实船水下爆炸冲击试验是开展舰艇抗冲击技术研究的重要方法，试验测量数据的获取是实船冲击试验的重要目标和关键所在，实船冲击试验的高度复杂性给测量数据的有效使用管理提出了严峻挑战.该文以实船冲击试验条件下测量数据的高效使用管理为目标，对实船冲击试验数据的特点进行了分析并提出了数据管理需求，在此基础上，从测点编号、测量数据信息要素、数据转化、数据集成化入库、数据集成化出库等方面对实船冲击试验测量数据集成管理技术进行了全面的研究，可以为开发实用的实船冲击试验测量数据管理系统提供技术支撑. 第9期吴静波,等:实船冲击试验测量数据集成管理技术31向识别;SN用约定的统一符号进行被试舰船的识数据信息要素描述了与测量数据文件相关的各别;IOe测点位置,根据约定的规则取值,代表测点种信息,根据数据信息要素在各次试验中是否发生在被试舰船的大致位置变化,又可将其分为2类:一类是常量化数据信息要定义」测点编号规则,就可以对一艘被试舰艇素;另一类是变量化数据信息要素常量化数据信息上的每个测点实现唯一确定,为测量数据的精确化要素是指对于测点在各次试验中均保持不变的数据管理奠定基础信息要素,如测点编号、测点位置测点坐标等;与之3.2测量数据信息要素对应的,变量化数据信息要素是指对于测点在各次试验中这些要素是可能发生变化的,如预定爆距、试321测量数据信息要素的组成及实现验时间、传感器灵敏度、放大器输出灵敏度、放大器狭义的测量数据是指数据文件本身,而孤立的高(低通滤波频率采样率预触发点数等测量数据是没有任何使用价值的,测量数据文件连由此可见,一条完整的实船冲击试验测量数同与之相关联的数据信息要素共同构成一条有效据,可以用图1进行描述的测量数据实船冲击试验测量数据测量数据文件数据信息要素常量化数据信息要素变量化数据信息耍素「传感测点测点照测量编号位置文/物理/测量测点顶定|试验器品传感|传感||器品方向坐标爆距时间牌型/器序器灵牌型名量号列号敏度器序器输器高|器低数采数米控制采样采样预愈门「项始放大数采放大通滤通滤器重序列列号灵|波频波频|型号教件本///点//数若/数据文件//结果敏度[率类型版图1实船冲击试验测量数据测量数据信息要素是实现测量数据管理的基322测量数据信息要素中的与数据入库相关的石,为在数据人库时实现测量数据文件和数据信息关键信息要素解读的自动化,必须定义格式化的数据信息要基于集成化测量数据入库的思想,在测量数据素载体考虑到测量人员信息输入的方便性以及程信息要素 Excel文件中包含所有与测量数据相关的序解读的可行性,采用Fxe电子表格作为数据信信息,其中部分信息是作为指定数据本身的属性,息要素载体实现数据信息要素的格式化定义根据部分信息是用于数据的识别,还有的信息作为数据上述数据信息要素的分类,分别定义常量化数据信入库的索引信息,在数据入库中属关键信息息要素el模板和变量化数据信息要素Eee模33测量数据集成管理板其刂,常量化数据信息要素Exel模板用于所有31测量数据转化试验之前进行各测点固有信息的搜集和管理,形成为方便试验数据的使用,提高测量数据管理系常量化数据信息要素 Excel文件,一旦形成,无需改统的运行效率,测量数据的转化非常必要测量数据变;变量化数据信息要素Exel模板用于每次试验转化主要包含2项内容:数据格式归一化和数据物之后,对本次试验数据情况进行相关信息的描述,理量还原形成变量化数据信息要素Exce文件.它们将在原1)数据格式归一化由于实船冲击试验规模较始测量入库中与数据文件共同入库形成有效的测大,参试的测量设备也多种多样;因此,产的测量量数据数据格式也是多种多样的通常来说,为使测量仪器32应用科技第37卷数据采集效率最大化,一种测量仪器会有其自身的过程中进行调用就能实现仪器专用数据格式的识专用数据格式,专用数据格式一般难以被其他软件别与转化,并形成归一化的测量数据,方便使用在认别;因此,通常需要通过其自带的软件进行格式无法取得测量仪器专用数据格式的解析AP函数转化,形成通用数据格式,如wft格式、txt格式、xs情况下,则必须使用仪器自身软件将其专用数据格格式等式转化为通用数据格式,之后通用数据格式在入库在试验数据入库的过程中,如果能够取得测量的过程中被系统解读并形成归一化的测量数据如仪器专用数据格式的解析API函数,并在数据入库图2所示数据解析A函数1测量仪器1专用数据格式1归匚测量仪器2心专用数据格式2较件“通用据式2上测量数据管理数据解析A函数3系统解读数据测量仪器3专用数据格式3据仪器软件测量仪器4专用数据格式4软件通用数据格式n图2原始测量数据的格式转化理模坎”,以插件化的形式在测量数据管理系统中2)数据物理量还原在数据采集过程中,测量仪使用对于新增的数据