兰州中川机场多普勒雷达产品汇交程序的设计与实现

1 系统简介

兰州中川机场属于高原机场，兰州管制区大部分处于青藏高原，而青藏高原又是雷暴的多发区，高原的山地地形决定了兰州情报区内雷暴的发展变化具有很强的区域性和突发性。因此，多普勒气象雷达的探测资料对于提高甘肃空管分局气象台在复杂天气条件下的气象服务保障水平具有十分重要的意义。

多普勒天气雷达是目前世界上最先进的雷达系统之一，能够监测到位于高空中对流云层的生成和变化，判断云的移动速度，对预报员准确预报天气有很大帮助。多普勒雷达生成的产品汇交至民航数据库中，可以扩大雷达资料的使用范围，让管制员、观测员等其他用户方便使用雷达资料。虽然民航数据库系统在民航系统中已经得到了广泛的应用，但是兰州中川机场多普勒气象雷达的资料产品一直未能汇交至民航数据库系统中，其主要原因是受美国 EEC 厂家系统设计和设备配置的局限性，整个多普勒雷达系统的排他性很强，雷达探测资料和预报产品软件 EDGE 只能识别原配的工作站和操作系统，其产品不能被其他软件破译，严重影响和制约了雷达产品的使用。

能不能将多普勒雷达产品汇交至民航数据库系统中显得尤为迫切，经过前期的调研和探索，本人编写了兰州中川机场多普勒雷达产品汇交程序。该程序以多普勒雷达产品中的.png图作为底图，从该图的文件名称中提取雷达的时间、仰角、扫描类型等信息，采用 Java 的文件夹监控技术和图形叠加技术，将该图与距离圈、对比色卡等信息图进行叠加，同时加入信息描述文件，从而得到符合民航数据库要求的雷达产品，最后利用 Java 的 FTP 技术，将该雷达产品发送至民航数据库通信机的相应文件夹下，从而完成了雷达资料的传输和汇交工作。

1.1 系统功能

该程序主要实现了以下功能：

(1)实时监测雷达产品的生成

该程序自动完成对雷达产品的监控，当有新的雷达产品生成时，程序自动对该产品进行处理，不需要值班人员参与。

(2)自动完成多普勒雷达产品的距离圈、地名、对比色卡和产品信息的叠加

在检测到新的.png雷达产品后，该程序首先根据雷达产品的文件名，读取各种信息，如雷达产品的扫描类型、产品类型、扫描时间、扫描距离和扫描仰角等；其次，通过多普勒雷达自带的图形模板，完成相应图片信息的叠加，包括距离圈、地名、对比色卡等；最后，根据再根据读取到的各种信息，生成描述该图的详细产品信息，并与雷达产品图进行拼接，同时根据民航数据库系统对于雷达产品的命名规则对该图进行命名，完成了对雷达产品的处理工作。

(3)通过 FTP 将雷达产品图自动传输到民航数据库系统中

该程序通过 FTP 方式把完成的雷达产品图发送至民航数据库系统的通信机中，传送至目录/home/comm/receive/radar/中，然后该文件将被通信机中的进程进行文件检测、重复检测和时间检测等后，按照民航情报交换办法进行资料入库或者资料转发，从而完成了雷达资料的汇交工作。

1.2 功能需求

功能需求主要说明了系统各功能部件与环境之间相互作用的本质，即拟开发软件在职能上实际应做到什么。一般来说，它是用户最主要的需求，通常包括系统的输入、系统能完成的功能、系统的输出以及其他反应。

经过与用户沟通，该程序应该主要完成以下两个功能：

(1)资料汇交程序能自动识别和检测雷达产品的生成，不依靠值班人员的参与。

(2)该程序要高效正确运行，确保雷达产品汇交的准确性和实时性，并且要有可视的界面供值班人员查看入库情况。

1.3 软件质量需求

现如今，软件质量已经得到了很高的重视，管理意识不断的创新，从单纯的质量检验发展到全面质量管理（TQM）、CMM/CMMI、六西格玛质量管理和零缺陷管理等新的质量理论、方法和体系。从上面的概述中充分认识到软件质量的重要性，因此，该程序也遵循了软件质量控制方面的知识，尽量做到了以下四点要求，并且在实践中得以应用：

