雷达系统中状态监控软件的研究与设计

王 丽，李 璐，赵浩然

（四川九洲空管科技有限责任公司，四川 绵阳 621000）

雷达主要应用于地面、空中、海上和太空，主要用来对各处目标进行探测、定位和跟踪，还可用作导航工具。随着时间的推移和雷达技术不断发展，各型不同用途的雷达被相继研制，在军事和民用方面都发挥出巨大的作用。

雷达系统由很多设备组成，一般包含有天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等。而且雷达系统大多安装在无人值守的地区，长时间无间断运行，因此，单纯依靠人工对雷达的工作状态进行全面实时的监控是不可能的，必须要具有针对性的状态监控系统实现对系统设备的监视和控制。与此同时，随着雷达电子产品的广泛应用，对雷达工作状态数据的实时采集、报警信息的自动触发也提供了可能。

虽然雷达系统中可能存在设备不同接口不同的情况，但监控系统的硬件设备大多由相应功能的传感器、数据采集器、数据处理器和监控终端计算机组成。监控终端一般采用通用计算机，目前，市场上的通用计算机发展迅速，其内存、硬盘已能满足监控系统的需求，而状态监控软件驻留在监控终端中，作为用户与设备间的人机交互接口，实现状态监视和控制的业务功能。

1 系统概述

本文以二次雷达系统作为参考系统，对二次雷达系统进行研究，并对其进行状态监视控制功能的设计开发工作。二次雷达系统组成如图1所示，由天馈系统、询问分机、控制分机、切换分机、网络传输设备、监控维护终端组成。

状态监控系统由传感器、数据采集器、数据处理器、数据传输设备及数据存储服务器、监控终端组成，如图2所示。其中，不同设备的传感器类型不同，数据采集器收集传感器采集的数据并将之转换为计算机能识别的数字信号，数据处理器将采集数据进行处理并进行上传或将控制信息发送至相应设备。传感器、数据采集器、数据处理器均安放在雷达设备场地内，由数据传输设备将有效的数据传输至控制间，设备监控间内由监控终端和数据存储服务器实现数据的存储和雷达系统监控的人机交互。

图1 二次雷达系统组成图

图2 监控系统组成

2 软硬件平台

2.1 硬件平台

状态监控软件驻留在监控终端中，监控终端采用常规通用计算机，由计算机实现与外部传输设备的物理连接，而数据存储服务器实现大量监视数据的存储，并实现日志等信息的存储。

监控终端的硬件配置在满足日常使用需求的基础上更优更好，比如内存最低配置4G、网卡2路、硬盘500 G以上等，硬件资源应留够足够的余量，以满足监控的实时操作。

2.2 软件平台

状态监控软件平台如下：系统为Windows系统，软件代码编辑为QT，软件编译调试工具为Microsoft Visual Studio 2010。

3 软件需求分析

3.1 功能需求

状态监控软件为雷达系统监视控制提供人机交互，需要实现系统状态的监视、控制功能，也可提供设备参数的配置功能，包括对天线分机、雷达主机内各分机和各设备的监视控制，并可提供操作日志、状态日志的管理，实现用户权限管理等操作。状态监控软件功能如图3所示。

图 3 状态监控软件功能模块

3.2 界面需求

状态监控软件界面要求直观、美观、易操作。状态监控软件界面包含的项目有标题栏、菜单栏、工具栏、日志显示区、主显区、状态栏等，每个区可根据用户设置选择是否显示，主显区是必显项，监控软件界面可进行全屏显示。

3.3 性能需求

监控终端及监控软件能长时间可靠、稳定工作，平台MTBF（无故障持续工作时间）大于10 000 h；CPU 在忙时的利用率均值不超过70%；内存在忙时的使用率均值不超过70%；告警发生到显示在软件界面时间要求在3 s内；对历史监控数据，保留30 d；对于重要的历史数据，应当进行数据备份，备份的时间间隔为每月1次，保留最新的1份。

3.4 接口需求

监控终端与外部设备连接方式采用网络连接，串口设备需要使用转换设备将之转换为网口。考虑到状态监控软件要求稳定、可靠的数据传输，采用TCP/IP协议作为软件的网络传输层协议，并使用socket技术实现数据的传输。这是因为利用了基于TCP/IP的socket通信编程接口编写程序，其目的是在TCP/IP所组建网络的不同机器之间利用客户/服务器模式建立通信连接。

4 软件功能模块设计

4.1 用户管理

用户管理包括用户登录和用户配置。用户登录通过用户名与密码认证方式登录，软件自动配置与其权限匹配的界面；用户配置实现用户的配置管理，包括添加、编辑、删除用户信息，用户分组包括管理员、操作员等，其中，操作员具备个人资料管理、设备状态控制、故障日志查询、设备状态查看等功能，管理员除具备操作员的操作外，还可具备用户添加、用户编辑、用户删除的功能。

4.2 日志管理

日志管理主要是对用户操作、设备状态、故障等日志管理，包括日志存储、日志查询、日志导出、日志删除等功能。所有的操作信息以列表的形式显示在表格中，并可以通过点击按钮查询不同日期、不同设备的、不同类型的日志内容，并可以将日志保存为PDF文档，日志定期进行删除，重要日志信息和重要历史数据将定期进行备份。

4.3 各分机、设备的状态监视

状态监视模块接收、分析系统各分机、各设备的当前运行状态信息，并通过图形、文字形式显示各设备的状态，以供用户观察、判断。状态监控软件的主显区以方框形式添加分机、设备，并按系统、分机、设备进行分级显示，以颜色区分不同状态，并可查看设备的相关参数，参数值以表格的形式显示。

4.4 各分机、设备的状态控制

状态控制模块实现雷达系统设备的状态控制功能，通过用户对软件操作将用户命令转换成控制数据下发给雷达设备。状态控制模块根据系统、设备的不同需求形成不同功能的控制模块，主要包括电源控制、模式控制、发射控制、天线扫描控制、转速控制、主备切换控制等功能，控制在界面上以按钮形式存在，通过按钮的点击触发命令的下发。

4.5 数据库

状态监控软件需要使用到的数据库包括用户数据库和日志数据库，数据库可采用Sqlite或mysql等，QT平台具有与数据库之间的函数接口，可直接通过调用函数实现数据库数据的读写操作。用户数据库所包含的列表项有用户名、密码、用户权限组、提示、登录时间、创建时间等，日志数据库包含的项有分机、模块、内容、发生时间等信息。

5 结束语

在对二次雷达系统和相应的监控系统研究的基础上，本文介绍了二次雷达监控系统的组成，对二次雷达系统的状态监控软件的功能、性能、接口等进行了需求分析，并且对监控软件各功能模块进行了研究设计。本文针对二次雷达系统设计的状态监控软件，经过开发实现、系统测试验证证实，软件稳定、可靠，能有效地对系统、各设备进行监视和控制。未来的工作中，可在此基础上进行更深一步的拓展，对关键点或通用化进行更多的研究。

［1］丁鹭飞，耿富录.雷达原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2002.

［2］曹威伍.天气雷达及探空雷达工作状态监控系统设计与开发［D］.成都：电子科技大学，2014.

［3］姜文平，谭晖.基于TCP/IP的SOCKET接口实现网络通信［D］.湖北：湖北省邮电科学研究院，1998.