国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

CINRAD/SA型雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2017-10-19 09:24胡學(xué)英黎志波
裝備制造技術(shù) 2017年8期
關(guān)鍵詞:機(jī)柜線(xiàn)纜發(fā)射機(jī)

胡學(xué)英,黎志波

(1.中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心,北京100081;2.江西省大氣探測(cè)技術(shù)中心,江西 南昌 330096)

CINRAD/SA型雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡學(xué)英1,黎志波2

(1.中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心,北京100081;2.江西省大氣探測(cè)技術(shù)中心,江西 南昌 330096)

系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),按照CINRAD/SA型新一代天氣雷達(dá)實(shí)際機(jī)房環(huán)境和雷達(dá)各分系統(tǒng)機(jī)柜等的布局進(jìn)行一比一的虛擬仿真,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)步驟的虛擬仿真,為雷達(dá)機(jī)務(wù)人員提供一個(gè)操作雷達(dá)的模擬平臺(tái),提高了雷達(dá)機(jī)務(wù)人員的學(xué)習(xí)效率。

CINRAD/SA型雷達(dá);虛擬仿真;雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī);模擬平臺(tái)

新一代天氣雷達(dá)是災(zāi)害天氣監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)的重要手段[1],在氣象預(yù)報(bào)服務(wù)中發(fā)揮了重要作用。綜合氣象觀測(cè)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)[2]顯示,目前我國(guó)納入業(yè)務(wù)考核的新一代天氣雷達(dá)共計(jì)189部,CINRAD/SA,CINRAD/SB,CINRAD/SC,CINRAD/CA,CINRAD/CB,CINRAD/CC,CINRAD/CD共7種型號(hào),其中CINRDA/SA型新一代天氣雷達(dá)共計(jì)76部。CINRAD/SA型新一代天氣雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)步驟[3]多,程序繁瑣,錯(cuò)誤的開(kāi)關(guān)機(jī)步驟,容易導(dǎo)致雷達(dá)組件損壞,影響雷達(dá)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量,按照開(kāi)關(guān)機(jī)步驟進(jìn)行操作,是每一個(gè)雷達(dá)機(jī)務(wù)人員必須掌握的基本技能。

新一代天氣雷達(dá)Radar Data Acquisition(簡(jiǎn)稱(chēng)RDA)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后,信號(hào)處理器板即開(kāi)始工作,為整部雷達(dá)提供各種時(shí)序,發(fā)射機(jī)柜上的電源開(kāi)關(guān)在接通前,必須保證RDA計(jì)算機(jī)已經(jīng)啟動(dòng),如果RDA計(jì)算機(jī)未啟動(dòng)時(shí)就給發(fā)射機(jī)加電,易導(dǎo)致發(fā)射機(jī)損壞[4];而關(guān)機(jī)時(shí),先將 Radar Data Acquisition Status Control(簡(jiǎn)稱(chēng)RDASC)軟件打到待機(jī)狀態(tài)(即在界面中點(diǎn)擊“Standby”按鈕),等待半分鐘后,關(guān)閉發(fā)射機(jī)的“輔助供電”和“機(jī)柜供電”,否則會(huì)損壞發(fā)射機(jī)。因此,本文開(kāi)發(fā)了新一代天氣雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng),為雷達(dá)機(jī)務(wù)員提供一個(gè)學(xué)習(xí)和操作雷達(dá)的仿真平臺(tái),避免錯(cuò)誤的操作導(dǎo)致雷達(dá)組件損壞。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言[5],結(jié)合Untiy3D[6]開(kāi)發(fā)引擎利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)。以CINRAD/SA型新一代天氣雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)步驟為基礎(chǔ),結(jié)合天津新一代天氣雷達(dá)站機(jī)房實(shí)體結(jié)構(gòu),將雷達(dá)站機(jī)房、配電機(jī)柜、接收機(jī)機(jī)柜、RDA監(jiān)控和伺服機(jī)柜、發(fā)射機(jī)機(jī)柜、波導(dǎo)、線(xiàn)纜等基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真,從基層臺(tái)站業(yè)務(wù)人員實(shí)際操作角度出發(fā),嚴(yán)格按照雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)步驟對(duì)虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示,系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)包括機(jī)房環(huán)境仿真,雷達(dá)系統(tǒng)仿真及雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)模擬操作三部分。維護(hù)人員可通過(guò)瀏覽器即可進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行操作,以語(yǔ)音動(dòng)畫(huà)的方式引導(dǎo)操作人員進(jìn)行雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī),雷達(dá)機(jī)務(wù)人員如同在現(xiàn)場(chǎng)一樣完成相關(guān)操作。

