基于SQLServer 数据库的大量雷达目标信息的存储和查询分析技术*

2012-06-08练学辉

雷达与对抗 2012年1期

练学辉

(海军驻南京地区雷达系统军事代表室，南京 210003)

0 引言

对雷达探测到的目标进行历史信息分析的前提是对雷达目标信息进行实时的存储，以及拥有高效的历史信息查询分析工具。雷达的工作时间越长，探测到的目标越多，需要存储的雷达信息也会越多。当大量的雷达目标信息存入数据库中时，如何从数据库中快速而有效地找到特定条件下的数据，就在于雷达目标信息在数据库中存储的格式以及对应于该格式的高效查询方法的设计了。为了有效地对雷达目标特性进行研究，要对大量的雷达目标信息进行分析，如对雷达目标信息进行排序、删除、修改和统计等。

1 雷达目标信息的存储

雷达扫描一个周期，将探测到的雷达目标信息通过网络发送到数据处理程序中进行数据存储时，因为网络存在一些不稳定因素可能会造成一定时间内网络的不通畅，使得雷达目标信息无法实时地存入数据库中，所以要采用多线程［1］和数据缓存的方式来实现雷达目标数据的实时接收和存储。具体流程如图1所示。

数据库长时间连接失败会导致雷达目标信息缓存溢出。当缓存达到一定的内存容量的时候，将其清空，或者在必要的时候以文件的形式存入其他存储介质中，使得后续接收到的雷达目标信息能正常进行存储。

图1 雷达目标信息入库流程

一般情况下，雷达的一个天线扫描周期内雷达探测到的雷达目标数远小于该周期时间内能存入数据库的雷达目标信息总量。雷达目标信息入库的效率一般为每秒能入500 到1000 条，而雷达一个周期内获取的目标一般不超过200 批，即使算上正常情况下数据传输时网络的延迟，在一个周期的时间内将雷达目标信息全部入库是完全可行的。这样，能影响雷达目标信息入库效率的主要有两点:网络延时与数据库接口的稳定性。网络延时低，雷达目标信息传输的效率就高，数据库接口稳定则雷达目标信息入库速度快。反之，网络延时高，雷达目标信息传输的效率就低，甚至丢包，数据库接口不稳定则雷达目标信息入库速度慢，甚至一段时间无法入库。

为了提高雷达目标信息入库和查询的效率，不宜将所有雷达目标信息存入同一张表中，必须对雷达目标信息表进行纵向切割［2］，即分成许多较小的表格，并给每张表格打上序号，例如TTarTable1、TTarTable2，依此类推。对每张表格要限定一定的记录条数，条数过多会降低雷达目标信息查询的效率，条数过少则数据库中表格数目过多，给数据库的管理带来不便。

要管理纵向切割后的雷达目标信息表需新建一张表TTarTableIndex，对每张雷达目标信息表的雷达目标截获时间最小值和最大值进行记录。同时，为了将雷达目标信息存入准确的表格中，还需要建立一张表TTarTableInfo来记录当前存入数据库中雷达目标记录的总量和当前雷达目标信息应当存入雷达目标信息表的表名。

在存储一条雷达目标信息之前，读取当前应当存入雷达目标信息表的表名以及雷达目标记录的总量，再将雷达目标信息存入对应的表格中，然后更新雷达信息记录总量，并根据新的雷达信息记录总量来判断是否更新下一条雷达目标信息记录所要存入的雷达目标信息表的表名，其流程如图2所示。

图2 雷达目标信息表格管理流程

2 雷达目标截获时间的获取

雷达前端硬件给出的雷达目标截获时间有时只是“hh∶mm∶ss”格式，即雷达目标截获时间只有时分秒，而没有年月日。在进行雷达信息查询的时候，没有年月日意味着无法正确地查出在某一天的某段时间内的雷达目标信息。那么，只有在雷达目标信息入库时为雷达目标的截获时间添加年月日信息，改为“yyyy-MM-dd hh∶mm∶ss”格式。

雷达目标信息从前端经过数据处理和网络发送，再通过雷达目标信息入库程序多线程的数据处理，雷达目标截获时间和入库时间往往有一定的延迟。如果给雷达目标的截获时间前面添加雷达目标信息入库时年月日信息的话，在雷达工作过午夜零点时可能存在雷达目标入库截获时间的年月日比实际雷达目标截获时间多出一天的情况。比如，某雷达目标的时间截获时间是“2012-1-15 23∶59∶58”，而实际入库时已到了“2012-1-16 00∶00∶03”，这时给雷达目标的截获时间添加年月日信息就成了2012-1-16 23∶59∶58”，比实际时间刚好多了一天。

