軟件技術在雷達維護工作中的應用
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隨著計算機技術的發(fā)展與進步，民航航路管制的雷達維護工作也進入一個新的臺階。雷達設備由單片機、高速高容量計算機替代了之前的晶體管和低速計算機。相應的，雷達分析、計算、處理和展示過程中的數(shù)據(jù)不再像之前那樣的神秘，圖片、日志文件、數(shù)據(jù)記錄文件、傳輸數(shù)據(jù)鏈路等都成為了有價值的數(shù)據(jù)源。而現(xiàn)有的雷達維護工作中，往往都是直接使用外方給予的軟件工具，在長期使用后發(fā)現(xiàn)有些工具并不實用；有些工具由于開發(fā)時間較早，相比現(xiàn)有工作強度，變化后的效率不再高；有些工具當初并沒有開發(fā)，而現(xiàn)有需要又沒有等問題。需要什么樣的軟件技術、軟件技術怎樣應用、軟件技術對維護工作有什么幫助，變成了一個嶄新而又有建設性的問題。
雷達主要是通過無線微波原理，將發(fā)出去的電磁波經(jīng)過反射或?qū)Ψ胶娇掌骰夭ǖ姆绞綄λ谢虿糠趾娇掌鬟M行測向、測距和識別等過程。在維護的工作中，主要通過現(xiàn)有的監(jiān)控軟件，對雷達狀態(tài)進行監(jiān)視，通過一些測量工具對雷達的參數(shù)進行測量；當雷達發(fā)生故障時，通過對雷達數(shù)據(jù)的觀察判斷雷達部件的正常與否；當雷達有假目標時，通過對假目標的方位、距離和高度來判斷假目標的性質(zhì)從而找出問題的所在；當有新的雷達安裝時，不但需要對雷達安裝過程進行參與，還要判讀雷達的運行是否正常、數(shù)據(jù)是否正確；當一部雷達已過其安全運行周期時，還要判斷其是否適合繼續(xù)服務……軟件是設計者使用各種不同的軟件語言編寫的程序或程序集以滿足為滿足用戶不同領域、不同問題的應用需求。軟件開發(fā)是根據(jù)用戶要求建造出軟件系統(tǒng)或者系統(tǒng)中的軟件部分的過程，是一項包括需求捕捉、需求分析、設計、實現(xiàn)和測試的系統(tǒng)工程。在雷達維護過程中軟件應用就是將一些雷達維護的問題或需求通過計算機編程的方法，找出一個合理的解決方案。
2軟件在雷達維護工作中的應用設想
如今，雷達需要的軟件根據(jù)用途可以分為日常監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、管制應用等應用。那么這些應該該如何實現(xiàn)？如何更好的服務到實際的工作中，我們先進行大膽的設想。
2.1日常監(jiān)控
雷達最常見的工作就是監(jiān)控，而由于設計方往往考慮不到用戶的細節(jié)問題，日常的軟件往往沒有強烈的聲光或者其他通知，更沒有集成監(jiān)控接口。日常監(jiān)控對于軟件的主要需求就是對告警各式各樣的通知，能夠使用戶及時的獲取信息，另外就是監(jiān)控信號的集中監(jiān)控，包括各種不同品牌型號雷達甚至其他民航空管設備的監(jiān)控。日常監(jiān)控主要能夠通過幾種方式進行實現(xiàn)：日志文件、圖像識別、外方設計接口、硬件電平監(jiān)測等。①日志文件：常用的現(xiàn)代雷達設備大多都有自己的日志文件，大多是實時或定時更新的雷達參數(shù)或雷達故障記錄數(shù)據(jù)。這些文件被保存在設備監(jiān)控主機中，可以通過一些安裝日志或培訓文檔明確文件的具體位置，也可以通過觀察文件的更新時間找到相應的文件。②圖像識別：每一個監(jiān)控主機都有自己的圖像展示軟件，當找不到日志文件的時候，我們可以通過直接截取監(jiān)控界面的方法來判定設備的狀態(tài)。如果設備綠色代表設備正常，當截取圖片中的設備色彩判定為綠色，就能說明設備的正常。