格式,只要开发相应的“类型器软件根据仪器采集端口的信号生成测量数据文数据处埋模块”就可以提供对其支持,而不对原有件,目前许多新型的测量仪器软件可以在生成测量系统产生任何影响,实现测量数据管理系统的高度数据的时候直接将数据转化成物理量的形式,可以灵活化方便使用;但有些测量仪器在数据采集时,只记录332测量数据集成化入库采集端口的电信号变化,实际使用这种数据是必须测量数据集成化人库足实船冲士试验测量数经过还原的因此,在进行测量数据转化中,数据物据集成管理技术的核心,以测点编号为测量数据的理量还原是一项重要内容,数据物理量还原解析流唯一识别码,在数据库中作为索引关键字,将与每程如图3所示条数据相关的全部信息要素进行集成关联,实现数读取原始测量数据头信息据信息的高度完备化l入转化后测量数据头信息1)测量数据集成化入库前的要素准备在进行测量数据集成化入库前,必须进行3项内容的准读取原始测量数据行}备,即原始试验数据常量化数据信息要素 Excel文敏腰参数“执行数物埋量还原计?件以及变量化数据信息要素 Excel文件其中,原始写入转化后的讽量歎据行数据以测量仪器采集生成的存储结构为基础,在必要的情况下,进行适当的处理;常量化数据信息要原始测量数据行素Exel文件用于指定批量数据中每条试验数据的封闭转化后的测量数据固有信息;变量化数据信息要素Ecel文件用于指件,结束数据物理直定每条试验数据的与各工况试验相关的信息2)测量数据集成化入库的实现测量数据集成图3数据物理量还原解析流程3)类型数据处理模块测量数据转化包括格式化入库依托常量化数据信息要素Ecl文件和变归一化和物理量还原,在技术实现上,通常将这2量化数据信息要素 Excel文件作为引导,实现批项数据处理操作集成在一起,对于一种数据格式,量原始测量数据及其所有信息要素的快速化全形成该格式的数据处理模块,称之为“类型数据处自动人库,其数据入库流程如图4所示第9期吴静波,等:实船冲击试验测量数据集成管理技术33打开变(常)量化数据信息要素读取信息要素Ex文cel文件,准备过行记录遍件其他相关信息字段并次人根据系统提示批最原始数据文件容情检查检查数据,确定无误后重新执检查通过原始数据入库系统根据数据格式自动判断并调用相行入库应的“类型数据入库根据“测点编号”字段绑定变模块”(常)量化数据信息要素Exd文件中对应的Ecel记录数据转化(格式归化、物理量还原)采系列号”以及“原始数据文件名”字段在憾盐上精确定位需要操作的原始测量数据转化后数据人库读取信息要素Ed文件“爆距”和“物理量类型”字段,定N所有数据完成位入库位置入库系统以“测点编号”字段为关键字,在数据库中建立新的数据记录结柬批量数据人库图4测量数据集成化入库为了实现试验数据的自动判读和入库,定义原 Excel文体中对应测点编号的Fxel记录,从而通过始测量数据保存路径规则,对于任意一台数据采集2个信息要素Exed文件,取得当前操作的原始测量仪,保存数据文件夹的命名规则统一定义为“数据数据的全部信息要素,为完整的数据入库做好准备.采集仪品牌型号_数据采集仪序列号”的名字,如b)根据“测点编号”绑定的各种信息要素,系统序列号为IDH236的 Genesis数据采集仪,其原始采可以通过“数采品牌型号”、“数采序列号”以及“原集数据保存的文件夹命名为“ Genesis_IDH236”始数据文件名”字段在磁盘上精确定位需要操作的数据入库过程中,首先进行批量入库数据的容原始测量数据错检查,容错检查根据预先设定的容错要求进行测c)系统根据“爆距”和“测量物理量”可以在系量数据管理系统打开变量化数据信息要素 Excel文统数据库中确定当前原始数据入库的位置.并且以件,读取其中的“原始数据文件名”、“数采品牌型“测点编号”作为关键字,在系统数据库中新建数据号”以及“数采序列号”实现原始测量数据的磁盘定记录位如图5所示d)根据“测点编号”绑定的各种信息要索,对数变盘仁始態息要豪x:c文据库中新创建记录的各信息要素字段进行赋值,但不包括“原始数据存放位置”和“转化后数据存放位诚盘上保印始刚量震裾置”的预留字段(暂不赋值)e)对于步骤b)定位的原始测量数据,一方面将≯如其直接入库,作为原始档案保存备查,并将其保存图5根据数据信息要素Ecel文件进行原始测量位置信息要素写入数据库中新创建记录的“原始数数据的嵫盘定位据有放位置”字段;另一方面,系统根据原始测量数完成容错检查后,开始执行数据入库流程测量的格式自动判断并调用相应的类型数据入库模数据管理系统根据批量原始测量数据对应的变量块”,对其进行数据转化,之后将其存人数据库中相化数据信息要素Ee文件,遍历其中的记录实现应的位置,并将其保存位置信息要素写入数据库