；數(shù)據(jù)庫的編制基于Access數(shù)據(jù)庫管理軟件和VC++編程軟件，通過ADO數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)描述了ADO接口的編程步驟，并對本接口不同指針的入庫頻率和提取效率進(jìn)行了對比擇優(yōu)；在運(yùn)行中，提出了主、副數(shù)據(jù)庫移植性管理方法；工作實(shí)踐驗(yàn)證了目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的可靠性和高效性，為地面目標(biāo)特性的測試與分析提供了良好的數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)表；目標(biāo)特性數(shù)據(jù)； ADO

0 引言

隱身技術(shù)——低可探測性技術(shù)，或稱為目標(biāo)特性控制技術(shù)，按頻段劃分為雷達(dá)隱身、紅外隱身、聲隱身、可見光隱身及其它波段隱身五類。目標(biāo)特性的測試既是制定隱身方案的基礎(chǔ)，為制定隱身方案和采取隱身措施提供參考數(shù)據(jù)，也是對隱身效果進(jìn)行評估的基礎(chǔ)，通過測量目標(biāo)隱身前后目標(biāo)特性的變化得到隱身效果的數(shù)據(jù)[1]。

地面目標(biāo)特性測試場(以下簡稱測試場)對多型地面武器裝備開展了全方位、大俯角下的雷達(dá)目標(biāo)特性[2]、紅外目標(biāo)特性[3]目標(biāo)特性測量,積累了目標(biāo)特性數(shù)據(jù)一萬余組。針對測試場存在的目標(biāo)特性數(shù)據(jù)量大，缺乏統(tǒng)一規(guī)范化管理問題，將數(shù)據(jù)庫技術(shù)融入測控系統(tǒng)便于地面目標(biāo)特性數(shù)據(jù)資源的高效、便捷查詢和處理分析，為地面裝備隱身設(shè)計(jì)、隱身材料應(yīng)用等研究提供有力的支撐。

1 目標(biāo)特性數(shù)據(jù)分析

作為數(shù)據(jù)庫開發(fā)的起點(diǎn)，應(yīng)全面分析測量過程中各數(shù)據(jù)的特性及處理方式，確定數(shù)據(jù)庫管理的基本數(shù)據(jù)參數(shù)，統(tǒng)一歸納，明細(xì)分類。

測試場主要對坦克、裝甲車輛等地面裝備及典型背景進(jìn)行測量，測量波段包括X、Ka等雷達(dá)波段和3～5 μm、8～12 μm紅外波段。利用目標(biāo)方位和雷達(dá)俯角的可控制性，測量方式分為：定點(diǎn)、定位條件下的縱向、橫向、二維雷達(dá)掃描測量和紅外輻射熱圖像采集，方位角域的RCS測量[4]，俯仰角域的RCS測量。不同測量方式形成了不同格式的原始數(shù)據(jù)文件(包括二進(jìn)制文件、ASCII文件)和預(yù)處理圖片文件。數(shù)據(jù)生成方式分為自動存儲方式和手工記錄方式兩類。手工記錄的信息主要包括目標(biāo)名稱、目標(biāo)的隱身處理狀態(tài)、測量環(huán)境的溫濕度等。另外，數(shù)據(jù)庫管理員信息也是數(shù)據(jù)庫所管理的一類重要信息。

2 目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方案

建庫方案的設(shè)計(jì)作為數(shù)據(jù)庫建立的重點(diǎn)工作，直接影響到系統(tǒng)中其它模塊的處理。文獻(xiàn)[5]列舉了全姿態(tài)RCS 數(shù)據(jù)庫的3種建庫方案，各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

1) 將所有目標(biāo)的數(shù)據(jù)存儲到一個(gè)數(shù)據(jù)表中。優(yōu)點(diǎn)是管理方便，缺點(diǎn)是查詢效率極低, 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值十分有限。

2) 針對每個(gè)不同的目標(biāo)建立相對獨(dú)立的數(shù)據(jù)表。優(yōu)點(diǎn)是每次只需要在特定目標(biāo)的姿態(tài)數(shù)據(jù)中進(jìn)行查詢，縮小了數(shù)據(jù)范圍，一定程度上提高了檢索效率；缺點(diǎn)是目標(biāo)大量增加時(shí), 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表急劇增多, 導(dǎo)致一方面不便于數(shù)據(jù)管理，另一方面當(dāng)多個(gè)目標(biāo)均需要同時(shí)查詢時(shí)，與數(shù)據(jù)庫的交互量陡增，影響了效率。

