基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的裝備精度數(shù)據(jù)誤差匹配分析系統(tǒng)研究

劉 欣 ，張則劍 ，劉 勐

（1.91550部隊(duì)42分隊(duì)，大連 116023;2.大連理工大學(xué)，大連116023）

1 引言

在各類(lèi)任務(wù)保障過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的測(cè)量數(shù)據(jù)和精度分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)分析效率低；人員流動(dòng)性大、人為因素多、數(shù)據(jù)分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確等諸多客觀(guān)因素，導(dǎo)致在裝備精度數(shù)據(jù)誤差分析方面存在一定的薄弱環(huán)節(jié)，如何定性、定量的分析超差數(shù)據(jù)中各項(xiàng)誤差源匹配成為裝備精度分析亟需解決的技術(shù)難題[1]。因此，有必要研制一套裝備精度數(shù)據(jù)誤差匹配與分析系統(tǒng)。

現(xiàn)提出一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)的裝備精度數(shù)據(jù)誤差匹配分析設(shè)計(jì)思路，將各型裝備狀態(tài)與測(cè)量數(shù)據(jù)有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)處理信息數(shù)據(jù)迅速、準(zhǔn)確、直觀(guān)等優(yōu)勢(shì)，提高數(shù)據(jù)使用及數(shù)據(jù)管理的效率和質(zhì)量。綜合分析歷史數(shù)據(jù)建立各型裝備的誤差模型，利用軟件系統(tǒng)的逐步引導(dǎo)與交互處理等方式完成裝備精度分析工作，規(guī)范精度數(shù)據(jù)分析過(guò)程，做到便捷分析海量精度數(shù)據(jù)、智能匹配超差數(shù)據(jù)誤差源及精確計(jì)算誤差源的影響值，找出影響裝備精度的軟、硬件方面存在的問(wèn)題，作為調(diào)整和改進(jìn)測(cè)量裝備的依據(jù)，提高了裝備的保障能力，推動(dòng)精度數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，取得了良好的效果[2-3]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 硬件系統(tǒng)

精度數(shù)據(jù)誤差匹配分析系統(tǒng)硬件系統(tǒng)為一個(gè)獨(dú)立的局域網(wǎng)，主要由1臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器，多臺(tái)數(shù)據(jù)處理終端，1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)，1臺(tái)智能交換機(jī)，1組10T的磁盤(pán)陣列組成，為軟件系統(tǒng)的運(yùn)行提供平臺(tái)。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，并處理客戶(hù)端的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，配合終端完成各種數(shù)據(jù)的錄入、編輯、瀏覽及檢索等工作。數(shù)據(jù)處理終端用于精度數(shù)據(jù)誤差匹配分析工作和系統(tǒng)管理工作，各終端是地位相同的作業(yè)平臺(tái)，通過(guò)執(zhí)行不同裝備的系統(tǒng)請(qǐng)求而完成不同裝備的系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)分析處理任務(wù)[3]。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 軟件系統(tǒng)

精度數(shù)據(jù)誤差匹配分析系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要分為誤差源匹配分析數(shù)據(jù)庫(kù)和誤差源匹配分析軟件系統(tǒng)兩大部分，其整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

誤差源匹配分析數(shù)據(jù)庫(kù)部署于數(shù)據(jù)服務(wù)器上，主要負(fù)責(zé)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、精度數(shù)據(jù)、裝備標(biāo)定數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、不同裝備的誤差模型、數(shù)據(jù)分解模型、誤差源匹配分析結(jié)果、測(cè)控裝備信息、任務(wù)信息、大地測(cè)量信息等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，為整個(gè)軟件系統(tǒng)提供底層數(shù)據(jù)支持；根據(jù)用戶(hù)設(shè)定執(zhí)行備份、清理數(shù)據(jù)等功能，對(duì)基礎(chǔ)信息進(jìn)行錄入、刪除、修改、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、輸出等。

誤差源匹配分析軟件系統(tǒng)部署于數(shù)據(jù)分析終端上，由數(shù)據(jù)分析與誤差匹配分系統(tǒng)、結(jié)果輸出分系統(tǒng)、系統(tǒng)管理分系統(tǒng)三部分組成。

數(shù)據(jù)分析與誤差匹配分系統(tǒng)，主要由初始設(shè)定、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、精度數(shù)據(jù)分解、精度數(shù)據(jù)超差判定、誤差源匹配分析、匹配分析結(jié)果存儲(chǔ)等功能模塊組成。完成用戶(hù)初始條件設(shè)置、原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入、精度數(shù)據(jù)分解、誤差統(tǒng)計(jì)、超差判定、誤差源匹配分析、匹配分析結(jié)果存儲(chǔ)等。

結(jié)果輸出分系統(tǒng)，主要由查詢(xún)條件設(shè)定、匹配分析結(jié)果查詢(xún)與輸出等功能模塊組成?？梢愿鶕?jù)需求提供匹配分析結(jié)果查詢(xún)、報(bào)表生成的服務(wù)，包括精度異常時(shí)間段、導(dǎo)致異常的誤差項(xiàng)、計(jì)算結(jié)果、匹配度等內(nèi)容。

