基于MATLAB/GUI的发控系统通信数据分析工具设计

(江南机电设计研究所 贵州 贵阳 550000)

一、引言

随着发控系统通信数据量的不断提高，设计师对发控系统通信数据分析的实时性要求也不断越高。在进行发控系统的对接实验过程中为了详细地了解系统工作过程中各主要设备的工作状态及运行过程，方便对故障进行定位和排查，往往会用数据记录设备对与发控系统进行信息交互的通信数据进行记录，记录的通信数据短则几万行，长则几十万行。以往采用的处理方法是让有经验的试验人员对发控系统通信数据进行人工判读，或者针对单一型号编写软件工具进行辅助作图判读，耗时耗力，通用性较差。

针对上述问题，提出利用Matlb/GUI软件开发发控系统通信数据分析工具。利用数据采集设备将发控系统通信数据以.xls或.txt格式存储在指定的文件夹里，便可利用该数据分析工具实现文件的导入、读取、显示和分析。相对于传统的发控系统通信数据分析方法，该分析工具既简化了发控系统通信数据分析过程、节约了成本。

二、发控系统的信息交互过程

发控系统是用于完成参数解算和装订，对导弹进行射前检查和发射控制等功能的地面电气系统[1]。一种典型的发控系统信息交互图如图1所示。从图中可以看出发控系统需要实时与指挥控制系统、随动控制系统、定位定向系统以及导弹等进行通信，同时发控系统内部设备之间也在进行实时通信。通信过程中，累计了大量的数据需要试验人员去分析处理。

图1 发控系统典型信息交互图

三、发控系统通信数据分析软件设计

(一)需求分析

不同型号的地空导弹武器系统采用的信息交互模式不一，数据记录设备记录保存的通信数据也在格式、类型上不一样。最常见的2种数据文件为.xls或.txt格式。而分析界面需要实现的便是能够将.xls或.txt格式的数据导入，将文件中的通信状态可以实时显示在界面的列表框中，方便分析人员进行检索。根据发控系统通信数据的实际特点，数据分析人员关注的数据有三种形式，一种为单个字节组成的状态，一种为多个字节组成的状态，一种为单个字节里某些位组成的状态。因此需要提供三种作图模式给数据分析人员选择，依次为单字节作图模式、多字节作图模式、位作图模式。

选择单字节作图模式时，分析人员点击列表框中的状态后，系统能够自动绘出该通信状态的波形变化图，同时在界面上能够自动显示出该状态在整个记录过程中的最大值、最小值、平均值。

选择多字节作图模式时，分析人员从软件界面输入字节所占的字节数等参数即可自动绘出该通信状态的波形变化图，同时在界面上能够自动显示出该状态在整个记录过程中的最大值、最小值、平均值。

选择位作图模式时，分析人员从软件界面输入状态所占的起始位和终止位等参数即可自动绘出该通信状态的波形变化图。

最后，由数据分析人员对软件所作的波形图和参数进行分析，得出试验结果。

(二)发控系统通信数据分析界面的实现。常用的界面编写工具有VC、Matlab/GUI。VC的特点如下：VC中缺失现成的数据处理函数，作图函数，需要自编相应的函数模块，会大大增加软件代码的编写量；VC处理大量的数据困难。Matlab/GUI的特点如下：MATALB是专业的数据处理软件，处理矩阵型数据较其他软件很有优势；MATALB中GUI界面具有良好的人机交互性；MATALB自带大量的数据处理函数、作图函数，作图方便[2]。因此选择Matlab/GUI来实现发控系统通信数据分析软件的实现。具体的实现过程如下：

(1)在MATLAB主界面的“命令行窗口”中输入guide，得到图形用户界面模板选择窗口，选择默认的空白模板(BLANK GUI)选项，即可进入编辑界面[3]。

在GUI编辑界面放置发控系统通信数据分析所需要的控件，包括1个按钮控件、1个列表框、1个弹出式菜单、7个可编辑文本框、4个不可编辑文本框、12个静态文本框，根据事先规划好的软件界面布局图依次将各组建放置到合适位置，并进行属性编辑设置，设计好的软件界面。

(2)编写对应控件的回调函数：先编写各自控件的回调函数，再根据每个控件需要实现的功能编写调用函数，便能将控件间都联系起来，完成数据分析界面的编程[4]。若用户需增加新功能，只需从GUI中添加相应的控件模块再对其进行回调函数和调用函数的编程即可。软件代码编写完成后，点击编译按钮即可生成.fig的发控系统通信数据分析界面。

(三)发控系统通信数据分析的操作实例。以某txt格式的通信数据为例，用编译生成的发控系统通信数据分析界面进行分析：

1)打开发控系统通信数据分析界面，点击“打开文件”按钮，选择需要导入文本格式的数据，若成功导入，则最上面的编辑框会显示读取文件的路径和文件名称。同时软件会自动将通信数据文件第一行的状态名称显示在左侧的列表框中，数据分析人员可以一目了然地看出自己所关心的状态名称所在的位置。

2)依据通信协议文件在末位量化可编辑框输入左侧列表框选中状态对应的末位量化值，在弹出式菜单下拉选项中选择“单字节作图”模式，软件自动绘出左侧列表框选中状态的波形图。

3)当数据分析人员所关注的通信数据占2个或以上的字节时，此时在左侧列表框选中该状态的起始字节，同时在“占用字节数”可编辑框中输入该状态所占的字节数，在状态名处输入状态的名称，然后在弹出式菜单下拉选项中选择“多字节作图”模式即可。

4)当数据分析人员所关注的通信数据占1个一位或几位时，此时在左侧列表框选中该位字节所在的状态，同时在起始位和终止位编辑框中输入对应的参数，在状态名处输入状态的名称，然后在弹出式菜单下拉选项中选择“位作图”模式即可。

四、结束语

本文根据发控系统通信数据的特点，采用Matlab/GUI软件设计了发控系统通信数据分析软件，能够对以常见格式保存的发控系统通信数据进行自动检索作图分析。相较之前单一通信数据编写单一分析程序，继承性差且费时费力，本发控系统通信数据分析软件具有多种作图模式可供选择，人机交互界面友好，大大提高了发控系统通信数据的分析效率，实现了一个软件就能通用化分析不同型号导弹武器发控系统的通信数据。