中数据的全自动入库流程对于每一条试验数据测量新创建记录的转化后数据存放位置字段数据管理系统执行以下人库流程:f完成当前原始测量数据的集成化入库,并判a)首先在变量化数据信息要素Ecel文件中读断是否已经完成该批量数据的全部入库任务,若末取“测点编号”字段,作为识别当前原始测量数据的完成则执行下一条数据的入库操作,否则结束批关鍵字,通过铡点编号”绑定常量化数据信息要素量数据入库流程应用科技第37卷通过测量数据集成化入库,可以实现对各型舰素与数据实体集成化的方法,最终形成包含全部信船、各种工况、各种格式试验数据的统一、有序、高息要素以及数据实体的单个出库测量数据文件,该效化管理方法可以实现每条出库测量数据的高度独立化,最333测量数据集成化出库大限度地方便数据的使用为此,定义出库测量数据与测量数据集成化入库相对应,对于测量数据文本格式如图6所示出库,同样进行高度的集成,使数据出库工作全自义于始动化,并且各种要素内容一次到位试验工况:**4测量数据出库的主要目的是为了提供给其他测点编号:*事*草程序分析处理使用,或者在必要时进行人T判读,测量物理曩:津率*文件头部数据倍息要紫测点置因此,考虑2个原则:一是数据格式高度通用化;原烛样;永****≯是数据文件配套信息要素完备化1)数据格式高度通用化Tirme cs为实现数据格式高度通用化,考虑采用文本格数据实体式作为测量数据出库的输出格式,每条试验数据生∥定义结束成一个数据文件,数据排列格式采用“时间一数值”图6出库测量数据文本格式定义2列格式.采用文本格式作为输出格式的优点是使在实际系统使用中,根据使用需要,可以对出用方便灵活,数据行数容量大,但缺点是文件体积库测量数据文本输出内容进行控制,如对于头部数较大,可以先对原始测量数据大小进行评估据信息要素可以进行选择性输出,对数据实体,其原始测量数据通常采用二进制进行保存,可以码率也可以在原始采样率的基础十进行调整节省磁盘空间在实船冲击试验中测量仪器的采样334其他测量数据管理技术率通常在20kSs,少数达到100kss,只有极少数实船冲击试验测量数据集成管理技术的核心(如水中压力测量)采用1Ms的采样率,而测量仪是数据集成化入库和数据集成化出库技术,它们实器的采集精度通常为16bt分别对3利采样率下的现了测量数据及其所有完整关联的信息要素的单条原始测量数据大小进行评估,如表1所示次性快速全自动操作除此之外,测量数据集成管理表1实船冲击试验中3种典型栗集率下原始技术也包含其它专用管理技术,如测量数据绘图、测量数据大小测量数据CAD图显测量数据统计分析处理等数据绘图功能提供对指定的试验数据绘制时采样率精度裂据针成样时间测量数据域曲线,绘制的时域曲线图上包含测点编号、试验/b大小当量、爆炸距离横纵坐标、坐标刻度、坐标物理量20 kS/s 16 bit(2 Byte)40 kB/s 5 200 kB坐标物理量单位、信号波形信号最值等,生成的图100 kS/s 16 bi(2 Byle )200 kB/s 51 MB形可保存为图片,也可根据指定的模板直接输入1 MS/s 16 bit(2 Byte )2 MB/s10 MBWgrd之中生成数据结果曲线图报告文件为提高使可见,原始测量数据的体积通常较小,即便是在用的灵活性,可以要求生成的曲线图输出至win极少数情况下,大小也只有10MB左右,转化成文本dows剪贴板,供其他应用程序使用格式后体积会有所增大,但考虑到目前计算机的实测量数据CAD图显是在实船CAD工程图上进际性能以及文本格式高度通用性的优点,采用本文行测点标识,通过测点编号将完成测点标识的实船格式作为测量数据出库的输出格式是可行的CAD工程图与测量数据管理系统数据库中对应的2)数据文件配套信息要素完备化数据进行关联,可以在测量数据管理系统通过选出库后单独的测量数据没有使用价值,与数据择实船CAD标识图上某个测点,直接绘制出该测入库时对应,在导出测量数据的时候,要将其数据点的测量数据信号时程曲线非常直观方便地使信息要素与数据进行准确的关联.