③外方設計接口：部分外方設備可能在設計之初就留有一些提供監(jiān)控的接口。有些外方公司并不足以獨立設計完成一套成熟的雷達系統(tǒng)，這樣的公司一般留有接口給其他集成軟件公司進行集成，這些接口有很多可以作為軟件接口進行利用。④硬件電平監(jiān)測：我們可以通過檢測設備狀態(tài)燈的電路電壓值來判定設備的狀態(tài)；也可以監(jiān)控硬件接口例如RS232、網(wǎng)線等接口來查看流動數(shù)據(jù)的具體信息，通過對這些信息的分析和解碼，來得到需要的信息通過這些數(shù)據(jù)的監(jiān)控，我們可以得到一部雷達的日常運行數(shù)據(jù)，得到這些數(shù)據(jù)后，我們可以實現(xiàn)監(jiān)控和展示，將監(jiān)控到的各種雷達數(shù)據(jù)集中展示到一個信息平臺中，通過互聯(lián)網(wǎng)或者企業(yè)局域網(wǎng)的方式，就能夠?qū)崿F(xiàn)隨時隨地的了解設備的狀態(tài)，更能夠根據(jù)這些狀態(tài)進行各式各樣的通知，例如聲音、短信或者郵件等。
2.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
根據(jù)監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)或者一些雷達的目標輸出數(shù)據(jù)，我們可以對這些數(shù)據(jù)進行分析。我們需要對雷達數(shù)據(jù)進行的常見分析有幾種：雷達運行數(shù)據(jù)分析、雷達目標數(shù)據(jù)分析。這些統(tǒng)計和分析都能夠幫助維護人員對設備更好的服務。①雷達運行數(shù)據(jù)分析：雷達數(shù)據(jù)分析是雷達運行數(shù)據(jù)經(jīng)過長期觀察后得出結果，通過對設備尋常運行數(shù)據(jù)的了解后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有異常或者不正確時，可以得到事先的提示；長期的數(shù)據(jù)監(jiān)控也可以幫助我們對數(shù)據(jù)進行經(jīng)驗分析，了解數(shù)據(jù)規(guī)律。另外，當一部雷達經(jīng)過長期的運行過后，有些運行數(shù)據(jù)會經(jīng)過變化，例如發(fā)射功率會變差、噪聲系數(shù)會提高。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，比如說比較故障前后數(shù)據(jù)的差異，我們能夠判定一些老化部件是否合適投入運行。②雷達目標數(shù)據(jù)分析：雷達目標是雷達經(jīng)過一系列工作后得到的航空器目標結果，這些目標信息可以進行統(tǒng)計分析。通過統(tǒng)計目標的數(shù)量，例如極端情況下空域內(nèi)航班數(shù)的雙峰值，可以用來合理安排空域；通過統(tǒng)計目標的正確性，例如對不同雷達的數(shù)據(jù)進行比較，分析單部雷達數(shù)據(jù)的正確性；通過分析假目標的統(tǒng)一規(guī)律，找出假目標的原因；通過對目標的分析找出雷達的性能數(shù)據(jù)，例如通過航空器經(jīng)過雷達上空的最后位置判斷雷達頂空盲區(qū)的角度，通過航空器在各個扇區(qū)的信號強度判斷雷達扇區(qū)信號覆蓋情況，通過扇區(qū)的目標數(shù)量判斷雷達的處理能力等。
2.3管制應用
