中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 朱狄鋒 朱祥領(lǐng) 施迪飛

聲納系統(tǒng)在當(dāng)今社會(huì)的捕魚(yú)業(yè)、海洋探測(cè)等方面有著廣泛的應(yīng)用，隨著使用范圍的擴(kuò)大化，功能的復(fù)雜化，提升聲納系統(tǒng)產(chǎn)生的種類繁多、數(shù)量巨大的的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理水平，最大化數(shù)據(jù)效益，是必須解決的一個(gè)問(wèn)題，本文針對(duì)聲納系統(tǒng)使用時(shí)產(chǎn)生的各種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括傳感器數(shù)據(jù)、探測(cè)目標(biāo)數(shù)據(jù)、聽(tīng)紋數(shù)據(jù)等提出一種基于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的聲納數(shù)據(jù)綜合管理方法，該方法利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將各類聲納數(shù)據(jù)進(jìn)行組態(tài)關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，使得數(shù)據(jù)能夠有效累積，并針對(duì)數(shù)據(jù)挖掘和智能化應(yīng)用設(shè)計(jì)高效訪問(wèn)接口，將數(shù)據(jù)效益最大化。

本方法根據(jù)聲納系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)種類和應(yīng)用方向，將數(shù)據(jù)分為原始探測(cè)數(shù)據(jù)、分析標(biāo)注數(shù)據(jù)、樣本數(shù)據(jù)，每類數(shù)據(jù)可包含傳感器數(shù)據(jù)、聽(tīng)音數(shù)據(jù)、譜圖數(shù)據(jù)等，并為各種數(shù)據(jù)確定存儲(chǔ)形式，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)管理，同時(shí)設(shè)計(jì)通用訪問(wèn)接口，包括數(shù)據(jù)瀏覽、讀取、修改、統(tǒng)計(jì)、比對(duì)和聽(tīng)測(cè)等高效訪問(wèn)接口，使得聲納系統(tǒng)進(jìn)行有效數(shù)據(jù)累積、高效數(shù)據(jù)運(yùn)用成為可能。

聲納數(shù)據(jù)綜合管理方法在設(shè)計(jì)上分為數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、庫(kù)表管理、運(yùn)行輸出五大部件，完成聲納數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收/校驗(yàn)，數(shù)據(jù)提取，組態(tài)關(guān)聯(lián)，模板數(shù)據(jù)加載，導(dǎo)出數(shù)據(jù)生成，探測(cè)數(shù)據(jù)管理，分析數(shù)據(jù)管理，樣本數(shù)據(jù)管理，時(shí)序控制等功能。聲納數(shù)據(jù)綜合管理方法框圖如圖1所示。

圖1 聲納數(shù)據(jù)綜合管理方法

具體實(shí)現(xiàn)包含三個(gè)步驟：聲納數(shù)據(jù)類型分析、數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)及存儲(chǔ)形式確定、應(yīng)用接口與架構(gòu)建立。

1 數(shù)據(jù)類型分析

假設(shè)有10類數(shù)據(jù)D1,D2…D10，數(shù)據(jù)類型分別為T1,T2…T10，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1,L2…L10，數(shù)據(jù)范圍分別為R1,R2…R10。

建立存儲(chǔ)數(shù)據(jù)類型元素表，該步為設(shè)計(jì)輸入，是后面兩個(gè)步驟的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)類型元素表包含數(shù)據(jù)名稱，類型，有效范圍，層級(jí)劃分，關(guān)聯(lián)信息等，假設(shè)D1與D4關(guān)聯(lián)，D1與D7關(guān)聯(lián)，D10為塊數(shù)據(jù)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)類型元素表如表1所示。

表1 關(guān)鍵數(shù)據(jù)類型元素表

2 庫(kù)表劃分及存儲(chǔ)形式確定

首先根據(jù)數(shù)據(jù)類型統(tǒng)計(jì)表，對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類劃分，假設(shè)D1,D2,D3屬于TB1。D4,D5,D6,D10屬于TB2。D7,D8,D9屬于TB3，結(jié)合元素表關(guān)聯(lián)信息，其關(guān)聯(lián)如圖2所示。

圖2 關(guān)聯(lián)圖

假設(shè)TB3為TB1的補(bǔ)充信息且記錄存在一對(duì)多關(guān)系，TB2與D10存在一對(duì)多關(guān)系，D1TB2與TB1為同級(jí)關(guān)系，那么TB1,TB2,TB3層級(jí)關(guān)系如圖3所示。

圖3 TB1,TB2,TB3層級(jí)關(guān)系圖

根據(jù)類型劃分及層級(jí)關(guān)系，確定最終存儲(chǔ)模型為庫(kù)表TB1，TB2，TB3加塊數(shù)據(jù)文件F10(數(shù)據(jù)D10)，存儲(chǔ)模型如圖4所示。

圖4 存儲(chǔ)模型

3 應(yīng)用接口與架構(gòu)建立

本步驟根據(jù)功能需求，建立數(shù)據(jù)接口，用于聲納軟件訪問(wèn)數(shù)據(jù)所用，假設(shè)現(xiàn)有三個(gè)接口需求：1）統(tǒng)計(jì)TB1數(shù)據(jù)字段D2在范圍min和max之間的記錄數(shù)和相對(duì)數(shù)據(jù)總數(shù)的比例。2）關(guān)聯(lián)查詢當(dāng)TB1字段D1的值為value1時(shí)，TB1,TB2與TB3的字段D3,D5,D8的值。3）獲取TB2中檔D6字段為value6時(shí)的塊數(shù)據(jù)文件。那么三個(gè)接口的定義分別如下。

統(tǒng)計(jì)接口如圖5所示。

圖5 統(tǒng)計(jì)接口

關(guān)聯(lián)查詢接口如圖6所示。

圖6 關(guān)聯(lián)查詢接口

塊數(shù)據(jù)文件獲取接口如圖7所示。

圖7 塊數(shù)據(jù)文件獲取接口

數(shù)據(jù)作為聲納系統(tǒng)工作的重要產(chǎn)出，本文利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種將多種非結(jié)構(gòu)化的聲納數(shù)據(jù)綜合管理方法，為聲納數(shù)據(jù)的累積和延伸應(yīng)用提供支持，具有一定的實(shí)際意義。