出库测量数据与研究人员掌握实船冲击试验测量结果情况其数据信息要素的关联可以采用类似于入库时使测量数据统计分析处理是通过调用预置的模用的“数据信息要素Excd文件”,但使用较为复杂板,由系统对数据库中的测量数据的各种信息要素且数据使用灵活性差,为最大限度地简化出库的测进行自动地统计,并自动输出可以供实船冲击试验量数据与其信息要素的关联采历测量数据信息要现场使用的初步数据分析报告第9期吴静波,等:实船冲击试验测量数据集成管理技术35显然,除了上述提及的各种专用管理技术外,量信息要素 Excel文件作为载体,现批量原始测作为一个整体,实船冲击试验测量数据集成管理技量数据及其所有关联信息要索的快速化全自动入术也包含数据的多样化查询、多模式显示、在线浏库在数据出库时,以高度通用化的文本格式作为输览等通用数据管理功能出格式,通过对其优缺点的评估,定义了出库测量数据文本格式,使数据导出一次到位,并且每条导4结论出数据具有完备的数据信息,具有完全的独立性使用灵活方便以实船冲击试验测量数据的优化管理为目标,4)从工程实用化的角度对实船冲击试验测量开展了测量数据集成管理技术研究,结论如下:数据管理进行了全周期、全方位、全功能的较为详1)实船冲击试验测量工作复杂测量数据种类细的研究,建立了一套完整的测量数据管理技术体繁多、数据量大信息关联复杂缺乏有效的管理将系,可以为开发实用的实船冲击试验测量数据管理大大增加科研人员在数据使用上的难度,谷易造成系统提供技术攴撑混乱甚至出错,使数据的可用性大大降低;因此,开展实船冲击试验测量数据管理技术研究,优化数据参考文献:管理,提高数据使用效率非常必要.[]汪玉,华宏星.舰船现代冲击理论及应用]北京科学出2)从实船冲击试验测量数据管理的功能完整版社,2005性上看,文中所研究的集成管理技术包含了数据入[2吴静波汪玉水下爆炸研究现状及发展方向展望科技库、出库、绘图CAD图显统计处理分析等各个方导报,2009(9):4244面,其中重点研究了数据入出数据库问题,可以实B程索秋,董俊哲,张妹红实船爆炸试验测量规模需求探讨现测量数据完整的、全方位的多功能的、集成化的水雷战与舰船防护,05:125管理,使测量数据的管理实现高效化、全面化以及KWOP,KM,ANCW, et al. Measurement of nav简易化.ship responses to underwater explosion shock loadingsShock and Vibration, 2003(10): 365-3773)从实船冲击试验测量数据进出数据库的信5求是科技 SOI Server200数据库开发技术与程实践M息完整性看,该集成管理技术实现了测量数据入库北京:人民邮电出版社,2004以及出库的高度集成化,在入库时,以变(常)量测(上接第12页)2 ]LARRANAGA P Larranaga, LOZANO J A. Estimation of3结束语Distribution Algorithms. A new tool for evolutionary computation[ M. Boston: Kluwer Academic Publishers, 2002提出了基于基尼指数的分布估计算法,采用实[3]ZHANG Q F, MUHLENBEIN H. On the convergence of a数编码,可以有效提高计算精度,改善计算复杂性和class of estimation of distribution algorithms[ J. IEEE提高运算效率在产生下代种群时,引入了基于Transationg on Evolutionary Computation, 2004, 8(2): 127进化代数的扰动因子概念,增邡∫子代种群的搜索空间,增加了子代种群的多样性,从而可以避免算法[4]张庆彬吴惕华,刘波.自适应实值分布估计算法[J].清陷入局部最优解.文中对 Ackley函数、 Generalized华大学学报自然科学版,2008,48(82):18591862griewangk函数连续凸起的单峰函数 Sphere model5姜群,王越,基于最大痛的分布估计算法J微电子学函数、 Generalized Rastrigin函数和 Generalized rosen-与计算机,2007,24(11):73-76b0k函数进行了性能测试试验,并将试验结果与其161周树德,孙增折分布估订算法综述LJ,自动化学报,2007,33(2):113-124他同类分布估计算法进行了比较从试验结果可以看出,该算法能够优化到函数的最优解,并在优化精[7]尚文倩文本分类及其相关技术研究[D]北京:北京交通大学,2007度上有一定的提高8]MIQUELEZ T, BENGOETXEA E, MENDIBURU A, et al参考文献:Combining Bayesian classifiers and estimation of distributionalgorithms for optimization in continuous domains[J].Con-[1]阎平凡,张长水.人工神纤网络与模拟进化计算[M].2nection Science, 2007, 19(4): 297-319版.北京:清华大学出版社,2005