遙測文件截取器軟件設計與實(shí)現

O 引言

隨著(zhù)科技的進(jìn)步，空空導彈的研制越來(lái)越復雜。相應地就有越來(lái)越多的數據信息需要遙測傳輸，這必然導致遙測接收的數據文件較大。以3 Mb/s碼率計，10 min的遙測數據就有214 MB之多。數據處理軟件往往需要經(jīng)過(guò)異步幀提取，有效位屏蔽，甚至經(jīng)過(guò)費時(shí)的字符串處理才能得到最終結果。所以當用戶(hù)處理這種大文件時(shí)往往需要等待很長(cháng)的時(shí)間。如果能夠把這樣大的文件分割成較小的幾個(gè)文件然后分別處理，那么處理軟件的運行時(shí)間就可以縮短到用戶(hù)可以忍受的程度。

另一方面，空空導彈的發(fā)射試驗往往比較短暫，從導彈離開(kāi)載機直到導彈爆炸只有不到1 min的時(shí)間。數據分析人員最關(guān)心的也正是這段時(shí)間的數據。而實(shí)際遙測中，為了確保數據的可靠接收，會(huì )從發(fā)射前5 min開(kāi)始記錄直到遙測信號完全消失才停止記錄。

這種情況下，如果能夠根據導彈發(fā)射的特征信號(比如導彈與發(fā)射架分離的信號)來(lái)截取遙測數據文件也具有重要的實(shí)際意義。

本文通過(guò)對實(shí)際需求的分析，提出了按遙測幀數、時(shí)間和特征參數三種文件截取方法，并在VC 6.O平臺上予以實(shí)現。

1 軟件設計

1.1 功能設計

在空空導彈遙測中，待傳輸的信號都是先通過(guò)多路復用組裝成一個(gè)N字節長(cháng)的遙測幀然后調制傳輸。在接收端解調后先通過(guò)幀同步獲得該N字節長(cháng)的遙測幀，然后在幀頭加入8 B的時(shí)碼(又稱(chēng)為B碼)來(lái)表示接收到該幀的時(shí)刻，如圖1所示。這樣存盤(pán)后的文件字節數是N+8的整數倍。

因為遙測數據按幀存放，所以有意義的最小分割單位是幀而不是字節，對文件的截取最后都要歸結到按幀來(lái)截取。因此，軟件的第一個(gè)功能同時(shí)也是最基本的功能就是按幀的起止序號進(jìn)行分割。

由于文件中每一幀數據的幀頭都有B碼，所以將該B碼換算成實(shí)際時(shí)間之后也可以根據時(shí)間進(jìn)行截取。

數據分析人員一般要求提取導彈發(fā)射后到爆炸這一時(shí)間段的數據，所以利用導彈發(fā)射電氣分離信號(ES)的跳變，截取跳變時(shí)刻前5 s直到跳變時(shí)刻后50 s的數據能夠確保覆蓋所需數據，同時(shí)盡量減小數據文件的大小。

典型的電氣分離信號圖形如圖2所示。

通過(guò)對圖2的分析可以得出以下結論：ES跳變點(diǎn)需要通過(guò)計算的來(lái)判決，比如當前數據點(diǎn)與下一數據點(diǎn)之差超過(guò)信號范圍的2/3，那么就認為當前點(diǎn)為跳變點(diǎn)。但是對于圖2(c)中有野點(diǎn)的情況這種判決方法就有可能導致誤判。所以最好的辦法是讓用戶(hù)參與跳變點(diǎn)的判決。軟件自動(dòng)找到第一個(gè)跳變點(diǎn)，用戶(hù)可以通過(guò)快捷鍵找到下一個(gè)跳變點(diǎn)，直到正確的跳變點(diǎn)為止。

