基于網(wǎng)絡(luò)的分布式雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)

唐煥朋

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031）

0 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)過程當(dāng)中，雷達(dá)系統(tǒng)往往要面臨著許多的危險(xiǎn)，而為了能夠進(jìn)一步提升雷達(dá)系統(tǒng)的生存能力，相關(guān)工作人員應(yīng)該加大研究力度，從而進(jìn)一步完善雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)。而現(xiàn)代雷達(dá)往往都是有大型雷達(dá)站構(gòu)成，而且多數(shù)雷達(dá)站都分布在海島、高山等相應(yīng)的地區(qū)，其工作環(huán)境十分惡劣，在具體的應(yīng)用中也存在著交通不便、工作人員多、管理難度大等相關(guān)問題，無法有效的發(fā)揮出雷達(dá)裝備作戰(zhàn)的效能，也導(dǎo)致了大量的人力和物力出現(xiàn)了浪費(fèi)。而與此同時(shí)，雷達(dá)還面臨著低慢小目標(biāo)探測(cè)困難等相關(guān)的問題[1]。而分布式網(wǎng)絡(luò)雷達(dá)則是一種全新體制，其主要是采用網(wǎng)絡(luò)通信、雷達(dá)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)，從而使用小型雷達(dá)將其合理的進(jìn)行布陣和聯(lián)網(wǎng)，不僅使其對(duì)威脅的抵抗能力和對(duì)低慢小目標(biāo)的探測(cè)能力得到增強(qiáng)，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)雷達(dá)的自動(dòng)化處理，這也使操作人員的工作壓力得到了緩解，極大的改善了工作環(huán)境，減少了人力上的配備，在管理上也更加的方便，而在這一系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)中遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益普及以及雷達(dá)自動(dòng)化水平的不斷提升，這也為雷達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。在雷達(dá)的具體工作過程當(dāng)中，相關(guān)的監(jiān)控信息可以通過網(wǎng)絡(luò)在特定的條件下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視，并有效的對(duì)雷達(dá)的運(yùn)行狀態(tài)和各種參數(shù)進(jìn)行控制，這樣一來操作人員便可以不用親手操作，而且還能夠節(jié)約人力和物力的消耗，改善人員的工作環(huán)境。此外，由于地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、裝備、技術(shù)水平等方面因素的限制，使節(jié)點(diǎn)雷達(dá)目前尚未完全實(shí)現(xiàn)無人值守目標(biāo)，而本文主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合控制技術(shù)、通信技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)等，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)的分布式雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，并詳細(xì)闡述了其設(shè)計(jì)原則、思想和功能需求等內(nèi)容，并介紹了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的處理流程，以此來證明該方案所具有的可行性[2]。

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 功能需求

1.1.1 遠(yuǎn)程測(cè)控功能

遠(yuǎn)程測(cè)控功能具體主要是指通過監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控中心，可以對(duì)各節(jié)點(diǎn)的雷達(dá)和各分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的監(jiān)測(cè)和控制。

1.1.2 信息存儲(chǔ)功能

信息存儲(chǔ)功能主要是指將雷達(dá)故障信息、雷達(dá)目前的工作狀態(tài)以及雷達(dá)所傳遞的相關(guān)情報(bào)等重要的信息進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣一來在日后可以由相關(guān)操作人員來進(jìn)行訪問和查閱。

1.1.3 數(shù)據(jù)融合功能

數(shù)據(jù)融合功能主要是指監(jiān)控中心可以對(duì)不同雷達(dá)所傳遞回來的情報(bào)信息進(jìn)行相應(yīng)的融合處理，并以此來獲得準(zhǔn)確而全面的信息。

1.1.4 環(huán)監(jiān)控功能

環(huán)境監(jiān)控功能主要是能夠?qū)⒗走_(dá)站室內(nèi)外的環(huán)境視頻和相關(guān)的語音信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，這樣也方便監(jiān)控中心對(duì)雷達(dá)站附近的自然條件等相關(guān)信息進(jìn)行及時(shí)掌握[3]。