3) 采用數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)文件的方法。其中數(shù)據(jù)頭包含了文件名稱、存盤路徑、目標(biāo)名稱、測量時(shí)間、測量方式和目標(biāo)姿態(tài)等。數(shù)據(jù)文件包括實(shí)虛部數(shù)據(jù)和幅、相數(shù)據(jù)等。優(yōu)點(diǎn)是每次只需查詢數(shù)據(jù)頭, 得到存盤路徑后對數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問,與數(shù)據(jù)庫的交互量少、檢索效率高; 缺點(diǎn)是沒有充分利用數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢, 數(shù)據(jù)文件路徑變換時(shí), 數(shù)據(jù)表內(nèi)容需要不停地更改，帶來了管理不便。

圖2 數(shù)據(jù)表關(guān)系圖

第3種方案較適合于本數(shù)據(jù)庫的方案設(shè)計(jì)，為更加合理地利用此方案，本文提出了改進(jìn)的方法，即以測量方式和入庫編號自動生成子路徑的方法。如，對目標(biāo)RCS俯仰測量方式的某組數(shù)據(jù)文件入庫時(shí)，RCS俯仰角測量表內(nèi)自動生成的ID號(“自動編號”主鍵)假設(shè)為80，則由程序生成“……目標(biāo)特性數(shù)據(jù)文件目標(biāo)RCS俯仰測量80”字符串作為數(shù)據(jù)表中存盤路徑的信息，同時(shí)利用程序建立對應(yīng)的文件夾來保存本組數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)文件路徑的自動生成利于以后的自動變換或清除等工作。此方案的設(shè)計(jì)借助于數(shù)據(jù)庫ID編號的唯一性和自動性，實(shí)現(xiàn)了文件路徑的智能化管理，并利于解決同名文件的存儲問題。

2.2 數(shù)據(jù)庫的運(yùn)作結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與測控系統(tǒng)的關(guān)系如圖1所示，由多層組成，最底層為操作系統(tǒng)，其上為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，再上為數(shù)據(jù)應(yīng)用支撐平臺。此平臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與測控系統(tǒng)的集成。因數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)僅對測試場測控系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行管理，依照安全機(jī)構(gòu)要求對測控系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)置、硬件控制等不予干涉，所以只依照測控系統(tǒng)的《通信協(xié)議》編制接口程序?qū)走_(dá)、紅外測量子系統(tǒng)的程序終端進(jìn)行關(guān)聯(lián)。本圖中對測控系統(tǒng)中其余的多種構(gòu)件，即與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不存在直接聯(lián)系的端口(比如承重轉(zhuǎn)臺控制構(gòu)件、雷達(dá)運(yùn)行控制構(gòu)件等)，忽略顯示。

圖1 關(guān)系結(jié)構(gòu)圖

2.3 數(shù)據(jù)庫的功能模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫的功能實(shí)現(xiàn)以模塊化的方式加以設(shè)計(jì)，可分為以下主要模塊：1)原文件再處理專用模塊，對入庫的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的更改、填充或者圖像重繪等操作；2)數(shù)據(jù)文件內(nèi)部信息提取模塊，通過程序從數(shù)據(jù)原始文件中讀取入庫信息，盡力減少人工入庫的工作量；3)數(shù)據(jù)錄入模塊，按上述經(jīng)改進(jìn)的建庫方案來操控?cái)?shù)據(jù)表信息和數(shù)據(jù)文件的自動錄入，同時(shí)提供人工記錄的信息錄入窗口；4)綜合計(jì)算處理模塊，用于雷達(dá)目標(biāo)特性數(shù)據(jù)文件的RCS均值統(tǒng)計(jì)、最值對比計(jì)算，紅外圖像中多點(diǎn)輻射率[6]顯示等；5)數(shù)據(jù)查詢與輸出模塊，負(fù)責(zé)不同檢索條件下查詢操作，查詢結(jié)果的保存、打印，數(shù)據(jù)文件的輸出等；6)用戶管理模塊，提供用戶增減、用戶更改和用戶權(quán)限管理等功能；7)系統(tǒng)維護(hù)模塊，用于數(shù)據(jù)庫的備份、恢復(fù)、版本更新等。

2.4 數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用面向?qū)ο蟮某绦蛩枷?，采用?shù)據(jù)庫中多個(gè)數(shù)據(jù)表相互配合的方式來實(shí)現(xiàn)層次化的結(jié)構(gòu)[7]，可簡化數(shù)據(jù)描述，實(shí)現(xiàn)屬性結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化定義，符合人們的思維習(xí)慣，便于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。本數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表關(guān)系如圖2所示。

3 目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫的實(shí)現(xiàn)