系統(tǒng)管理模塊，實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的運(yùn)行配置，負(fù)責(zé)用戶(hù)管理、權(quán)限管理、日志管理、系統(tǒng)參數(shù)管理等功能。

根據(jù)系統(tǒng)功能的定義及分層架構(gòu)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)思想，精度數(shù)據(jù)誤差匹配與分析系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)，在邏輯上劃分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層、實(shí)體層和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理層五個(gè)層次，各層之間采用松散的分層架構(gòu)模式[4-5]。軟件系統(tǒng)邏輯架構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

3 主要進(jìn)步點(diǎn)

3.1 實(shí)現(xiàn)了裝備精度數(shù)據(jù)誤差分析規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的工作流程

歷次任務(wù)過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生大量測(cè)量數(shù)據(jù)，每型裝備的誤差源多達(dá)幾十種，要從中找出影響裝備精度的誤差源，因數(shù)據(jù)量巨大，人工量化困難，一次任務(wù)的數(shù)據(jù)分析往往需花費(fèi)10天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，效率較低。通過(guò)精度數(shù)據(jù)誤差匹配與分析系統(tǒng)軟件的逐步引導(dǎo)與交互處理，借助良好的人機(jī)交互界面，用戶(hù)可根據(jù)設(shè)置的初始條件，完成原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入，由數(shù)據(jù)分解模塊進(jìn)行誤差分解，對(duì)分解后的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差統(tǒng)計(jì)。若該段數(shù)據(jù)滿(mǎn)足指標(biāo)要求，可選擇繼續(xù)匹配新的分析段落或退出；若該段數(shù)據(jù)超差，在數(shù)據(jù)庫(kù)現(xiàn)有誤差源列表中選擇已有誤差源進(jìn)行匹配，將消除誤差后的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果及裝備實(shí)際工作狀態(tài)等信息進(jìn)行綜合比較分析，判斷誤差源是否匹配。若匹配成功，將消除誤差后的精度數(shù)據(jù)分解結(jié)果轉(zhuǎn)入超差判斷模塊繼續(xù)分析，若仍超差，則在此基礎(chǔ)上繼續(xù)匹配誤差源直至滿(mǎn)足指標(biāo)要求。誤差源匹配結(jié)束后將分析結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，供結(jié)果輸出分系統(tǒng)調(diào)用。若匹配不成功，重新選擇誤差源進(jìn)行匹配分析。若現(xiàn)有誤差源模型均匹配不上，需經(jīng)人工分析后建立新的誤差源模型加入數(shù)據(jù)庫(kù)，供后續(xù)分析使用。誤差分析過(guò)程中，用戶(hù)可根據(jù)情況隨時(shí)調(diào)整當(dāng)前分析段落。裝備誤差匹配分析工作流程如圖4所示。

圖4 裝備誤差匹配分析工作流程

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了裝備精度誤差的規(guī)范化、定量化分析流程，能方便快捷地分析海量精度數(shù)據(jù)、智能匹配超差數(shù)據(jù)的誤差源、精確計(jì)算誤差源的影響值，提高了數(shù)據(jù)分析的質(zhì)量和效率[6-7]。

3.2 提高了數(shù)據(jù)的管理能力

為了完整保存裝備數(shù)據(jù)信息，方便用戶(hù)查詢(xún)及后續(xù)分析評(píng)定，創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在服務(wù)器上運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)負(fù)責(zé)相關(guān)各類(lèi)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和統(tǒng)一管理，消除數(shù)據(jù)冗余，維護(hù)數(shù)據(jù)一致性完整性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，保障數(shù)據(jù)安全。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，具有高性能的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理能力，具有基于多線(xiàn)程結(jié)構(gòu)的并行數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)核，能夠發(fā)揮附加處理器的優(yōu)勢(shì)，能夠支持對(duì)稱(chēng)多處理技術(shù)，具有很高的安全性。數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用于精度數(shù)據(jù)分析軟件相關(guān)的各類(lèi)數(shù)據(jù)，為誤差匹配分析系統(tǒng)提供必要數(shù)據(jù)支撐[8-9]。系統(tǒng)邏輯E-R結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。通過(guò)構(gòu)建基于數(shù)據(jù)庫(kù)的誤差匹配分析系統(tǒng)，方便了裝備數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢(xún)、管理和維護(hù)，有效地降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了數(shù)據(jù)管理能力。

