張保祥，馮玉潔

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院 河南 洛陽 471009）

軟件利用429板卡結(jié)合串口技術(shù)[1]實(shí)時(shí)接收解調(diào)組件的輸出數(shù)據(jù)，直觀顯示所有定位數(shù)據(jù)信息，為組件開發(fā)者判斷組件的工作狀態(tài)提供依據(jù)，同時(shí)軟件要有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和二次計(jì)算的能力，處理能力能夠覆蓋組件所有測(cè)試參數(shù)。按功能要求將本軟件分為2個(gè)部分，分別為衛(wèi)星定位[2]組件實(shí)時(shí)429數(shù)據(jù)處理軟件和429事后數(shù)據(jù)分析軟件。軟件具有通用化強(qiáng)，支持?jǐn)U展，版本上下兼容等特點(diǎn)。

1 件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了滿足各項(xiàng)功能需求，將軟件劃分為若干功能模塊，其軟件模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 軟件模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure figure of software module

各模塊間關(guān)系及數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。衛(wèi)星定位組件實(shí)時(shí)429數(shù)據(jù)處理軟件分為外部接口和內(nèi)部接口兩部分。

圖2 軟件處理流程圖Fig.2 Flow chart of software process

1.1 外部接口

實(shí)時(shí)429數(shù)據(jù)處理軟件的外部接口分為數(shù)據(jù)采集模塊和儲(chǔ)存輸出模塊兩部分。

硬件連接：將429板卡安裝到計(jì)算機(jī)上并與某衛(wèi)星定位組件連接。

軟件接口：通過調(diào)用429板卡底層驅(qū)動(dòng)，將配置信息：位速率、校驗(yàn)碼、接收緩沖區(qū)等傳遞給硬件，并且接收硬件返回的相關(guān)信息。配置信息用戶可以修改。

1.1.1 429數(shù)據(jù)采集模塊

軟件采集模塊：采集模塊負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星定位組件發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過不斷查詢硬件緩沖區(qū)的內(nèi)容，來讀取硬件緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)到內(nèi)存。

1.1.2 429存儲(chǔ)輸出模塊

此模塊負(fù)責(zé)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)根據(jù)用戶的選擇記錄到文件中，文件形式根據(jù)用戶選擇采用二進(jìn)制文件或文本文件；同時(shí)，將數(shù)據(jù)包解調(diào)模塊接出的信息根據(jù)用戶的需要存儲(chǔ)到文件中。

1.2 內(nèi)部接口

1.2.1 數(shù)據(jù)包解調(diào)模塊

數(shù)據(jù)包解調(diào)模塊將要完成的功能是將內(nèi)存中接收的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行數(shù)據(jù)包的識(shí)別，找到數(shù)據(jù)包正確的包頭后，使用解包算法將數(shù)據(jù)中需要用到的信息解析出來。解析出的信息一方面實(shí)時(shí)顯示到界面上，一方面根據(jù)用戶的需要存入文件中。

1.2.2 參數(shù)刷新顯示模塊

429接收軟件需要在界面上實(shí)時(shí)顯示若干重要信息，這些重要信息包括導(dǎo)彈在 3個(gè)方向的速度 （Vx，Vy，Vz）、 經(jīng)度Lon、緯度 Lat、高度 Alt等。

此信息的提取是經(jīng)由數(shù)據(jù)包解調(diào)模塊來完成的，每解調(diào)完一個(gè)數(shù)據(jù)包后，將解調(diào)出的信息送入到顯示緩沖區(qū)中；同時(shí)，界面顯示控件[3]每間隔固定的時(shí)間將會(huì)查詢一次顯示緩沖區(qū)，將顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀出，分批次顯示在界面上；同時(shí)將顯示緩沖區(qū)清空，等待下一個(gè)數(shù)據(jù)包的到來。