目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理軟件選用Microsoft Access 2003[8]。Access數(shù)據(jù)庫管理軟件作為Microsoft Office的常用組件，具有較強(qiáng)的可移植性，使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用軟件在不同計(jì)算機(jī)上的安裝或使用比較方便。開發(fā)軟件選用了VC++6.0編程設(shè)計(jì)軟件。Visual C++編程軟件，提供了ODBC、MFC ODBC、DAO、RDO、OLE DB、ADO多種訪問數(shù)據(jù)庫的技術(shù)[9]。其中ADO技術(shù)是一種訪問數(shù)據(jù)庫的高層接口，它基于OLE DB，并對OLE DB的接口進(jìn)行了封裝，定義了ADO對象，使程序的開發(fā)得到了大大的簡化?？紤]到ADO 技術(shù)調(diào)度速度快、平臺移植性好等優(yōu)點(diǎn)，采用ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。

3.1 VC++中使用ADO過程的步驟

1)引入ADO庫文件，初始化COM庫

使用ADO前．必須在工程的stdafx.h文件里直接用符號#import引入ADO庫文件，以便使編譯器能正確編譯。代碼如下：

#import “C:program filescommon filessystemadomsado15.dll”no_namespace rename(“EOF",”adoEOF”);

初始化數(shù)據(jù)庫時(shí)，在應(yīng)用程序類的Initlnstance函數(shù)中初始化OLE/COM (因?yàn)锳DO庫是一個(gè)COMDLL庫)?？梢允褂肁fxOleInit()來初始化COM庫。

AfxEnableControlContainer()；

if(!AfxOleInit())//初始化COM庫

{AfxMessageBox(“OLE初始化出錯(cuò)!”);

retum FALSE;}

2) 創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫的連接

當(dāng)初始化COM環(huán)境之后，就可以創(chuàng)建與數(shù)據(jù)庫的連接。聲明一個(gè)Connection對象指針 _ConnectionPtr．創(chuàng)建一個(gè)Connection對象。就可以調(diào)用函數(shù)Open來建立與數(shù)據(jù)庫的連接。其連接數(shù)據(jù)庫的代碼是：

HRESULT hr;

try

{

hr= m_pConnection.CreateInstance(

_uuidof(Connection));//創(chuàng)建Connection對象

if(SUCCEEDED(hr))

{hr = m_pConnection->Open (“Provider

=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Password=ldds;

User ID=ldds;Data Source=mbtxsjk;

PersistSecurityInfo=True;”,””,””,

adModeUnknown);}

}……

3) 執(zhí)行SQL語句

在初始化COM庫和連接數(shù)據(jù)庫后，即可通過m_pConnection接口(另外兩種接口方法在3.2節(jié)中講解)，利用SQL標(biāo)準(zhǔn)語言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)獲取等功能。

例如，添加和提取測量目標(biāo)表數(shù)據(jù)的SQL語句分別為：

CString SQL_In = “INSERT into測量目標(biāo)表 (目標(biāo)名稱,目標(biāo)型號,送測單位,簡略描述) values (‘某車’,’某型號’,’某單位’,’裸車’)”;//添加數(shù)據(jù)

CString SQL_Out = “SELECT * FROM 測量目標(biāo)表 WHERE 簡略描述=’裸車’ ”;//提取數(shù)據(jù)

通過m_pConnection指針實(shí)現(xiàn)添加記錄，代碼如下：

m_pConnectionPtr->Execute(_bstr_t(SQL_In),

NULL,adCmdText);//若改為SQL_Out則提取數(shù)據(jù)

3.2 ADO訪問指針的擇優(yōu)

上述步驟中講解了_pConnection指針實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。在VC++程序通過ADO訪問數(shù)據(jù)庫還可使用_RecordsetPtr和_CommandPtr兩種指針，各自實(shí)現(xiàn)添加數(shù)據(jù)的代碼如下：

1)通過_RecordsetPtr實(shí)現(xiàn)添加數(shù)據(jù)：

m_pRecordsetPtr->Open(_bstr_t(SQL_In),_variant_t((IDispatch *)m_pConnectionPtr,true), adOpenStatic,adLockOptimistic,adCmdText)；

2)通過_CommandPtr實(shí)現(xiàn)添加數(shù)據(jù)：

m_pCommandPtr->ActiveConnection =

m_pConnection;//將建立的連接賦值給它

m_pCommandPtr->CommandText=

_bstr_t(SQL_In);

m_pCommandPtr->Execute(NULL,NULL,

adCmdText);

編程試驗(yàn)中，采用上述3種指針分別調(diào)用SQL_In語句進(jìn)行5萬條記錄和50萬條記錄的5次入庫操作，得到的時(shí)間均值如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)庫添加數(shù)據(jù)時(shí)間表

采用上述3種接口分別調(diào)用SQL_Out語句進(jìn)行50萬條記錄的數(shù)據(jù)提取，得到的時(shí)間如表2所示。

表2 數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)時(shí)間表

從上述實(shí)驗(yàn)記錄的時(shí)間可以看出，無論是增加數(shù)據(jù)還是提取數(shù)據(jù)，_ConnectionPtr指針的效率遠(yuǎn)大于其他兩種，筆者在使用ADO過程步驟時(shí)之所以選擇此對象指針正是考慮了速率原因，建議采用。但如果想對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行高級操作，建議采用_RecordsetPtr指針。

