综合射频传感器数据分析系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种主要应用于雷达、通信、导航、识别（CNI)综合射频传感器系统的 飞机传感器数据分析系统，特别是用于分析评估飞机传感器工作参数及其功能性能指标。
【背景技术】
[0002] 当今世界信息时代，在利用信息的过程中首先要解决的就是要获取准确可靠的信 息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。传感器早已渗透到诸如工 业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断生物工程、甚至文物保护等等 极其之泛的领域。可W毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩滿的海洋，W至各种复杂的工程 系统，几乎每一个现代化项目都离不开各种各样的传感器。传感器技术已经对大量不同应 用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响。 目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可W用来测量各种物理量、化学量和生物量，如 位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等。
[0003] 随着传感器体积、重量、功耗急剧增加，可靠性和可维护性问题日益突出，而且带 来一系列新的技术问题。传感器作为长期测量或反复使用的器件，其稳定性显得特别重要， 其重要性甚至胜过精度指标，尤其是对那些很难或无法定期鉴定的场合。造成传感器性能 不稳定的原因是：随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器的各种材料与元器件性 能将发生变化。由于近年来我国在航空电子方面的快速发展，对传感器的性能、种类要求也 越来越高，其结果是使得航空电子设备的成本、体积、重量、功率急剧增加及可靠性大幅下 降，而传感器系统几乎占整个航空电子设备成本的50%~60%。成本、重量、体积和功率等 方面的限制。就目前而言，传感器是航电系统实现上述功能的瓶颈。航空电子传感器的综合 化程度是随着航空电子系统的综合化进程而逐步向前推进的。随着飞机承担任务不断多样 化、复杂化，飞机上装载的电子系统不断不增加，并且越来越复杂，面对的显示和控制装置 越来越多。此外，航空电子系统越来越复杂，综合程度越来越高。综合已从显示器推进到数 据处理，又推进到传感器系统。机载电子设备的传感器数量和种类越来越多，设备间的信号 传递都采用点对点传输，互联电缆多，重量大，占用空间大，对飞机平台造成很不利的影响。
[0004] 综合射频传感器系统（IRFS)解决了分离式传感器数据采集的诸多缺点。射频综合 的目的是降低成本、重量和体积，同时提高系统的可用性、可靠性和扩展性。综合射频传感 器系统是软件无线电技术的一种具体实现方式。软件综合是指利用软件无线电技术开发具 有高度灵活性和开放性的航电系统。在尽可能靠近天线的地方利用宽带模数(A/D)转换器 完成信号的数字化，再利用软件定义实现系统功能。综合射频传感器系统共用信号的设计 直接决定了系统的功能及其实现方式。共用信号设计的主要目的是在发射端把通信信号与 雷达信号进行融合，而在接收端通过信号识别在不同的系统中提取所需信号。目前，共用信 号的设计主要是基于伪随机序列原理而进行的，如线性调频信号、直接序列超宽带合成信 号等。共用信号W实现将雷达信号隐藏于通信信号之中，提高信号的隐蔽性，并且共用信号 可在接收时对宽脉冲信号进行时间压缩，可W降低对目标的分辨力。对于传感器特性，可W 找出误差的变化规律，或者测出其大小和方向，采用适当的方法加 w补偿或修正。屏蔽、隔 离与干扰抑制传感器大都要在现场工作的，现场的条件往往是难W充分预料的，有时是极 其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能的。