便携式数据采集与重演评估系统的设计与实现

王军 李苏杭 张明府 刘钊 郑朋辉

摘要：本文介绍了便携式数据采集与重演评估系统，包括系统介绍、硬件设计、软件设计。该系统主要用于采集各链路数据、检验操作过程执行的正确性、辅助故障定位、事后数据处理与重演评估、复核装订参数的正确性等。

关键词：数据采集;重演评估;装订参数

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）04-0145-03

0 引言

现代信息化战争中武器系统的数据非常重要，为了实时采集武器系统报文数据，并考虑事后分析及战场使用的便利性[1]，急需研制便携式数据采集与重演评估系统。该系统主要用于实时显示并采集系统战车间报文数据，可对采集的数据事后分析及重演评估。

该系统可用于试验及部队演训保障、辅助故障监测与定位，以及装备大修后对通信链路检查及雷达数据精度分析。

1 总体技术方案

1.1 系统功能

（1）具备车辆间报文数据的实时采集、存储功能;（2）具备数据处理功能，含报文解析、精度分析，关重参数提取;（3）能事后回放数据重演评估，辅助故障监测与定位;（4）能实时显示弹目交汇界面、遭遇倒计时。

1.2 系统组成

该系统包括通信网络控制器、高速有线数话同传设备、加固笔记本、数据采集软件、数据分析软件、重演评估软件、弹道显示软件、直流电源、信号转接盒、电缆、接插件、安装支架、拉杆箱等，组成框图见图1。

2 硬件设计

硬件设计优先选用货架产品，选用现有成熟产品和器件，便于模块化维修更换。安装支架、转接电缆等采用定制化开发。

2.1 通信网络控制器

通信网络控制器能连接高速有线数话同传设备，通过高速有线数话同传设备实现作战车辆与数据采集与重演评估系统之间的数据通信，并能接入网络交换机，实现数据业务的互联互通。通信网络控制器可提供2路有线连接，可连接2辆主要作战车辆。主要指标：（1）电源：额定电压：DC 24V;电压范围：DC 20V～32V;（2）功耗：≤100W。通信网络控制器的结构采用标准的ATR机箱，外形尺寸：宽×深×高=256×315×194（单位：mm），如图2所示。

2.2 高速有线数话同传设备

高速有线数话同传设备用于扩展8路有线连接，可连接8辆主要作战车辆，并将报文数据发送给通信网络控制器。主要指标：（1）电源：额定电压：DC 24V;电压范围：DC 22V～30V;（2）功耗：≤40W。高速有线数话同传设备的尺寸为：宽×高×深（不含减震架）：124×194×350（mm），宽×高×深（含减震架）：132×239×360（mm），SCC-8型高速有线数话同传设备如图3所示。

2.3 网络交换机

网络交换机，传输速率10M/100Mbps自适应，可连接4个网络节点，具有组播、广播以及网络监听功能。

2.4 信号转接盒

主要完成通信网络控制器与作战车辆之间的信号转接。信号转接箱具有10路（JD型弹簧接线柱）被覆线的输入接口，1路至通信网络控制器端的数据输出接口（插座型号：Y11P-1419ZK;插头型号：Y11P-1210TJ2）。弹簧接线柱通过电缆与插座Y11P-1419ZK焊接连通。信号转接盒的弹簧接线柱与接插件的设计位置方便电缆的连接与拆卸。

2.5 直流电源

直流电源用于给通信设备提供直流稳压电源，选用货架产品，输入交流：220V/50Hz、输出电压：24V、输出功率：不低于100w。

2.6 加固笔记机

采集处理计算机、弹道计算机各采用1台加固型笔记本电脑，要求配置不低于如下：

（1）显示器：不小于12〞，显示比例16：9;

（2）CPU：Intel CoreTM i3/i5;

（3）内存：DDR3 1333/1600 MHz 2GB/4GB;

（4）网络：10/100/1000Base-TX， RJ-45;

（5）硬盘： SATA 500GB;

（6）视频接口：VGA;

（7）USB： USB×2;

（8）鍵鼠：笔记本专用键盘，触摸式鼠标;

（9）适配器电源：电源：100～240V，50～60Hz。

2.7 安装支架、拉杆箱

安装支架是为了固定通信设备及工作时便于展开、撤收。拉杆箱能够承载并固定便携式数据采集与重演评估系统所有的设备、电缆等配件。具备减震装置，能够在运输中对通控器等设备进行保护。拉杆箱表面平整，能够放置使用笔记本电脑，且能够不将通控器取出即可连接通信电缆，可就地展开数据采集。

3 软件设计

软件包括数据采集软件、数据分析软件、重演评估软件、弹道显示软件。软件响应时间要求：画面的数据更新时间不超过500ms;按键的输入响应时间小于125ms。

3.1 数据采集软件

数据采集软件，能够采集车辆间通信报文数据，具备实时存储报文数据，能全面、实时、有效的监控系统的状况[2]。采集软件主界面如图4。

3.2 数据处理软件

数据处理软件如图5，具备通信报文解析，雷达数据的精度分析，可对关重参数分析提取，可辅助故障监测与定位[1]。点击全部报文，将采集的二进制文件解包为EXCEL文件;可以进行雷达数据的精度分析处理，生成精度处理结果。

3.3 重演评估软件

重演评估软件如图6，可事后回放采集的报文数据，“打开重放数据源”，加载数据源文件，点击“开始重放”，软件开始回放数据，数据采集软件主界面显示回放的数据，可重演评估操作过程的正确性;在回放过程中，可加速或减速，或通过拖动进度条选择播放进度。

3.4 弹道显示软件

该软件可根据弹飞行时间及攻击目标的空间位置，计算弹的空间坐标信息;可显示弹目遭遇过程，显示遭遇倒计时;能够进行视角切换和视图缩放功能。

弹目实时交汇界面，如图7。在弹目遭遇过程中，可通过鼠标实现视角切换和缩放，已达到最佳的视觉效果，导弹与目标遭遇近景界面，如图8。

4 结语

本文设计的便携式数据采集与重演评估系统，硬件优选货架产品、部分模块定制设计，软件充分满足用户需求。该系统可实时采集系统报文数据，实时显示弹目交汇界面，可事后重演评估、分析数据精度、复核关重参数等。经多次试验验证，系统性能稳定，对试验及部队演训有重要作用。

参考文献

[1] 沈兰荪.高速数据采集系统原理与应用[M].人民邮电出版社.1995：10-15.

[2] 赵修平，史建国，刘湘洪，贾京林.舰载导弹及火控系统数据录取与智能分析系统[J].海军航空工程学院学报，2001（02）：205-207.