潜艇作战系统试验数据录取系统的设计与实现*

丁学文 刘兆才 冯 达

(91388部队92分队 湛江 524022)



潜艇作战系统试验数据录取系统的设计与实现*

丁学文 刘兆才 冯 达

(91388部队92分队 湛江 524022)

论文从潜艇系统试验数据录取系统的研制出发，介绍了数据录取系统的有关内容，结合当今科学技术的发展趋势和靶场实际情况，对研制中的关键技术问题提出解决的思路。

作战系统; 总线; 端口; 数据录取

Class Number TB56

1 引言

潜艇作战系统试验数据录取系统是潜艇作战系统海上设计鉴定试验的关键的测控保障设备。潜艇作战系统及各分系统是通过网络和串口进行数据信息交互，要满足潜艇作战系统试验对作战系统各主要设备间传输的数据信息、态势显示和表页显示等视频信息以及重要作战命令的音频信息等录取需求，数据录取系统设计实现时将采用总线数据监听、端口数据录取、时统同步、音视频信息录取、传感器数据采集和录取信息综合处理等技术。本文将对数据录取系统的设计思想和实现手段进行分析和阐述。

2 需求分析

靶场承担了两型潜艇作战系统的试验任务，组织海上试验获取试验数据，进行试验数据处理、分析评定以考核作战系统的主要战技指标是否符合要求。试验数据主要分为艇外测控和艇内数据录取，数据录取系统是获取艇内试验数据的唯一设备。典型的作战系统试验项目有：

•作战系统试验

•声纳系统试验

•指控系统试验

•战术软件试验

上述试验项目对数据录取系统提出了具体明确的要求，需要实时录取各武器通道上主要节点间传输的数据信息，录取标准显控台视频信息，数据存储要打上统一的时标。传输的数据有周期和非周期性，各周期又不相同，各通道有多种数据报文协议，传输平台有网络和串口，串口有标准和非标等。靶场要研制一套潜艇作战系统试验数据录取系统，必须采用各种成熟、可靠、先进的技术，以满足各试验项目对试验数据的要求。

3 系统组成及功能

3.1 系统的组成

根据上述试验项目的需求分析，数据录取点存在于不同舱室和战位，各试验项目既可独立也可组合实施，对录取系统的组成提出了一定的要求。

数据录取系统设计由动态数据录取分系统、音视频录取分系统、综合声纳舷角数据录取分系统、雷弹发射参数测量分系统、录取数据处理分系统、数据综合处理分系统和数据库管理分系统等组成。前四个分系统为上艇设备，负责试验期间的数据录取，既可独立使用，也可同时使用。系统设计中采用模块化、标准化、通用化设计，并有较大的技术冗余，以利于系统功能和性能的扩展，以便在艇内可实现各录取设备间功能的互换，降低成本提高录取系统工作的可靠性。整个系统组成如图1所示。

图1 系统组成

3.2 系统的功能

本文设计的录取系统可以完成潜艇作战系统专项试验任务的数据录取和处理等工作，以下为各部分功能简介。

3.2.1 实时数据采集功能

潜艇作战系统通过网络总线把各设备连接起来，系统内的设备间信息流在网络总线上传输的。实时数据采集既以监视工作方式实时监听作战系统主要设备在网络总线上传输的数据通讯信息，以监听方式实时采集RS-422(或RS-232)串行口的通讯数据，根据需要将模拟量、调频信号转成数字量后进行录取。由测速传感器和测速仪完成武器出管速度的测量采集任务。特点是数据采集的设备比较分散，数据报文协议繁多，都需时统信号的支持。

3.2.2 实时采集视频、音频信息功能

可把标准显控台的态势显示、表页显示、工作状态及操作过程显示的视频信息转换成标准的视频信号，通过视频采集卡将其转换成数字信息，再经压缩成V.264等格式后存入硬盘。特点是采集高分辨率的图形显示屏幕内容。也可根据需要，将试验过程中指挥员的作战命令等语言信息，转换成数字信息经数据压缩后存入硬盘。

