摘 要：分析研究現(xiàn)有雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)狀和發(fā)展，并結(jié)合大型雷達(dá)存在的問題的和難點(diǎn)，提出大型數(shù)據(jù)庫(kù)雷達(dá)管理與維護(hù)系統(tǒng)。首先提出大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)模型，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)給出數(shù)據(jù)庫(kù)可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)的方法。接著，針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)海量數(shù)據(jù)查詢的問題，提出分區(qū)和建立索引的數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化方法。最后，在某大型雷達(dá)工程項(xiàng)目中應(yīng)用取得安全、可靠、穩(wěn)定的效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)；海量數(shù)據(jù)；分區(qū)；索引

中圖分類號(hào)：TN957.2

隨著雷達(dá)功能的不斷發(fā)展和完善，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，各個(gè)分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互越來越多。雷達(dá)的工作時(shí)間越長(zhǎng)，采集的數(shù)據(jù)就越多，如何有效地存儲(chǔ)和利用這些雷達(dá)數(shù)據(jù)為后續(xù)的處理和分析提供有效的幫助，這將成為目前急需解決的問題。雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)作為雷達(dá)系統(tǒng)的基石，支撐雷達(dá)各個(gè)分系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，如何保證雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的響應(yīng)和服務(wù)質(zhì)量，保證雷達(dá)系統(tǒng)長(zhǎng)久高效可靠的運(yùn)行，對(duì)大型雷達(dá)的發(fā)展和應(yīng)用有著極其重要的作用。

基于雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的研究工作已經(jīng)大量存在，如孟慶鵬[1]等利用SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)雷達(dá)及其信號(hào)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在特定時(shí)間段內(nèi)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)跡進(jìn)行提取。郭謙斌[2]將數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用在雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)中，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的高可用性展開研究。董凱[3]等提出基于HLA的雷達(dá)仿真系統(tǒng)總體架構(gòu)及其數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。練學(xué)輝[4]等提出基于SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)的大量雷達(dá)目標(biāo)信息的存儲(chǔ)和查詢分析技術(shù)，對(duì)海量雷達(dá)目標(biāo)查詢具有一定的借鑒意義。楊沛[5]等針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的RCS數(shù)據(jù)量過大的問題對(duì)其建模設(shè)計(jì)，給出標(biāo)校球RCS數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法。杜鵬[6]等將機(jī)載雷達(dá)雜波和GIS結(jié)合，提出基于三維GIS雜波特性應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)。上述研究主要針對(duì)不同雷達(dá)的特定應(yīng)用，對(duì)整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)建模設(shè)計(jì)的研究還比較少，因此本文主要針對(duì)整個(gè)問題展開研究。

常用的數(shù)據(jù)庫(kù)包括SQLServer、Oracle、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)等。大型雷達(dá)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)流量大（系統(tǒng)工作參數(shù)、點(diǎn)跡數(shù)據(jù)、航跡數(shù)據(jù)、BIT數(shù)據(jù)等），系統(tǒng)要求安全可靠。而Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)功能強(qiáng)大的大型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，具有邏輯整體性強(qiáng)、支持分布式計(jì)算、透明訪問、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡和可靠性高等特性，提供了一套有效的數(shù)據(jù)一致性、完整性和安全性的保證機(jī)制。因此，本文采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)作為平臺(tái)對(duì)大型雷達(dá)的整機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行建模和設(shè)計(jì)，同時(shí)提出高效的數(shù)據(jù)檢索算法查詢雷達(dá)目標(biāo)信息，最后在某大型雷達(dá)系統(tǒng)中取得較優(yōu)的應(yīng)用效果。

1 雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)及優(yōu)化

雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)作為雷達(dá)系統(tǒng)的支撐層，與雷達(dá)多個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和目標(biāo)分類識(shí)別等。雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)包括雷達(dá)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中雷達(dá)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)包括工作參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、信號(hào)處理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)等；雷達(dá)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)包括點(diǎn)跡數(shù)據(jù)庫(kù)、航跡數(shù)據(jù)庫(kù)、BIT數(shù)據(jù)庫(kù)等。

1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

需求設(shè)計(jì)不僅需要滿足當(dāng)前用戶的需求，還要充分考慮以后可能的擴(kuò)充字段，因此，可擴(kuò)展性是需求設(shè)計(jì)的基本原則。另外，對(duì)于雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來說，我們還需要兼顧以下原則：

