摘要：在空空導(dǎo)彈外場試驗中，為了提高遙測接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提出了數(shù)據(jù)融合的思想，并在VC環(huán)境下開發(fā)此遙測數(shù)據(jù)融合軟件。在此結(jié)合具體的外場環(huán)境，給出了三種融合的方法：按同步碼、幀計數(shù)和同步碼+幀計數(shù)方法融合。詳細介紹了從需求分析出發(fā)的軟件設(shè)計過程，各功能模塊以及各種融合方法的具體實現(xiàn)流程。實踐結(jié)果表明該設(shè)計很好地達到了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：遙測； 數(shù)據(jù)融合； 數(shù)據(jù)處理； 軟件設(shè)計

中圖分類號：TN91134； TP311.1文獻標識碼：A文章編號：1004373X(2012)04013603

Design and implementation of telemetry data fusion software

LIU Yanan， CHEN Lei， CHANG Shulong， DAI Yancun

（China Airborne Missile Academy， Luoyang 471009， China）

Abstract： In airborne missile field test， the data fusion was carried out to improve the reliability of telemetry receiving system and the telemetry data fusion software was constructed in VC6.0．According to the specific field environment， three kinds of fusion methods (SyncCode， FrameCouting and SyncCodeFrameCouting fusion) are presente．The software designment proceeding from requirement analysis， submodules， and specific process of each fusion are elaborated．

Keywords： telemetry; data fusion; data processing; software design

收稿日期：201109260引言

在空空導(dǎo)彈外場試驗中，地面接收設(shè)備將實時地接收彈載設(shè)備上發(fā)出的數(shù)據(jù)。而試驗人員在事后將根據(jù)這些遙測數(shù)據(jù)來分析導(dǎo)彈的性能和飛行參數(shù)，因此接收的遙測數(shù)據(jù)質(zhì)量對于整個飛行試驗具有很重要的意義。

目前，接收系統(tǒng)的可靠性主要依賴于硬件性能和接收站的數(shù)量。一般情況下，試驗中至少要有兩個接收站（主站和輔站）同時工作互為備份，但是二者接收的數(shù)據(jù)質(zhì)量在不同時段可能互有差異。所以在事后分析中不管是用主站還是輔站的數(shù)據(jù)都可能造成某些錯誤。如果能在事后將2個站的數(shù)據(jù)進行某種處理，在共同的時間段上選擇各自好的數(shù)據(jù)組成新的遙測數(shù)據(jù)，以達到優(yōu)勢互補，那么將會在很大程度上提高整個遙測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，這樣將會給試驗人員分析數(shù)據(jù)帶來很大的幫助，同時也會為整個試驗任務(wù)的順利進行提供有力的保障。這種智能化的數(shù)據(jù)選擇處理就是本文提出的遙測數(shù)據(jù)融合機制［12］。 “數(shù)據(jù)融合”的定義為對來自多信息源的數(shù)據(jù)和信息進行相關(guān)、互連和合并處理，以獲得準確的目標信息。這種融合是基于多信息或多傳感器的［34］。而本文所要論述的“遙測數(shù)據(jù)融合軟件”是對基于同一信息源的兩路采集數(shù)據(jù)流，根據(jù)不同的條件進行篩選、擇優(yōu)和融合，從而獲得最佳數(shù)據(jù)。在此通過對實際需求的分析，提出了按同步碼、幀計數(shù)和同步碼+幀計數(shù)三種篩選融合方法，并在VC6.0平臺上分別予以了實現(xiàn)。