3.2.3 信息采集监视功能

在信息采集过程中，可实时监视某一通道的数据信息以判定数据传输和采集的正确性，同时可通过监视器监视某一视频信息录取的正确性。

3.2.4 时统对时信息功能

可接收GPS授时信息，并将录取系统机器时钟与GPS时间同步，以便在试验中，将录取的各类信息打上时标，为事后数据处理提供时间统一的支持。

3.2.5 数据标注、解释功能

在试验中实时对某段或某时刻需要的信息打上标志符，以便快速检阅。对录取的数据可按选定的格式、要求，进行解释、送显或打印，供在线浏览查阅。

3.2.6 数据处理功能

对试验录取的数据按试验的要求进行数据预处理和数据综合处理，给出数据处理结果。按录取数据信息的种类又可分为多媒体信息处理和数值数据处理。该功能的特点是数据处理方法多样，处理信息种类繁多，数据量大等。

3.2.7 信息档案管理功能

将试验中所采集的信息进行整理、分类，存入多媒体数据库中，以便查询、处理和系统分析。

4 关键技术分析

4.1 网络总线信息监听技术

潜艇作战系统设备间的连接采用了网络总线结构，试验所需的数据只能从总线的端口进行录取。由于该端口为物理端口而非逻辑端口，因此如何从总线上录取传输的信息成为一个技术难点，信息监听技术是解决这一难题的关键技术。采用总线实时监听技术，在不影响系统正常工作，不增加系统开销和不增加网络流量的情况下，实时监听潜艇作战系统X个节点设备之间在网络总线上传输的通信信息，并根据总线传输协议，将帧信息拆包还原成数据报文，以达到数据采集的目的。

4.2 图像转换及录取技术

潜艇作战系统已采用统一规定的标准显控台，分辨率高达1280×1024，把如此高分辨率的图形转变成标准的视频信息是技术难点之一；另外，把大量的视频信息进行压缩和贮存也是难题之一。采用视频转换技术，将声纳、雷达、指控显控台的一次视频和高分辨率信号转换成标准的电视信号(CCIR601)，通过视频采集压缩卡，直接把采集的视频以HV.264的格式存到硬盘。

4.3 时钟同步技术

数据录取系统录取的数据时标必须与被试系统进行时统同步，以便进行事后试验数据的处理和分析。而本系统的数据录取设备，由于要分散多处录取被试系统，又需要统一的时间标志，故时间同步是一关键技术。采用网络授时技术进行时钟同步，网络授时服务器接收GPS时钟信号并进行校时，各录取设备通过网络交换机与授时服务器连接进行在线实时校时，录取设备和被试系统各设备时间同步，以便于事后的数据处理和仿真回放。

5 系统的实现

系统的设备组成如图2所示。

图2 系统的设备组成

6 结语

潜艇作战系统试验数据录取系统是一个完整的、面向试验需求、具有灵活性、高可靠性和高稳定性的实时监听录取数据系统，兼有岸上数据处理与存储管理功能。该系统已成功研制并应用于实际的试验中，为试验提供了完整有效的海上实航试验数据，它提供的数值、模拟、多媒体等信息数据，为试验数据处理与分析评定提供了有效的技术支撑。

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Design and Realization of Submarine Combat System Experiment Data Acquisition System

DING Xuewen LIU Zhaocai FENG Da

(Unit 92, No. 91388 Troops of PLA, Zhanjiang 524022)

This article proceeds from submarine experiment data acquisition system，elaborates the content about data acquisition system. Combined with the trend of new technologies and the fact of target range, a method is proposed to solve the key technologies in the system’s developing.

combat system, bus, data port, data acquisition

2016年5月10日,

2016年6月26日

丁学文，男，工程师，研究方向：作战系统、数据采集。刘兆才，男，助理工程师，研究方向：反潜、火控、数据采集。冯达，男，助理工程师，研究方向：作战系统、数据采集。

TB56

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.11.024