圖1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段,將雷達(dá)站機(jī)房、配電機(jī)柜、接收機(jī)機(jī)柜、RDA監(jiān)控和伺服機(jī)柜、發(fā)射機(jī)機(jī)柜、波導(dǎo)、線(xiàn)纜等真實(shí)物體真實(shí)再現(xiàn),讓操作人員猶如處在真實(shí)的環(huán)境中。在虛擬環(huán)境中參與者看到的模型和現(xiàn)實(shí)中的比例都是1∶1,輔以真實(shí)環(huán)境中的聲音、機(jī)器的運(yùn)行指示燈狀態(tài)及真實(shí)的模擬操作,讓操作人員體驗(yàn)身臨其境的感受。在UI(User Interface)方面、光影效果及場(chǎng)景性能方面都進(jìn)行細(xì)心設(shè)計(jì)。在UI上使用UGUI(Unity的用戶(hù)界面)搭建,相比NGUI(次世代用戶(hù)界面)有更好的性能,同時(shí)對(duì)VR的開(kāi)發(fā)支持也更友好。使用Unity3D的光照系統(tǒng),讓環(huán)境和模型具有光影效果看起來(lái)更加真實(shí)。輸入方面主要是利用碰撞系統(tǒng)和輸入控制,最后用LOD(層級(jí)細(xì)節(jié))和Occlusion Culling(遮擋剔除)來(lái)優(yōu)化整個(gè)場(chǎng)景的性能。

圖2為整個(gè)雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)的技術(shù)框架圖,框架采用標(biāo)準(zhǔn)的MVC框架結(jié)構(gòu),Model層存放所有雷達(dá)的數(shù)據(jù)和狀態(tài),包括每條線(xiàn)纜的通斷狀態(tài),每個(gè)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài),每個(gè)故障燈的狀態(tài)等。 Controller層為邏輯控制層,包括接收用戶(hù)的操作(如鼠標(biāo),手柄等輸入設(shè)備),接收到操作去改變Model(數(shù)據(jù))層的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。View層為表現(xiàn)層,包括模型高亮的顯示,開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟和關(guān)閉表現(xiàn),故障燈的變化展現(xiàn),設(shè)備線(xiàn)纜的操作表現(xiàn)等。當(dāng)Model層的數(shù)據(jù)和狀態(tài)發(fā)生改變,就會(huì)驅(qū)動(dòng)View層的表現(xiàn)發(fā)生變化。采用MVC架構(gòu)將表現(xiàn)、操作和數(shù)據(jù)全都分離開(kāi),實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的解耦,大大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

圖2 技術(shù)框架圖

在雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)中由于用戶(hù)有多種輸入設(shè)備(鼠標(biāo)、手柄、可定位頭盔顯示器等),為此引入Input管理類(lèi)將所有操作都抽象成統(tǒng)一調(diào)用接口,實(shí)現(xiàn)了不同操作設(shè)備間操作表現(xiàn)的一致性。例如鼠標(biāo)控制視角,鍵盤(pán)控制行走,或通過(guò)目視控制瞬移,或頭盔設(shè)備控制視角,手柄控制行走等。

在虛擬仿真中,交互除了手柄、鼠標(biāo)等外設(shè)外,最主要的交互手段為凝視射線(xiàn)(gaze)技術(shù),像從一個(gè)雷達(dá)機(jī)柜瞬移到另一個(gè)機(jī)柜前就需采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)。Gaze凝視射線(xiàn)通過(guò)調(diào)用Raycast方法實(shí)現(xiàn),即在攝像機(jī)中添加一個(gè)坐標(biāo)為0的物體,在其綁定的update方法中“投射”射線(xiàn)出去,射線(xiàn)擊中對(duì)象后返回坐標(biāo)信息,利用這個(gè)坐標(biāo)信息就實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景中瞬移功能。