1軟件設(shè)計

1.1功能設(shè)計

在外場遙測試驗中，為了保證數(shù)據(jù)的可靠接收，一般情況下至少要配備2套遙測設(shè)備，即主站和輔站，在遙測接收的過程中，二者互為備份，相互引導(dǎo)［56］。不同的階段，主站和輔站接收的數(shù)據(jù)質(zhì)量各有優(yōu)劣，此數(shù)據(jù)融合軟件主要是在事后對基于同一信息源的兩路采集數(shù)據(jù)（主站和輔站采集的數(shù)據(jù)），先進行預(yù)處理生成兩個臨時文件，然后將根據(jù)不同的條件對這兩個臨時文件進行篩選、擇優(yōu)和融合，從而獲得最佳的遙測數(shù)據(jù)，存儲到一個結(jié)果文件中供試驗人員進行分析［78］。圖1為該融合軟件的功能模塊圖，此處有三種融合方式可以供用戶選擇，要根據(jù)靶場的具體環(huán)境和試驗的要求來選擇相應(yīng)的融合方式。

圖1功能模塊圖1.2模塊設(shè)計

在圖1的功能圖中，用戶參數(shù)設(shè)定模塊主要是由用戶根據(jù)特定的試驗型號，設(shè)定其遙測數(shù)據(jù)幀間隔時間、幀間隔容差、幀長度以及同步碼，以供后續(xù)具體的融合中使用。

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊主要是把主數(shù)

據(jù)和輔數(shù)據(jù)中不符合要求的幀刪除掉，也就是幀時間碼不在開始時間碼和結(jié)束時間碼范圍之內(nèi)的幀刪除掉，留下的有效幀寫入臨時文件中。

融合模塊是軟件的核心。此處由三種融合方式供用戶選擇：根據(jù)同步碼融合、根據(jù)同步碼+幀計數(shù)融合、根據(jù)幀計數(shù)融合。由于靶場的具體環(huán)境不一樣，有的具有統(tǒng)一時碼，有的則不具備此條件，根據(jù)幀計數(shù)融合是針對不具有統(tǒng)一時碼情況下的融合，而前2種則是在具有統(tǒng)一時碼的場合中使用。

2軟件實現(xiàn)

2.1總流程

如圖2所示為該軟件的總體設(shè)計流程圖，即先根據(jù)是否具有統(tǒng)一時碼，來選擇融合方式。如果沒有統(tǒng)一的時碼，則選擇按幀計數(shù)來融合，處理3為其對應(yīng)的處理過程。如果有統(tǒng)一的時碼，則按另外兩種方式進行融合，對應(yīng)的處理分別為處理1和處理2。以下將詳細介紹各種融合方式的實現(xiàn)過程。

2.2按幀計數(shù)融合

在沒有統(tǒng)一時碼情況下，選擇按幀計數(shù)方式融合，圖2總流程圖中的處理3即為此融合方式對應(yīng)的處理過程。之前用戶要輸入特定的型號參數(shù)（幀間間隔、同步碼和容差）。圖3所示為按幀計數(shù)方式進行融合的實現(xiàn)流程。

在該流程中，先獲取當前主幀數(shù)據(jù)和輔幀數(shù)據(jù)的幀計數(shù)值，即lMainCFrmCounter和lViceCFrmCounter，然后比較其是否相等。

如果相等，則說明是主數(shù)據(jù)和輔數(shù)據(jù)是同一幀，接著比較其同步碼，將同步碼正確的數(shù)據(jù)寫入結(jié)果文件，如果同步碼全錯或者全對，則將主文件寫入最后的融合文件中，因為相對而言主文件的可靠性更高。

如果幀計數(shù)不同，則說明主輔數(shù)據(jù)為不同的數(shù)據(jù)幀，此時將幀計數(shù)小的數(shù)據(jù)寫入結(jié)果文件，并將其文件指針向下移動一位，繼續(xù)和幀計數(shù)值大的數(shù)據(jù)進行類似的幀計數(shù)比較操作，直到有一個數(shù)據(jù)文件到達文件末尾為止。