1.2.3 429事后數(shù)據(jù)分析軟件

429事后分析軟件的主要功能有：丟幀檢查、二次計(jì)算分析模塊。其模塊劃分也主要分為這兩部分。

1.2.3.1 丟幀檢查

丟幀檢查模塊的主要功能是根據(jù)接收數(shù)據(jù)中的GPS時(shí)間是否連續(xù)，判斷衛(wèi)星定位組件發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有丟幀，如有丟幀現(xiàn)象，將其丟幀的開始GPS[4]時(shí)間及結(jié)束GPS時(shí)間、期間共丟失多長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)等信息記錄入報(bào)告文件，最終輸出。丟幀檢查模塊的主要判斷依據(jù)是包含在GPS數(shù)據(jù)包中的GPS時(shí)間信息，如相鄰兩偽據(jù)幀的GPS時(shí)間間隔大于500 ms則判斷為有丟幀。

1.2.3.2 二次計(jì)算分析模塊

二次計(jì)算分析模塊主要功能是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)文件中的GPS信息計(jì)算所有包含參數(shù)的均值、方差、以及CEP。圓概率誤差[5]CEP（Circular Error Probable）是在以真實(shí)位置為圓心的圓內(nèi)，偏離圓心概率為50%的二維點(diǎn)位離散分布度量。模塊的輸入為429數(shù)據(jù)文件，輸出為計(jì)算出的CEP以及δH、δLat、δlon、δX、δY、δZ值，并將其寫入報(bào)告文件。 軟件分兩種方法計(jì)算CEP，一種是由軟件先讀取數(shù)據(jù)做預(yù)處理[6]，計(jì)算出X、Y、Z均值作為GPS基準(zhǔn)值，然后逐行讀取數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)值做運(yùn)算最終算出CEP值，另一種是由用戶輸入GPS基準(zhǔn)值計(jì)算CEP值。計(jì)算CEP的數(shù)據(jù)處理流程如圖3所示。

圖3 計(jì)算CEP處理流程Fig.3 Calculate CEP process flow

2 實(shí)施效果

本軟件從衛(wèi)星定位組件原理樣機(jī)階段即開始使用，應(yīng)用于組件原理樣機(jī)、工程樣機(jī)兩個(gè)階段產(chǎn)品的內(nèi)場(chǎng)交付測(cè)試、跑車試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、抗干擾試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中，在組件研發(fā)時(shí)的問題暴露、組件交付試驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析報(bào)告的編寫等方面發(fā)揮了它應(yīng)有的作用。加快組件研制進(jìn)度，節(jié)省衛(wèi)星定位組件開發(fā)及試驗(yàn)成本，提高交付的衛(wèi)星定位組件可靠性，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。實(shí)時(shí)429數(shù)據(jù)處理軟件界面效果圖如圖4所示，429事后數(shù)據(jù)分析軟件效果如圖5所示。

圖4 實(shí)時(shí)429數(shù)據(jù)處理軟件界面效果圖Fig.4 Effect figure of real time 429 data process software interface

圖5 429事后數(shù)據(jù)分析軟件界面效果圖Fig.5 Effect figure of afterwards data analyse software interface

3 結(jié) 論

在衛(wèi)星定位組件測(cè)試需求的基礎(chǔ)上，完成了軟件的設(shè)計(jì)和程序的編寫、調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了基于429板卡的測(cè)試軟件。軟件具有實(shí)時(shí)觀察組件輸出的定位數(shù)據(jù)是否正確來判斷組件工作狀態(tài)，也可以將輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[7]下來進(jìn)行二次數(shù)據(jù)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷組件工作精度。軟件使用FIFO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)100 s內(nèi)定位數(shù)據(jù)CEP計(jì)算，提高軟件效率達(dá)50%，滿足實(shí)時(shí)性要求。FIFO優(yōu)化設(shè)計(jì)，在占用內(nèi)存資源相同的情況下，提高了算法的運(yùn)算效率，大大降低了運(yùn)算時(shí)延。對(duì)衛(wèi)星定位組件輸出數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、計(jì)算分析等功能都可在本軟件內(nèi)實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單快捷、參數(shù)顯示直觀。

[1]李現(xiàn)勇.Visual C++串口通信技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2002.

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