综合射频传感器系统采用 的高度综合化的软硬件架构集成技术复杂，需要多次飞行试验，评估传感器功能和性能，对 综合化系统进行验证。飞行试验设计流程复杂、流程相互穿插、试验成本高、测量参数多、跨 度大、数据共享困难、资源分散、测试设备种类繁多。现有技术采用的分散数据采集分析方 式也不能满足综合射频传感器系统数据记录分析要求，因此需要一种高效传感器数据分析 系统，完成试飞经验积累、试验故障排除、功能性能测试、综合传感器性能评估，进行深层次 的数据挖掘，验证综合传感器系统的功能性能特性。在现有飞机上采用的1553B总线系统 中，所有传感器均采用带宽为1M、数据结构单一的总线互联，对飞行数据分析解算简单。为 满足信息交互的实时性、扩展性，数据结构复杂的综合射频传感器系统采用的是多级综合 层次，多级总线架构。现有技术数据记录分析方法从性能、架构、综合化方面都不能满足综 合射频传感器系统对数据分析解算的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的任务是提供一种能够降低操作复杂度，具有可扩展性，支持多种传感器 数据，能够适应多机型的综合射频传感器数据分析系统，W解决综合射频传感器系统在试 飞过程中工作参数验证、功能性能评估的问题。
[0006] 本发明的目的可W通过W下措施来达到。一种综合射频传感器数据分析系统，包 括:按照功能划分为W下子系统和相关功能单元的数据管理系统、接口控制文件管理系统、 传感器模型评估系统、地理坐标变换单元和图表处理单元，其特征在于，数据管理系统包含 异构数据入库单元、数据存储管理单元和数据访问接口单元，异构数据入库单元采用数据 结构适配器模式，将飞行记录仪采集到的各种异构数据，按照统一总线消息格式，建立存储 在数据库中时间戳为索引的数据表，通过数据访问接口控制单元，提交存储到数据存储管 理单元;数据存储管理单元采用关系数据库作为数据管理中屯、，对传感器数据流分析建模， 建立W消息为基本记录单元、W时间戳为索引的数据记录表，通过数据访问接口单元提供 数据检索服务，数据访问接口单元采用开放数据库互连ODBC技术作为数据库访问接口，解 禪合了系统应用与数据库系统之间的关系;接口控制文件处理单元按照接口控制文件定义 规范，解析数据存储管理单元中存储的传感器数据，将传感器数据翻译为逻辑语义值;地理 坐标变换单元将飞机差分GI^数据从GPS坐标系转换到载机传感器坐标系，计算得出传感器 坐标系下的方位、距离信息，利用差分GPS的米级精度优势，作为传感器测量参数性能评估 的参考值;传感器模型评估系统W传感器数据和GI^处理数据作为输入，使用雷达、电子战、 通信、导航、识别传感器模型评估模型，计算传感器真实测量值、计算评估值，W及影响指标 的关联关系；图表处理单元通过专业函数绘图软件完成传感器模型评估结果二Ξ维绘图、 数理统计和其它高级数据分析。
[0007] 本发明具有如下有益效果： 在系统架构上，本发明中数据访问接口单元采用开放数据库互连ODBC技术作为数据库 访问接口，解禪合了系统应用与数据库系统之间的关系;数据存储管理单元采用关系数据 库作为数据管理中屯、，对传感器数据流分析建模，建立W消息为基本记录单元、W时间戳为 索引的的数据记录表，W结构化查询语言SQL作为数据检索语言，通过数据访问接口单元提 供数据检索服务，使综合射频传感器数据分析系统适应传感器综合化、多元化的扩展，并且 在数据库选型方面具有极好的扩展性。在企业内部采用大型服务器安装中型数据库 Oracle,存储所有试飞数据，积累试飞经验，提供高并发访问能力;在实验外场采用便携式 电脑+文件数据库SQLite，易安装、维护和拷贝，可W根据使用需求选择不同规模的数据库。
[0008] 本发明采用的数据存储管理单元数据库扩展框架的特点可W用如下表来表示：
本发明接口控制文件定义规范采用可扩展标记语言XML作为飞机接口控制文件的描述 载体，对飞机接口控制文件进行建模，建立信号-信号组-消息Ξ级组合模型，信号作为基础 元素，组成信号组，信号组组成消息。接口控制文件处理单元实现接口控制文件定义规范的 解析，将飞行记录数据(二进制源码)翻译为逻辑信号值，作为传感器评估模型单元的输入。 不同任务的飞机接口控制文件是不同的，但相同功能的传感器接口控制文件是类似的