雷達維護的根本就是更好的服務于管制，當管制對于現(xiàn)有的設備系統(tǒng)不滿意的時候，我們就可以設計一些獨立的應用以滿足各種不同的需求。例如有些系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的告警不明確，我們可以進行分析后給出；有些系統(tǒng)對于信息的展示不夠自定義化，我們可以給出自定義的信息展示；有些系統(tǒng)集成度不夠高，管制需要通過不同主機的切換來查看信息，非常不方便，我們就能夠?qū)?shù)據(jù)進行集成展示。我們擁有數(shù)據(jù)源，而數(shù)據(jù)源就是數(shù)據(jù)倉庫，我們需要通過設計智能化的分析工具將數(shù)據(jù)的價值更好的體現(xiàn)。
3軟件在雷達維護工作中的實際使用案例
根據(jù)設想，在本人日常的雷達維護工作中，對雷達進行了一些軟件開發(fā)工作，完成監(jiān)控軟件、參數(shù)分析軟件和假目標分析軟件，現(xiàn)將一些成果進行陳述。
3.1雷達監(jiān)控軟件的應用
虹橋THALES雷達監(jiān)控原本沒有聲音，造成值班人員有時無法立刻知道故障問題。于是根據(jù)THALES雷達的特性和快速開發(fā)的本質(zhì)，對THALES自帶的監(jiān)控界面進行了采集，通過比對模塊的顏色來判斷設備正常與否，并發(fā)出聲音告警。利用這個軟件的成功應用，隨后又針對Terma場監(jiān)雷達進行了監(jiān)控軟件的設計開發(fā)，Terma系統(tǒng)由于需要和HITT自動化系統(tǒng)進行集成，其本身有各種日志文件和軟件接口，我們發(fā)現(xiàn)其頻繁更新的日志文件，并找出數(shù)據(jù)的意義，從而對Terma雷達所有數(shù)據(jù)進行了監(jiān)控，其中包括天線轉(zhuǎn)速、功率、噪聲系數(shù)、電壓峰值、溫度等。我們還通過數(shù)據(jù)庫的挖掘，解析了HITT場監(jiān)自動化的數(shù)據(jù)監(jiān)控，然后將所有的信息集中到內(nèi)網(wǎng)中進行信息共享，從而，在內(nèi)網(wǎng)上任一時刻都能快速地了解虹橋雷達設備的即時狀態(tài)。
3.2參數(shù)分析軟件的應用
通過對參數(shù)的監(jiān)控，我們得到了雷達的參數(shù)信息，通過比較雷達參數(shù)的數(shù)據(jù)，可以了解雷達的設備狀況。圖形往往能夠給我們一個更直觀的數(shù)據(jù)展示，而往往通過這樣直觀的數(shù)據(jù)展示能夠讓我們了解設備的狀態(tài)。
3.3假目標分析軟件的應用
2015年，上海地區(qū)發(fā)現(xiàn)在某一區(qū)域有大量丟點出現(xiàn)，由于沒有合適的工具觀察假目標的情況，需要人員長時間的盯著屏幕觀察假目標。根據(jù)需求開發(fā)后，假目標軟件能夠針對一個錄像文件進行分析，分析目標在設定區(qū)域，間隔時間內(nèi)如果沒有再次出現(xiàn)目標便判斷為丟點，隨后進行統(tǒng)計分析，分析單一航班丟點的位置和總個數(shù)，分析該區(qū)域內(nèi)航班丟點的概率。通過該軟件，節(jié)省了日常維護人員的體力勞動，幫助了無線電干擾排查確定了大致的掉點位置范圍和頻繁出現(xiàn)的掉點區(qū)域，最后找出干擾源。
4結語
軟件設計對雷達維護工作至關重要，由于現(xiàn)有的航路逐漸復雜、航班量巨大，設備更新?lián)Q代速度加快，通過軟件監(jiān)控和分析能夠更好的幫助日常雷達維護工作的開展。通過軟件來監(jiān)控和分析的穩(wěn)定性更高、正確率更高，是雷達維護工作中較好的輔助工具?，F(xiàn)有的民航空管維護工作中，軟件開發(fā)部分的參與相對較少，和其他行業(yè)比較起來相對落后，作者亦希望通過本文呼吁更多從業(yè)者對此的關注和投入，為科技民航建設貢獻力量。
作者：俞成 單位：中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局