4 目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫的管理

本數(shù)據(jù)庫的使用受保密規(guī)定限制，測試場與總部、其它地點(diǎn)沒有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。為滿足數(shù)據(jù)庫的異地使用，在符合管理制度的要求下，建立主、副數(shù)據(jù)庫，以移植性管理方式運(yùn)行。測試場的數(shù)據(jù)庫定義為唯一的主數(shù)據(jù)庫，定期地備份、刻盤形成新版本數(shù)據(jù)庫光盤，按需求由專職人員攜帶光盤到異地執(zhí)行副數(shù)據(jù)庫的版本更新。異地工作點(diǎn)無任何測量設(shè)備，僅有副數(shù)據(jù)庫管轄內(nèi)的數(shù)據(jù)查看、統(tǒng)計(jì)處理、打印等操作權(quán)限。數(shù)據(jù)庫運(yùn)作結(jié)構(gòu)中的測控軟件仍然保留，但其硬件控制功能關(guān)閉，只保留數(shù)據(jù)文件的讀取、預(yù)處理等功能。

為防止數(shù)據(jù)庫版本更改、替換過程中操作失誤而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、出錯(cuò)等問題，從數(shù)據(jù)庫運(yùn)行記錄、數(shù)據(jù)庫簽入簽出管理、數(shù)據(jù)庫備份與保存、數(shù)據(jù)庫還原與更改、用戶權(quán)限管理等方面，對數(shù)據(jù)庫版本進(jìn)行規(guī)范化控制和管理。此管理方式正是借助于數(shù)據(jù)庫管理軟件的可移植性和便捷性。

5 結(jié)束語

本文針對目標(biāo)特性測試外場測量的地面目標(biāo)雷達(dá)、紅外目標(biāo)特性數(shù)據(jù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了地面目標(biāo)雷達(dá)與紅外特性數(shù)據(jù)庫的建庫方案，提出了以測量方式和入庫編號自動生成子路徑的新方法，解決了測量文件路徑與數(shù)據(jù)表信息的自動同步難題。以面向?qū)ο蟮乃悸窐?gòu)建功能模塊，整體上制定出層次化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系，利用先進(jìn)的ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的訪問，且對ADO接口的不同指針進(jìn)行效率擇優(yōu)。提出主、副數(shù)據(jù)庫移植性管理方法，解決了測量數(shù)據(jù)異地管理應(yīng)用問題。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件通過實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了其運(yùn)行的可靠性，提高了目標(biāo)特性數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用效率，本數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)思想、實(shí)現(xiàn)方法和管理方式可為相關(guān)領(lǐng)域目標(biāo)特性測量數(shù)據(jù)管理提供參考。

[1] 楊照金,崔東旭.軍用目標(biāo)偽裝隱身技術(shù)概論[M].北京:國防工業(yè)出版社,2014.

[2] 黃培康,殷紅成,許小劍.雷達(dá)目標(biāo)特性[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005.

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[4] 莊釗文,袁乃昌,莫錦軍,等.軍用目標(biāo)雷達(dá)散射截面預(yù)估與測量[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

[5] 肖懷鐵,付 強(qiáng),郭修煌,等.雷達(dá)目標(biāo)全姿態(tài)RCS 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與檢索方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2009，26(10):3843-3845.

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[7] 劉 勇.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)技巧及設(shè)計(jì)規(guī)范[J].信息技術(shù)與信息化,2014(5):251-252.

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Design for Radar and Infrared Characteristics Database of Ground Target

Wang Sen，Liu Zengcan

(No.59 Institute of China Ordnance Industry, Chongqing 400039,China)

In order to make all types of ground targets radar and infrared characteristics test data unified management and efficient use, analyzed the characteristics of various types of data and handling, constructed the target characteristic database management system. The overall design of the database, increased the method of path automatically following the Data table number on the basis of the data header and the data file scheme, combined the interface type of operational structures, modular database functions and hierarchical data table structure design ideas. Database system based on the Access database management software and the VC++ programming software, through the ADO database access technology to be achieved. We described in detail the steps of ADO programming interface, and compared the storage frequency and extraction efficiency of different pointers to this interface. The primary and secondary database portability management method was proposed in the operation. The target characteristic database management system verified the reliability and efficiency of its work in practice, provided a good data support for testing and analysis of ground target characteristic.

database; data table; target characteristics data; ADO

2016-06-21；

2016-08-09。

王 森(1982-)，男，山西昔陽人，學(xué)士，工程師，主要從事目標(biāo)特性數(shù)據(jù)庫方向的的研究。

1671-4598(2016)12-0162-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.12.046

TP392

A