要解决这个问题，就必须将雷达目标的截获时间与入库时间进行比较，即将待入库的雷达目标信息中的截获时间加上入库时间的年月日，然后和当前时间比较;如果前者比后者大上至少1h，说明待入库的雷达目标信息的实际截获时间应为添加了年月日后的截获时间减去一天。图3 给出了一条雷达目标信息截获时间的获取过程。

在雷达目标信息入库的时候，一般是一个周期或者数个周期的雷达目标信息一起入库，而同一个周期的雷达目标信息的截获时间不一定是按照时间先后来排列的。因此，在所有待入库的雷达目标都获取正确的截获时间后，将其按照时间升序来排序，这样雷达目标信息表中的记录也是时间升序的，从而便于对雷达目标信息进行管理。

图3 雷达目标截获时间获取流程

3 雷达目标信息的查询

将大量的雷达目标信息存入雷达目标信息表中后，需要高效而准确地从众多的雷达目标信息中提取满足一定条件，如某一时间段中的某个频段内的雷达目标信息，进而对提取出来的信息进行分析。

根据雷达目标信息表的设计和雷达目标信息入库的特点，雷达信息表中的雷达目标信息是按照截获时间的先后来存储的。雷达目标信息表的管理表格TTarTableInfo中记录有每张雷达目标信息表第一条记录和最后一条记录中的雷达目标截获时间。因此，可以在查询雷达目标信息时，先从雷达目标信息表的管理表格TTarTableInfo中提取满足时间条件的雷达目标信息表的表名，进而在对应的表格中来查询出满足诸如频段等条件的雷达目标信息。TTarTableInfo中记录的数据量远小于每张雷达目标信息所要存储的数据量。先从该表中找到所需的数据表的名称，能迅速地将查询的范围限定在一定范围内，从而提高了查询的效率。雷达目标信息表中的雷达目标信息是严格按照雷达目标的截获时间先后来进行的，那么TTarTableInfo中的雷达目标信息表信息也是按照时间先后来存储的，从而保证了雷达目标信息查询结果的准确性。图4 示出了雷达目标信息查询的流程。

在查询的时间段长度比较大时雷达目标信息查询的结果也比较多，在对查询结果进行显示时也会占用较多的计算机内存和时间。这样，就应该对查询结果进行有限显示，即设定查询和显示记录的条数，从而缩短雷达目标信息查询显示的时间。

图4 雷达目标信息查询流程

4 雷达目标信息的分析

雷达目标一般分为两种，一种是主动雷达探测到的目标，这种目标的信息主要包括目标的方位、距离、运动方向和运动速率，这里称之为主动目标;另一种是被动雷达探测到的目标，这种目标的信息则主要包括目标辐射源的载频、重复周期、脉宽和脉内调制类型，这里称之为被动目标。根据这两种雷达目标信息内容的不同要分别进行分析。

对于主动目标，将某个时间段内的某个方位段中的所有目标从数据库中查询并显示出来，可以观察出雷达目标在该时间段中的运动特点。当然，更直观的方式是根据数据库中的数据结合电子海图回放出该时间段内雷达目标的运动轨迹，如图5所示。

图5 雷达主动目标回放分析示意图

对于被动目标，除了有定位结果的目标之外，是无法获取其具体位置信息的，只能获取该目标所在方位，而不能得到该目标的运动轨迹。但是，结合电子海图，有时可以获取目标一些特殊的信息。比如，在目标所在的某个方位上只有一个国家，就大致能判断出该目标的所属国家了。对于有定位结果的被动目标，虽然不能判断出该目标的运动速率，但是根据其定位点可以进行目标轨迹的拟合，从而粗略地获取其运动的特点，同时还能根据目标的载频、重复周期和脉宽来判断该目标的辐射源特性。将一系列辐射源的参数进行方差、均方根计算等数据分析，可以判断被动目标参数的相关特性。比如，在分析某一批满足一定条件的被动目标信息时，将某些不符合分析者其他要求的被动目标删除，进而对剩余的被动目标信息进行统计，得到被动目标载频频段、重复周期及脉宽等的特点。这种统计在分析复杂的信号时尤其必要。