圖5 系統(tǒng)邏輯E-R結(jié)構(gòu)圖

3.3 建立了基于裝備誤差模型的精度數(shù)據(jù)誤差分析方法

在任務(wù)保障過(guò)程中，技術(shù)人員需要根據(jù)事后數(shù)據(jù)處理結(jié)果判斷裝備精度和技術(shù)狀態(tài)是否滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求。在以往分析中，一方面只能通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)裝備可能存在的不穩(wěn)定因素進(jìn)行定性分析，缺乏對(duì)誤差源的定量分析，不能精確計(jì)算誤差源具體影響；另一方面，人為因素影響大，人員的技術(shù)水平和對(duì)裝備狀態(tài)的把握造成對(duì)誤差源判斷不夠客觀(guān)，一旦誤差源定位不準(zhǔn)或不全，也就錯(cuò)失了改進(jìn)裝備的最佳時(shí)機(jī)；另外人員流動(dòng)性大，新接手人員受工作時(shí)間限制，無(wú)法充分繼承前人的經(jīng)驗(yàn)，不利于技術(shù)可持續(xù)發(fā)展。基于裝備誤差模型的精度數(shù)據(jù)誤差分析方法，通過(guò)深入研究誤差產(chǎn)生關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)歷史精度數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，建立了較為完善的裝備誤差模型庫(kù)，能夠全面準(zhǔn)確地找出影響裝備精度的誤差源，切實(shí)消除人為因素影響，為調(diào)整和改進(jìn)裝備性能提供依據(jù)，提高了裝備保障能力[10]?？紤]到裝備誤差模型的復(fù)雜性，方便在使用過(guò)程中不斷豐富和完善，每一個(gè)裝備模型以獨(dú)立動(dòng)態(tài)庫(kù)的形式存在。

4 結(jié)束語(yǔ)

裝備精度數(shù)據(jù)誤差匹配分析系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、先進(jìn)數(shù)據(jù)處理方法等，解決了裝備誤差模型建立、誤差匹配方法等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了裝備精度分析工作由傳統(tǒng)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)、定性分析模式向智能、定量分析模式的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)數(shù)據(jù)定量化分析的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，切實(shí)提高了裝備綜合保障能力和信息化管理水平。該系統(tǒng)性能可靠、操作界面友好，使用維護(hù)簡(jiǎn)單方便，軟件設(shè)計(jì)、接口標(biāo)準(zhǔn)化，方便系統(tǒng)擴(kuò)展。目前該系統(tǒng)在精度評(píng)估和裝備技術(shù)狀態(tài)認(rèn)證中得到應(yīng)用，且效果很好。

[1]劉丙申,劉春魁,杜海濤.靶場(chǎng)外測(cè)設(shè)備精度鑒定[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008.LIU Bingshen,LIU Chunkui,DU Haitao.Precision identification of the shooting range outfield test device[M].Beijing:National Defend Industry Press,2008.

[2]孫翱.軍事裝備信息化試驗(yàn)理論研究[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006.SUN Ao.Theoretical research on military equipment informatizationexperiment[M].Beijing:NationalDefendIndustryPress,2006.

[3]劉欣,劉勐.基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的測(cè)控裝備綜合管控系統(tǒng)研究[J].微處理機(jī),2013,34(2):57-59.LIU Xin,LIU Meng.Research on integrated management and control system of measurement control equipment based on database technology[J].Microprocessors,2013,34(2):57-59.

[4]胡德生,陳勇,陳重陽(yáng),等.分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在海洋GIS開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].微處理機(jī),2011,32(1):33-36.HU Desheng,CHEN Yong,CHEN Chongyang,et al.Application of distribute database technique on development of Marine GIS[J].Microprocessors,2011,32(1):33-36.

[5]劉生平.Visual C++.NET數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)技術(shù)與實(shí)踐[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.LIU Shengping.Development technology and practice of VisualC++NETdatabase[M].Beijing:TsinghuaUniversityPress,2005.

[6]夏南銀.航天測(cè)控系統(tǒng)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2002.XIA Nanyin.Aerospace TT&C system[M].Beijing:National Defend Industry Press,2002.

[7]劉利生.外測(cè)數(shù)據(jù)事后處理[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2000.LIU Lisheng.The exterior tracking&measurement data post processing[M].Beijing:National Defend Industry Press,2000.

[8]劉飛,何明浩,馮明月,等.雷達(dá)輻射源識(shí)別中數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建及應(yīng)用[J].現(xiàn)代防御技術(shù).2017(6):11-16.LIU Fei,HE Minghao,FENG Mingyue,et al.Construction and application ofdatabaseinradaremittersourceidentification[J].Modern Defence Technology,2017(6):11-16.

[9]崔群法,祝紅濤,趙喜來(lái).SQL Server 2008中文版從入門(mén)到精通[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.CUI Qunfa,ZHU Hongtao,ZHAO Xilai.SQL Server 2008 Chinese version from entry to mastery[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2009.

[10]王敏,胡紹林,安振軍.外彈道測(cè)量數(shù)據(jù)誤差影響分析技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2008.WANG Min,HU Shaolin,AN Zhenjun.Analysis technology andapplicationofinfluenceonexternalballisticmeasurement data error[M].Beijing:National Defend Industry Press,2008.