此外,在雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)虛擬操作控制中采用了碰撞檢測(cè)機(jī)制。當(dāng)虛擬手柄或鼠標(biāo)接近雷達(dá)機(jī)柜面板上開(kāi)關(guān)時(shí),觸碰開(kāi)關(guān)周?chē)疤摂M墻”觸發(fā)碰撞檢測(cè)機(jī)制,雷達(dá)開(kāi)關(guān)處于激活狀態(tài)。開(kāi)關(guān)檢測(cè)到碰撞后狀態(tài)發(fā)生改變,實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”與“關(guān)”效果。

2 新一代天氣雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)操作流程

2.1 雷達(dá)開(kāi)機(jī)步驟

由于雷達(dá)全機(jī)所用的9.6 MHz時(shí)鐘由接收機(jī)的頻率源提供,有了該時(shí)鐘雷達(dá)各分系統(tǒng)才能正常工作,因而需要先開(kāi)啟接收機(jī)電源;RDA計(jì)算機(jī)接收到來(lái)自頻綜提供的9.6 MHz時(shí)鐘后,以此為依據(jù)產(chǎn)生各種控制時(shí)序信號(hào),依次送給各分系統(tǒng),因而第二步是開(kāi)啟RDA電源、RDA計(jì)算機(jī)和發(fā)射機(jī)電源;伺服功放是最后對(duì)天線(xiàn)的驅(qū)動(dòng),它正常工作的前提是伺服控制信號(hào)正常,第三步是開(kāi)啟DAU電源和伺服電源;第四步依次開(kāi)啟發(fā)射機(jī)機(jī)柜供電、輔助供電和伺服功放電源;發(fā)射機(jī)預(yù)熱13 min后,待“風(fēng)流量”、“故障燈”亮后,開(kāi)啟高壓開(kāi)關(guān),按故障復(fù)位鍵后,“風(fēng)流量”,“故障燈”滅后,等待“準(zhǔn)加燈”亮后,啟動(dòng)RDASC程序,程序啟動(dòng)后,會(huì)自動(dòng)完成設(shè)備的標(biāo)定工作,查看無(wú)報(bào)警信息后,在菜單中的“State”項(xiàng)下選擇“O-preate”進(jìn)行缺省的21模式體掃工作。具體開(kāi)機(jī)流程如圖3所示。

圖3 CINRAD/SA新一代天氣雷達(dá)開(kāi)機(jī)流程

2.2 雷達(dá)關(guān)機(jī)步驟

雷達(dá)關(guān)機(jī)前,應(yīng)先控制雷達(dá)天線(xiàn)停止轉(zhuǎn)動(dòng),第一步應(yīng)在RDASC軟件菜單中的“State”項(xiàng)下選擇“Standby”,控制天線(xiàn)停止轉(zhuǎn)動(dòng),再退出RDASC程序;第二步關(guān)閉發(fā)射機(jī)輔助供電和機(jī)柜供電;第三步關(guān)閉伺服功放電源、伺服電源和DAU電源;第四步關(guān)閉RDA計(jì)算機(jī)和小UPS電源(為RDA計(jì)算機(jī)供電);第五步關(guān)閉RDA電源和接收機(jī)電源,半小時(shí)后,檢查聚焦線(xiàn)圈變涼后,關(guān)閉發(fā)射機(jī)高壓電源,最后關(guān)閉發(fā)射機(jī)供電,完成雷達(dá)關(guān)機(jī)。一般出于安全考慮,航警燈電源和空氣壓縮機(jī)電源不用關(guān)閉。具體關(guān)機(jī)流程如圖4所示。

圖4 CINRAD/SA新一代天氣雷達(dá)開(kāi)機(jī)流程

3 系統(tǒng)仿真效果

3.1 雷達(dá)機(jī)房整體環(huán)境模擬

系統(tǒng)對(duì)雷達(dá)機(jī)房整體環(huán)境,雷達(dá)各機(jī)柜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真再現(xiàn)。如圖5所示,機(jī)房?jī)?nèi)配電機(jī)柜,接收機(jī)機(jī)柜,RDA監(jiān)控和伺服機(jī)柜、發(fā)射機(jī)機(jī)柜,波導(dǎo),線(xiàn)纜等部分均按照機(jī)房實(shí)際結(jié)構(gòu)完成了仿真,便于雷達(dá)業(yè)務(wù)人員更好的理解和記憶雷達(dá)機(jī)房整體結(jié)構(gòu)。

