遙測(cè)文件截取器軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

O 引言

隨著科技的進(jìn)步，空空導(dǎo)彈的研制越來(lái)越復(fù)雜。相應(yīng)地就有越來(lái)越多的數(shù)據(jù)信息需要遙測(cè)傳輸，這必然導(dǎo)致遙測(cè)接收的數(shù)據(jù)文件較大。以3 Mb/s碼率計(jì)，10 min的遙測(cè)數(shù)據(jù)就有214 MB之多。數(shù)據(jù)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(fèi)時(shí)的字符串處理才能得到最終結(jié)果。所以當(dāng)用戶處理這種大文件時(shí)往往需要等待很長(zhǎng)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(yùn)行時(shí)間就可以縮短到用戶可以忍受的程度。

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

這種情況下，如果能夠根據(jù)導(dǎo)彈發(fā)射的特征信號(hào)(比如導(dǎo)彈與發(fā)射架分離的信號(hào))來(lái)截取遙測(cè)數(shù)據(jù)文件也具有重要的實(shí)際意義。

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

1 軟件設(shè)計(jì)

1.1 功能設(shè)計(jì)

在空空導(dǎo)彈遙測(cè)中，待傳輸?shù)男盘?hào)都是先通過(guò)多路復(fù)用組裝成一個(gè)N字節(jié)長(zhǎng)的遙測(cè)幀然后調(diào)制傳輸。在接收端解調(diào)后先通過(guò)幀同步獲得該N字節(jié)長(zhǎng)的遙測(cè)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(jié)數(shù)是N+8的整數(shù)倍。

因?yàn)檫b測(cè)數(shù)據(jù)按幀存放，所以有意義的最小分割單位是幀而不是字節(jié)，對(duì)文件的截取最后都要?dú)w結(jié)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(hào)進(jìn)行分割。

由于文件中每一幀數(shù)據(jù)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(jù)時(shí)間進(jìn)行截取。

數(shù)據(jù)分析人員一般要求提取導(dǎo)彈發(fā)射后到爆炸這一時(shí)間段的數(shù)據(jù)，所以利用導(dǎo)彈發(fā)射電氣分離信號(hào)(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(shù)據(jù)能夠確保覆蓋所需數(shù)據(jù)，同時(shí)盡量減小數(shù)據(jù)文件的大小。

典型的電氣分離信號(hào)圖形如圖2所示。

通過(guò)對(duì)圖2的分析可以得出以下結(jié)論：ES跳變點(diǎn)需要通過(guò)計(jì)算的來(lái)判決，比如當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)與下一數(shù)據(jù)點(diǎn)之差超過(guò)信號(hào)范圍的2/3，那么就認(rèn)為當(dāng)前點(diǎn)為跳變點(diǎn)。但是對(duì)于圖2(c)中有野點(diǎn)的情況這種判決方法就有可能導(dǎo)致誤判。所以最好的辦法是讓用戶參與跳變點(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(shè)計(jì)方法杜絕了跳變點(diǎn)的誤判，同時(shí)又能直觀快捷地輔助用戶找到跳變點(diǎn)，另外還簡(jiǎn)化了軟件的設(shè)計(jì)。

1.2 模塊設(shè)計(jì)

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(shù)數(shù)據(jù)繪制;

(4)起止幀序數(shù)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(xiàn)

2.1 按特征參數(shù)分割

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

當(dāng)用戶從程序界面的參數(shù)下拉列表框中選擇一個(gè)參數(shù)時(shí)，觸發(fā)CBN_SELCHANGE事件并調(diào)用消息函數(shù)。在消息函數(shù)中根據(jù)參數(shù)是幀同步數(shù)據(jù)還是幀異步數(shù)據(jù)分別調(diào)用GetASyncParaValue函數(shù)或EUConvert函數(shù)解算出數(shù)據(jù)，同時(shí)從數(shù)據(jù)中找出跳變點(diǎn)，然后在圖形控件上繪出曲線。

2.2 按B碼時(shí)間分割

要想根據(jù)時(shí)間信息來(lái)查找對(duì)應(yīng)的遙測(cè)幀就需要將該時(shí)間和文件中各遙測(cè)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(duì)于總幀數(shù)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(duì)應(yīng)的幀就要比較N+1次。這對(duì)于較大的文件來(lái)說(shuō)消耗的時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)。

在遙測(cè)文件中，每幀數(shù)據(jù)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(duì)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(shù)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(shù)分割

三種分割方式最后都?xì)w結(jié)到按幀分割。按幀分割惟一復(fù)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(shù)據(jù)的同步碼取出來(lái)和標(biāo)準(zhǔn)的同步碼進(jìn)行比較。如果差異位數(shù)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(jì)數(shù)加1，循環(huán)直到兩個(gè)數(shù)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(jì)算方法。

這種算法的關(guān)鍵在兩處：首先對(duì)兩個(gè)被比較數(shù)a和b按位異或，結(jié)果c的二進(jìn)制數(shù)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(jié)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(shù)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(jié)語(yǔ)

本遙測(cè)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，便于實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。同時(shí)結(jié)合遙測(cè)文件的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了按幀序數(shù)、按時(shí)間和按特征參數(shù)三種分割方法，較好地滿足了型號(hào)遙測(cè)數(shù)據(jù)處理的需求。從軟件的設(shè)計(jì)可以看出，對(duì)于較復(fù)雜的軟件采用自頂向下，逐漸細(xì)化的分析方法，分模塊設(shè)計(jì);對(duì)于影響程序性能的處理過(guò)程有針對(duì)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(shè)計(jì)過(guò)程。