2.3按同步碼融合

圖2總流程圖中的處理1即為按同步碼融合的處理過程。

圖2軟件總流程圖圖4所示為此融合方式的具體實現(xiàn)流程。

按同步碼融合方式算法較簡單，因此效率較好。在整個軟件的實現(xiàn)流程中，如果有統(tǒng)一時碼，則先比較主數(shù)據(jù)和輔數(shù)據(jù)的時碼，根據(jù)fabs(MainTimeViceTime)≤TimeRc×10可以判定主幀數(shù)據(jù)和輔幀數(shù)據(jù)是否為同一幀數(shù)據(jù)，如果不為同一幀數(shù)據(jù)，則用戶要比較主數(shù)據(jù)和輔數(shù)據(jù)的時碼MainTime≤ViceTime，將時碼小的數(shù)據(jù)幀寫入結(jié)果文件。

如果為同一幀，并且選擇按幀同步碼方式融合，則用戶先通過GetSyncCode( )函數(shù)分別獲得主數(shù)據(jù)和輔數(shù)據(jù)的幀同步碼MainCode和ViceCode，如果二者僅有一個正確，則將同步碼正確的數(shù)據(jù)幀寫入結(jié)果文件。如果二者都正確或者都不正確，則將時碼小的那幀數(shù)據(jù)寫入結(jié)果文件［910］。

2.4按同步碼+幀計數(shù)融合

圖2總流程圖中的處理2即為此融合方式對應(yīng)的處理過程。圖5所示為此融合的具體實現(xiàn)流程。在總流程中，如果在統(tǒng)一時碼下并且主輔數(shù)據(jù)為同一數(shù)據(jù)幀，此時可以選擇按同步碼和幀計數(shù)方式進行融合。

圖3按幀計數(shù)融合流程圖圖4按同步碼融合流程圖圖5按同步碼+幀計數(shù)融合流程圖此時仍要先通過GetSyncCode( )函數(shù)分別獲得主數(shù)據(jù)和輔數(shù)據(jù)的幀同步碼MainCode和ViceCode，如果二者僅有一個正確，則選擇同步碼正確的數(shù)據(jù)。如果MainCode和ViceCode都對或者都錯，此時根據(jù)幀計數(shù)值繼續(xù)選擇。

先通過計算分別獲得主數(shù)據(jù)和輔數(shù)據(jù)的幀計數(shù)值MainCFrmCounter和ViceCFrmCounter，從第二幀開始，分別比較主輔數(shù)據(jù)的幀計數(shù)值是否發(fā)生跳變，將未發(fā)生跳變的那幀數(shù)據(jù)寫入融合后的文件中。

3測試結(jié)果

3.1界面

如圖6所示為此融合軟件在VC6.0平臺下運行后生成的界面。用戶指定參數(shù)是用戶輸入特定型號的相關(guān)參數(shù)。選擇主數(shù)據(jù)文件和輔數(shù)據(jù)文件，以及融合條件就可以進行遙測數(shù)據(jù)的融合。

3.2丟幀測試

此軟件已經(jīng)應(yīng)用于外場遙測試驗數(shù)據(jù)的處理中，并且具有明顯的優(yōu)勢。此處用丟幀檢查簡單地測試一下融合的效果。如圖7所示，110421008_SP21和110421009_SP11為融合前的主站數(shù)據(jù)和輔站數(shù)據(jù)，經(jīng)過丟幀檢查分別有第15和第6幀錯誤，數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。而result文件為按同步碼方式融合后的丟幀檢查結(jié)果，數(shù)據(jù)無錯，有效地保證了遙測數(shù)據(jù)的可靠性。

4結(jié)語

該遙測軟件采用模塊化設(shè)計，便于實現(xiàn)和測試。同時結(jié)合外場試驗的具體環(huán)境和數(shù)據(jù)處理的要求，實現(xiàn)了按同步碼、按幀計數(shù)+同步碼、按幀計數(shù)三種融合方法，較好地滿足了型號對實時接收的遙測數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求。從軟件的設(shè)計可以看出，對于較復(fù)雜的軟件采用自頂向下，逐漸細化的分析方法，分模塊設(shè)計；對于影響程序性能的處理過程有針對性地進行優(yōu)化，可以有效地提高程序的可靠性和性能并簡設(shè)計過程。