声纳数据综合管理方法的研究与实现

中国船舶重工集团公司第七一五研究所 朱狄锋 朱祥领 施迪飞

声纳系统在当今社会的捕鱼业、海洋探测等方面有着广泛的应用，随着使用范围的扩大化，功能的复杂化，提升声纳系统产生的种类繁多、数量巨大的的非结构化数据的管理水平，最大化数据效益，是必须解决的一个问题，本文针对声纳系统使用时产生的各种非结构化数据，包括传感器数据、探测目标数据、听纹数据等提出一种基于数据库系统的声纳数据综合管理方法，该方法利用数据库系统将各类声纳数据进行组态关联存储，使得数据能够有效累积，并针对数据挖掘和智能化应用设计高效访问接口，将数据效益最大化。

本方法根据声纳系统产生的数据种类和应用方向，将数据分为原始探测数据、分析标注数据、样本数据，每类数据可包含传感器数据、听音数据、谱图数据等，并为各种数据确定存储形式，并通过数据库进行关联管理，同时设计通用访问接口，包括数据浏览、读取、修改、统计、比对和听测等高效访问接口，使得声纳系统进行有效数据累积、高效数据运用成为可能。

声纳数据综合管理方法在设计上分为数据接收、数据处理、数据流转、库表管理、运行输出五大部件，完成声纳数据实时接收/校验，数据提取，组态关联，模板数据加载，导出数据生成，探测数据管理，分析数据管理，样本数据管理，时序控制等功能。声纳数据综合管理方法框图如图1所示。

图1 声纳数据综合管理方法

具体实现包含三个步骤：声纳数据类型分析、数据库表设计及存储形式确定、应用接口与架构建立。

1 数据类型分析

假设有10类数据D1,D2…D10，数据类型分别为T1,T2…T10，数据长度分别为L1,L2…L10，数据范围分别为R1,R2…R10。

建立存储数据类型元素表，该步为设计输入，是后面两个步骤的基础，数据类型元素表包含数据名称，类型，有效范围，层级划分，关联信息等，假设D1与D4关联，D1与D7关联，D10为块数据，关键数据类型元素表如表1所示。

表1 关键数据类型元素表

2 库表划分及存储形式确定

首先根据数据类型统计表，对各类数据进行归类划分，假设D1,D2,D3属于TB1。D4,D5,D6,D10属于TB2。D7,D8,D9属于TB3，结合元素表关联信息，其关联如图2所示。

图2 关联图

假设TB3为TB1的补充信息且记录存在一对多关系，TB2与D10存在一对多关系，D1TB2与TB1为同级关系，那么TB1,TB2,TB3层级关系如图3所示。

图3 TB1,TB2,TB3层级关系图

根据类型划分及层级关系，确定最终存储模型为库表TB1，TB2，TB3加块数据文件F10(数据D10)，存储模型如图4所示。

图4 存储模型

3 应用接口与架构建立

本步骤根据功能需求，建立数据接口，用于声纳软件访问数据所用，假设现有三个接口需求：1）统计TB1数据字段D2在范围min和max之间的记录数和相对数据总数的比例。2）关联查询当TB1字段D1的值为value1时，TB1,TB2与TB3的字段D3,D5,D8的值。3）获取TB2中档D6字段为value6时的块数据文件。那么三个接口的定义分别如下。

统计接口如图5所示。

图5 统计接口

关联查询接口如图6所示。

图6 关联查询接口

块数据文件获取接口如图7所示。

图7 块数据文件获取接口

数据作为声纳系统工作的重要产出，本文利用数据库系统，设计了一种将多种非结构化的声纳数据综合管理方法，为声纳数据的累积和延伸应用提供支持，具有一定的实际意义。