1.1.5 數(shù)據(jù)通信功能

數(shù)據(jù)通信功能主要是可以完成監(jiān)控中心和各節(jié)點(diǎn)雷達(dá)站之間的通信過程，并有效的傳輸各種信息，而且還可以適應(yīng)光纖網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)的信道接口傳輸。

1.2 體系結(jié)構(gòu)選擇

對(duì)于雷達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控體系的結(jié)構(gòu)，我們?cè)谶x擇時(shí)主要包括B/S 結(jié)構(gòu)和C/S 結(jié)構(gòu)兩種類型，而和B/S 結(jié)構(gòu)相比，C/S 結(jié)構(gòu)則具有著以下特點(diǎn)。首先C/S 結(jié)構(gòu)主要是在專用的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行建立，其對(duì)小范圍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境十分適用，客戶機(jī)在發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)后，可由服務(wù)器來進(jìn)行采集并集中管理，最終形成數(shù)據(jù)庫，其主要包括實(shí)時(shí)和歷史兩種類型的數(shù)據(jù)庫。C/S 結(jié)構(gòu)體系一般主要是對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和簡(jiǎn)單性來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而且通過這種簡(jiǎn)單的管理方式也可以有效的緩解系統(tǒng)的壓力，提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。C/S 結(jié)構(gòu)主要是面對(duì)一些固定的用戶群，具有極強(qiáng)的信息安全控制能力，通常對(duì)于高度機(jī)密的信息系統(tǒng)，我們使用C/S 結(jié)構(gòu)會(huì)更加的適合。因此從監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)單性和安全性等方面進(jìn)行考慮，我們最終選擇C/S 結(jié)構(gòu)[4]。

1.3 總體結(jié)構(gòu)

經(jīng)過上述對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求和體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們可以得到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，其具體包含雷達(dá)端、監(jiān)控中心和通信網(wǎng)絡(luò)等三部分內(nèi)容。而監(jiān)控中心具體是指客戶端，雷達(dá)端則是服務(wù)端，客戶端軟件則主要安裝在監(jiān)控中心的終端機(jī)上，服務(wù)器軟件在雷達(dá)端的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行安裝。操作人員可以通過監(jiān)控中心的人機(jī)界面來進(jìn)行相關(guān)的操作，通過網(wǎng)絡(luò)通信使用客戶端軟件和服務(wù)端軟件。服務(wù)端的相關(guān)軟件操作人員則主要對(duì)雷達(dá)端的設(shè)備進(jìn)行控制，并以此來獲得雷達(dá)的情報(bào)工作狀態(tài)和周圍環(huán)境等信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和有效的控制。

1.4 雷達(dá)端

雷達(dá)端的主要功能分別包括對(duì)開關(guān)機(jī)進(jìn)行控制設(shè)置參數(shù)、采集狀態(tài)信息、儲(chǔ)存重要情報(bào)以及對(duì)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視等，其分為雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)兩種。首先雷達(dá)狀態(tài)監(jiān)控分系統(tǒng)，具有著實(shí)時(shí)性、可靠性和可移植性的特點(diǎn)，其主要有主控計(jì)算機(jī)、情報(bào)與測(cè)控服務(wù)器以及總線等相關(guān)內(nèi)容組成，其以分布式控制系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)了分散檢測(cè)、集中顯示等功能。而該系統(tǒng)包括兩級(jí)層次結(jié)構(gòu)，第一級(jí)為雷達(dá)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的主控臺(tái)，其主要包括主控計(jì)算機(jī)和情報(bào)與測(cè)控服務(wù)器，其具有著顯示雷達(dá)狀態(tài)、控制雷達(dá)操作等相關(guān)功能。而第二級(jí)則為分系統(tǒng)監(jiān)控模塊，其主要包括單片微處理器和傳感器，具有著監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)、診斷故障等功能。環(huán)境監(jiān)控分系統(tǒng)則主要包括監(jiān)視攝像頭、高音喇叭、傳感器等相關(guān)的組成成分，能夠?qū)C(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的具體運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，而且還能夠定位故障位置，檢測(cè)相應(yīng)的入侵行為[5]。