(1)可使用性：使用方便，易于操作。

(2)可维护性：实现了错误的实时性，错误可以实时发现和处理。

(3)保密性：密码的验证和密码的授予都由管理员管理，确保密码的安全性。

(4)可移植性：由于 Java 技术的跨平台性，此系统可以在 Windows XP、Windows Vista 等统运行和维护。

2 系统设计与实现

2.1 概述

多普勒雷达产品汇交程序主要依据《民用航空气象数据库系统业务运行管理规定》中关于雷达资料文件命名的规定来编写，该命名规则是雷达入库的依据，其主要规则有：

雷达资料名称：QCCYGGggn.XXZ

1、Q 表示雷达产品，为固定字母。

2、CC 表示编发该文件的航站代码中 CCCC 的后两个字符。如：兰州中川机场航站代码为 ZLLL，雷达产品名称中的 CC 为 LL。

3、Y 表示日，当 Y9 时，为数字 1-9；当 Y=10 时，以 A 代表 10，依次往后推。如：11 日，Y 值为B；12 日，Y 值为 C。

4、GG 表示扫描时刻的小时数，gg 表示分钟数，n 表示一分钟内的顺序号。

5、XX 表示雷达图像的资料要素及产品名，民航数据库中一般要求强度图，故命名为PZ。

6、Z 表示雷达图像的产品属性及距离，兰州中川机场多普勒雷达的扫描范围一般为 120 公里，故其雷达图像产品属性(Z)为3。

2.2 系统实现

2.2.1 用户界面设计

多普勒雷达产品汇交程序主要以后台自动运行为主，不需要值班人员干预，所以开发界面简单，界面中仅显示程序的运行状态。

2.2.2 雷达产品应用效果图

雷达产品汇交至民航数据库中后，其应用的主要系统有：民航数据库信息服务平台、民航数据库预报服务平台。

3 系统测试

3.1 概述

软件测试是指利用人工或自动的方法执行和评价各个模块的过程。其目的在于验证模块是否满足规定的要求，查看期望的结果与获得的结果之间有无差别，以便最大限度地找出系统在运行中可能出现的错误和问题。该程序在完成代码编写工作后，严格按照软件测试的方法进行测试，通过多种测试尽可能发现程序中的错误、漏洞、缺陷等，使其在正式使用中能够高效、准确地运行。

3.2 测试举例

该程序主要完成了以下测试：

(1)测试雷达产品监控功能

可以通过拷贝方式，将.png图片拷贝至监控目录中，在工具软件中查看处理过程，观察处理过程是否及时准确。

(2)测试雷达图片叠加功能

雷达图片的叠加在整个程序中尤为重要，直接关系到该程序是否正确运行，所以它的功能测试是测试工作的重中之重。在工具软件中，实时查看叠加效果图，观察效果图是否有出现信息叠加错误、图片叠加模糊不清、图片生成格式错误等。

(3)测试雷达图片传输功能

将生成的雷达产品图传输至民航数据库中，查看数据库系统的处理过程，观察是否符合民航数据库系统的命名规则，是否能让数据库系统通信机正确处理。

3.3 用户验收测试

在系统测试完成后，进行用户的验收测试，它是用户在实际应用环境中所进行的真实数据测试。在该测试过程中，遵循以下原则：由程序设计者之外的人进行测试,如预报员、管制员等；测试用例应由两部分组成：输入数据和预期输出结果；应选用不合理的输入数据与非法输入测试；不仅要检验程序是否实现预期功能，还应检查程序是否做了不应该做的工作；集中测试容易出错的程序模块，如雷达图叠加模块、FTP 传输模块等；对程序修改以后，必须重新进行测试。

经过用户一段时间的使用后，发现该程序运行正常，未发生检索错误或者雷达产品无法正确显示的情况。

4 总结

对于雷暴多发的兰州中川机场来说，多普勒天气雷达的资料对于保障飞行安全至关重要。兰州中川机场多普勒雷达产品汇交程序实现了雷达资料汇交至民航数据库中的工作，可以很好地做到雷达资料的统一管理和广泛使用，简化其他运行部门的工作流程，对于在复杂天气条件下的飞行安全保障工作有着非常深远的意义。

该程序采用 Java Swing 技术进行开发，利用 Java 语言的面向对象、健壮性、安全性、高效性、多线程等诸多优点，完成了该程序的编码工作，发现 Java 在开发应用性程序时有很大的技术优势，可以简化很多编写流程，且安全性高。