這種設計方法杜絕了跳變點(diǎn)的誤判，同時(shí)又能直觀(guān)快捷地輔助用戶(hù)找到跳變點(diǎn)，另外還簡(jiǎn)化了軟件的設計。

1.2 模塊設計

分割一個(gè)文件的流程，如圖3所示。

分析圖3可以得出軟件必須的幾個(gè)模塊：

(1)打開(kāi)待分割文件并自動(dòng)生成分割后文件;

(2)分割方式選擇;

(3)特征參數數據繪制;

(4)起止幀序數選擇;

(5)起止時(shí)間選擇;

(6)是否需要剔除無(wú)效幀。

最終確定的軟件界面如圖4所示。

2 軟件實(shí)現

2.1 按特征參數分割

按特征參數分割涉及到遙測參數解算。程序運行時(shí)首先加載動(dòng)態(tài)鏈接庫dbreader.dll，postpro.dll和eu.dll。在OnInitDialog中調用函數GetTMFrame FormatInfo來(lái)獲取遙測幀格式，包括遙測幀的長(cháng)度，碼率，同步碼位置等信息。然后調用函數GetTM ParaAllReeord來(lái)獲取所有參數在遙測幀中的位置信息，解算方法等。

當用戶(hù)從程序界面的參數下拉列表框中選擇一個(gè)參數時(shí)，觸發(fā)CBN_SELCHANGE事件并調用消息函數。在消息函數中根據參數是幀同步數據還是幀異步數據分別調用GetASyncParaValue函數或EUConvert函數解算出數據，同時(shí)從數據中找出跳變點(diǎn)，然后在圖形控件上繪出曲線(xiàn)。

2.2 按B碼時(shí)間分割

要想根據時(shí)間信息來(lái)查找對應的遙測幀就需要將該時(shí)間和文件中各遙測幀頭的B碼代表的時(shí)間進(jìn)行比較。如果采用遍歷查找的方法，對于總幀數為N的文件，理論上需要比較(N+1)/2次，要找到起、止兩個(gè)時(shí)間對應的幀就要比較N+1次。這對于較大的文件來(lái)說(shuō)消耗的時(shí)間會(huì )很長(cháng)。

在遙測文件中，每幀數據都是按接收到的先后順序從前往后依次存放。也就是說(shuō)，搜索的目的序列是有序的。對于這種情況，可以采用折半查找法進(jìn)行搜索。理論證明，采用折半查找最多需要的比較次數為[log2(n+1)]，搜索起、止兩個(gè)時(shí)間共需比較2*[log2(n+1)]次。

2.3 按幀序數分割

三種分割方式最后都歸結到按幀分割。按幀分割惟一復雜的地方就是剔除無(wú)效幀。要剔除無(wú)效幀需要將每一幀數據的同步碼取出來(lái)和標準的同步碼進(jìn)行比較。如果差異位數超過(guò)容許值就丟棄該幀，否則保留。很多程序都采用依次右移一位，看二者最低位是否相同，如果不同則計數加1，循環(huán)直到兩個(gè)數都為零的方法。

這種方法效率非常低。本文采用了如圖5所示的計算方法。

這種算法的關(guān)鍵在兩處：首先對兩個(gè)被比較數a和b按位異或，結果c的二進(jìn)制數中為1的位置就是a和b不一致的位置。然后c不停地與c-1按位與并將結果賦給c，直到c為O。通過(guò)歸納法可以證明c與c-1按位與可以消掉c的從低位往高位數的第一個(gè)1，所以c的二進(jìn)制值有幾個(gè)1就循環(huán)幾次。

3 結語(yǔ)

本遙測軟件采用模塊化設計，便于實(shí)現和測試。同時(shí)結合遙測文件的結構，實(shí)現了按幀序數、按時(shí)間和按特征參數三種分割方法，較好地滿(mǎn)足了型號遙測數據處理的需求。從軟件的設計可以看出，對于較復雜的軟件采用自頂向下，逐漸細化的分析方法，分模塊設計;對于影響程序性能的處理過(guò)程有針對性地進(jìn)行優(yōu)化，可以有效地提高程序的可靠性和性能并簡(jiǎn)化設計過(guò)程。