（1）從軟件模塊化的角度出發(fā)，每個(gè)數(shù)據(jù)表應(yīng)具有可擴(kuò)展性，根據(jù)不同類型雷達(dá)（地面、反導(dǎo)、球載等）的需求，抽象出多個(gè)擴(kuò)展字段，以適應(yīng)多種類型雷達(dá)的應(yīng)用需求；（2）對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)表，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)表的查詢、插入、修改、刪除等基本操作；（3）對(duì)于海量數(shù)據(jù)查詢（如目標(biāo)點(diǎn)跡），需要針對(duì)性地設(shè)計(jì)，按月存儲(chǔ)分區(qū)表且每個(gè)分區(qū)表建立不同的索引以便查詢。

由于雷達(dá)系統(tǒng)包括較多的數(shù)據(jù)表，限于篇幅，論文針對(duì)典型的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)表展開設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)一般包括距離、方位、高度、仰角、時(shí)間等，為了適應(yīng)多種雷達(dá)需求，我們?cè)黾佣鄠€(gè)擴(kuò)展字段如中心方位、側(cè)角方位、方位寬度、距離寬度，多普勒值等。

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化

一般情況下，雷達(dá)的一個(gè)天線掃描周期內(nèi)雷達(dá)探測(cè)到的雷達(dá)目標(biāo)數(shù)遠(yuǎn)小于該周期時(shí)間內(nèi)能存入數(shù)據(jù)庫(kù)的雷達(dá)目標(biāo)信息總量。若大型雷達(dá)每天的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)量為100萬條，則一個(gè)月的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)為3000萬條記錄。大型雷達(dá)存儲(chǔ)超過1年時(shí)間的雷達(dá)數(shù)據(jù)，因此雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)查詢屬于海量數(shù)據(jù)查詢，為了提高點(diǎn)跡數(shù)據(jù)入庫(kù)和查詢的銷率，需要對(duì)雷達(dá)點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)。

針對(duì)海量數(shù)據(jù)查詢的問題，論文采用高效合理的處理方法，首先建立點(diǎn)跡數(shù)據(jù)的月存儲(chǔ)表，每個(gè)表的容量最多為3000萬行記錄；接著，針對(duì)經(jīng)常使用的字段（如時(shí)間、距離、方位、仰角等）建立數(shù)據(jù)字段索引，加速查詢。這種設(shè)計(jì)方法針對(duì)海量數(shù)據(jù)查詢，具有較好的實(shí)用性。

為了進(jìn)一步測(cè)試其有效性，表1給出查詢某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表規(guī)模為1000萬行記錄。在兩個(gè)相同的數(shù)據(jù)表上查詢，一個(gè)建立時(shí)間查詢索引，另外一個(gè)沒有建立索引。建立時(shí)間查詢索引的查詢性能較優(yōu)，滿足雷達(dá)性能實(shí)時(shí)性的要求。原因是執(zhí)行查詢索引策略的性能遠(yuǎn)優(yōu)于全盤掃描。

雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)涉及海量數(shù)據(jù)查詢的還包括航跡數(shù)據(jù)，同樣采用分區(qū)建表和建立索引的方式，其他數(shù)據(jù)表不做具體要求。

2 雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用

雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序采用QT 4.8.0編程工具，Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的版本為11g，可運(yùn)行于windows和linux等操作系統(tǒng)。為了保證雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的穩(wěn)定性和效率，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)采用多線程，包括網(wǎng)絡(luò)線程，數(shù)據(jù)庫(kù)線程，數(shù)據(jù)查詢線程等。系統(tǒng)軟件如圖1所示。

雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等模塊。對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)表，應(yīng)用程序提供插入，刪除，修改和查詢等功能，如上圖所示。

3 結(jié)束語

論文提出一種基于大型雷達(dá)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理及維護(hù)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)模型的建立，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性，為我國(guó)大型雷達(dá)研究提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。隨著雷達(dá)研究的不斷發(fā)展，系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化成為下一步的研究方向。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：汪中（1984-），男，安徽樅陽人，博士，工程師，研究方向：雷達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、智能交通研究。

作者單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，合肥 230088