1.5 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心主要是對(duì)節(jié)點(diǎn)雷達(dá)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，以及對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和數(shù)據(jù)融合等過程，其主要包括環(huán)境監(jiān)控終端機(jī)和融合控制終端機(jī)等組成部分。首先融合控制終端機(jī)，其安裝了客戶端軟件，可以提供人機(jī)界面來方便操作人員開展工作，而且還實(shí)現(xiàn)了對(duì)雷達(dá)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。其次是環(huán)境監(jiān)控終端機(jī)，其主要將雷達(dá)站室內(nèi)外的環(huán)境視頻畫面進(jìn)行顯示，而且還可以控制雷達(dá)站的攝像頭等監(jiān)控設(shè)施，具有著監(jiān)控視頻、監(jiān)聽語音、顯示報(bào)警等相關(guān)功能。

1.6 數(shù)據(jù)通信方案的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通信方案時(shí)，我們應(yīng)考慮系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和網(wǎng)絡(luò)效率，具體網(wǎng)絡(luò)可以選擇TCP/IP 協(xié)議，并從系統(tǒng)要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行考慮，其數(shù)據(jù)主要可以分為雷達(dá)情報(bào)數(shù)據(jù)、監(jiān)控視頻、工作狀態(tài)信息、控制信息以及用戶訪問信息等[6]。

2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)處理流程

基于網(wǎng)絡(luò)的分布式雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)具有著如下的處理流程，首先操作人員需要登錄監(jiān)控中心，并通過人機(jī)界面來進(jìn)行操作。操作人員應(yīng)該向節(jié)點(diǎn)雷達(dá)端發(fā)送相關(guān)的連接請(qǐng)求，連接完成后通過人機(jī)界面來控制雷達(dá)的開關(guān)機(jī)，設(shè)置具體的參數(shù)并顯示相應(yīng)的情報(bào)，此外還可以進(jìn)行監(jiān)視雷達(dá)狀態(tài)以及周圍環(huán)境等指令操作。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)可以將操作員所下達(dá)的相關(guān)指令進(jìn)行打包壓縮，在進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，最終發(fā)送到節(jié)點(diǎn)雷達(dá)端。而雷達(dá)端的計(jì)算機(jī)在接收到相關(guān)數(shù)據(jù)后，首先先對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓，然后再將具體的協(xié)議指令在各個(gè)分系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行分發(fā)，而且還可以將此次的操作信息進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，并形成相應(yīng)的操作日志。而各個(gè)分系統(tǒng)在解析協(xié)議質(zhì)量后，需要完成具體的操作。雷達(dá)端計(jì)算機(jī)可以將采集到的情報(bào)狀態(tài)以及環(huán)境信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行打包壓縮，之后再回傳到監(jiān)控中心當(dāng)中。而與此同時(shí)，雷達(dá)端計(jì)算機(jī)還可以將這些數(shù)據(jù)進(jìn)入到自身的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，這樣操作人員在日后便可以進(jìn)行查詢。監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)需要對(duì)從雷達(dá)端所傳回來的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓，再根據(jù)具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如在屏幕墻上顯示環(huán)境視頻畫面，而且操作人員還可以根據(jù)其自身的需求來進(jìn)行放大和縮小等相關(guān)的處理[7-9]。

3 結(jié)論

為了應(yīng)對(duì)未來的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)，雷達(dá)系統(tǒng)也應(yīng)該向著無人值守的趨勢(shì)發(fā)展。而現(xiàn)如今我國(guó)雷達(dá)站所存在的主要問題在于交通不便、人員多、管理難度大等，因此本文針對(duì)以上問題設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)的分布式雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，以此來實(shí)現(xiàn)雷達(dá)的無人值守、自動(dòng)化控制和監(jiān)測(cè)等目標(biāo)，并有效地提升了雷達(dá)網(wǎng)實(shí)時(shí)控制的自動(dòng)化水平。而該系統(tǒng)通過相關(guān)的試驗(yàn)，目前已證明其具有著一定的可行性，能夠基本達(dá)到預(yù)期效果，但仍存在著一些問題，例如網(wǎng)絡(luò)延遲等。而對(duì)于該部分問題給系統(tǒng)所帶來的影響，需要相關(guān)人員進(jìn)一步的進(jìn)行分析，并不斷的完善該系統(tǒng)，從而使其能夠更好的發(fā)揮自身功能。