圖5 雷達(dá)機(jī)房整體結(jié)構(gòu)仿真

3.2 實(shí)訓(xùn)操作仿真

系統(tǒng)按照雷達(dá)開(kāi)關(guān)機(jī)步驟,運(yùn)用人機(jī)交互的模式完成模擬仿真,如圖6所示,操作人員只需要按照文字、語(yǔ)音和動(dòng)畫(huà)提示進(jìn)行操作,即可完成雷達(dá)開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)操作。

圖6 雷達(dá)實(shí)訓(xùn)操作仿真

4 結(jié)束語(yǔ)

新一代天氣雷達(dá)系統(tǒng)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,初次接觸雷達(dá)的業(yè)務(wù)人員易出現(xiàn)無(wú)從下手的困境,運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)雷達(dá)配電機(jī)柜、接收機(jī)機(jī)柜、RDA監(jiān)控和伺服機(jī)柜、發(fā)射機(jī)機(jī)柜、波導(dǎo)、線(xiàn)纜等基本結(jié)構(gòu)及開(kāi)關(guān)機(jī)步驟進(jìn)行仿真。下一步計(jì)劃將繼續(xù)以CINRAD/SA新一代天氣雷達(dá)作為仿真基礎(chǔ),進(jìn)一步對(duì)雷達(dá)各組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)試及組件更換步驟進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),通過(guò)仿真系統(tǒng)使雷達(dá)機(jī)務(wù)人員對(duì)組件功能、原理、關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)試、維修等方面有更深入的理解,達(dá)到快速排除雷達(dá)故障的目的。

[1]李 柏.天氣雷達(dá)及其應(yīng)用[M].北京:氣象出版社,2011.

[2]邵 楠,裴 翀,夏元彩,等.ASOM維護(hù)維修信息管理子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].山東氣象,2012,4(32):51-53.

[3]敖振浪.CINRAD/SA雷達(dá)使用維修手冊(cè)[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2008:37-88.

[4]柴秀梅.新一代天氣雷達(dá)故障診斷與處理[M].北京:氣象出版社,2011:74-127.

[5]王清培.NET框架設(shè)計(jì)模式、配置、工具[M].北京:人民郵電出版社,2015.

[6]郭宇承,谷學(xué)靜,石 琳.虛擬現(xiàn)實(shí)與交互設(shè)計(jì)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2015.

Design and Realization of Virtual Simulation System for CINRAD/SA Radar on Off

HU Xue-ying1,LI Zhi-bo2
(1.CMA meteorological Observation Center,Beijing 10081,China;2.Jiangxi Provincial Atmospheric Exploration Technology Centre,Nanchang Jiangxi 330096,China)

Based on the virtual reality technology,the system is simulated according to the actual environment of the new generation weather radar(CINRAD/SA)and the layout of the radar subsystem.At the same time,the procedure of the radar on off is simulated for the radar crew to provide an operational radar simulation platform to improve the efficiency of the radar crew learning.

CINRAD/SA radar;virtual simulation;radar on off;simulation platform

TP311.1

A

1672-545X(2017)08-0070-04

2017-05-19

胡學(xué)英(1983-),女,山東即墨人,碩士研究生,工程師,從事雷達(dá)技術(shù)保障工作。

猜你喜歡
機(jī)柜線(xiàn)纜發(fā)射機(jī)
淺談火電廠DCS 系統(tǒng)的接地
一種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖機(jī)柜工程圖紙的自動(dòng)化生成方法
上海福爾欣線(xiàn)纜有限公司
BIM技術(shù)在鐵路信號(hào)室內(nèi)機(jī)柜布置中的應(yīng)用研究
淺析DAM中波發(fā)射機(jī)日常維護(hù)
3DX系列發(fā)射機(jī)與DX系列發(fā)射機(jī)的比較——以3DX-50和DX-100為例
3DX-50發(fā)射機(jī)與PC之間通信的實(shí)現(xiàn)
淺談2kW短波發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)電源的維護(hù)
一種機(jī)柜裝艙通用工裝的設(shè)計(jì)
彈上線(xiàn)纜布設(shè)技術(shù)研究