水下设备自测环境参数实时分析软件
【摘 要】利用MATLAB图形用户界面GUI实时分析水下载体自测参数，对其自测数据进行存储和可视化的处理，实现水下载体航行区域自测参数变化趋势的直观显示，为决策者提供水下载体活动区域最直观、准确的海洋环境要素，发挥重要的辅助决策作用。
【关键词】自测参数；GUI；软件研制；可视化
水下载体作为一个活动的水下特殊平台，如何保持其隐蔽性尤为重要。获得其活动海域的准确实时的海洋水文资料对于保持隐蔽性非常关键，但现阶段水下载体出航海域的水文、气象资料大部分都是往年的观测资料，很少能提供实时的数据[1]。同时由于水下通讯受限，获取外界信息困难，因此设备自测数据尤为珍贵，但现阶段没有对这些数据进行实时处理和分析的软件。因此，编译设备自测参数实时分析软件对水下平台的自主保障有十分重要的意义。
水下自测参数实时分析软件基于MATLAB 图形用户界面（GUI）编译[2]，具有很好的交互性，界面风格简洁、友好，编译为可执行程序（.exe）便于安装，方便使用。通过简单实例运行，直观、准确显示了航线上海洋要素的变化情况，大体显示了锋、涡区域。软件运行稳定可靠，基本符合水下载体软件质量标准[3]。
1 自测参数实时分析软件的功能简介
水下载体是一个观测平台，其自带的观测仪器能有效记录航线上的海洋要素，这些数据能实时、准确地反映航迹线上的水文环境参数变化情况，具有十分重要的利用价值。水下自测参数实时分析软件能有效利用这些数据，其界面如图1所示。
图1 自测参数实时分析软件界面
由图1可知，其分析参数包括温度、盐度、密度、声速、深度、潮流、自噪声，可显示以上参数随时间及区域内的变化趋势，同时可显示水下载体航迹。自测参数实时分析软件利用这些数据为水下载体做实时的海洋水文环境保障，具有3点功能：①对纸质记录数据进行有效电子存储，不仅为水下载体提供实时分析的数据，而且也为后续科研、海洋水文环境数据库等提供珍贵的观测资料；②可视化编程显示，能直观、快速显示该海区环境要素的规律与变化趋势，缩短反应、决策时间；③可为水下载体战术行动提供一定的辅助决策，具有极其重要的军事应用意义。
2 自测参数实时分析软件的编译
利用MATLAB 图形用户界面（GUI）编译水下载体自测参数实时分析软件的步骤如下：
（1）创建新的MATLAB 图形用户界面（GUI）。
（2）为GUI创建图形对象，主要包括命令按钮（Pushbutton）、选择按钮（Radiobutton）、可编辑文本框（Edit text）、图像显示窗口（Axes）等，更改不同图形对象的属性，包括位置（Position），标签（matlab 下载Tag），字体大小（FontSize）等。水下载体自测参数实时分析软件主要包括三个部分（见图1）：第一部分，数据录入，包含七个自记参数以及数据录入、存储，数据质量控制两个命令按钮；第二部分，水下载体航迹，包含区域航迹和两记录点间的距离两个命令按钮；第三部分，数据可视化，包括参数选项和画图命令框。
（3）根据不同的图形对象编写不同的回调函数（callback），实现不同的功能。在数据录入中考虑到数据录入的规则性及可重复性，在编程中采用Excel表格来存储数据，同时对数据进行质量控制，防止异常数据的出现[4]。对不同实测参数进行画图，可直观显示其变化，简洁、明了。
（4）调试GUI M文件，修改M文件中的编程错误，保存GUI M文件。
（5）用MATLAB自带的Mcc编译、打包为可执行程序（.exe）。
3 自测参数实时分析软件的使用
3.1 软件安装及运行
水下载体自测参数实时分析软件GUI只能在MATLAB环境下运行，通过编译为可执行程序后可脱离MATLAB的环境。自测参数实时分析软件的运行步骤如下：
（1）安装和sub_measure_parameter_ analyse _ 执行程序，且置于同一子目录下。
（2）运行 sub_measure_parameter_ analyse _ 文件，弹出DOS下的黑窗口，按回车进入运行界面。
3.2 数据录入及质量控制
（1）数据的录入。点击按钮“数据录入 存储”，调入模板Excel表格exp.xls，输入数据（下面所用数据为自己臆造数据，仅作为实例说明），保存为*.xls文件。
（2）数据的检验。由于记录人的疏忽或仪器的损坏会导致出现明显异常的记录数据，这时需要标示，并改正。点击“数据质量控制”按钮，选择上面保存的*.xls表格，可显示该表格内异常数据信息，根据提供的错误信息在该Excel中改正并保存。
3.3 实例运行
（1）对航迹的检验。显示水下载体两记录点之间的直线距离，以及两点间水下载体的直线航迹，同时可检验经纬度数据输入是否正确。
图2 密度随时间变化
（上接第170页）（2）数据可视化。选择数据分析中的任一选项，用画图按钮即可画图，显示水下载体航行区域自测参数的变化趋势，为决策者提供直观的海洋战场环境要素。如图2显示了密度随时间的变化。
从上图中明显可看出，水下载体通过了一密度梯度较大的区域。由此可知，该区域可能为锋区或涡区。而锋区或涡区对水下载体的航行、探测、通信和隐蔽等会产生很大影响。通过该实时分析软件对实测水文参数的分析处理，大体确定锋区或涡区的位置，有利于水下载体采
取正确的战术行动，充分利用海区环境，隐蔽自己，完成任务。
4 结论
利用matlab图形用户界面编译水下载体自测参数实时仿真分析软件，通过该软件可对水下载体自测参数进行电子存档并可视化显示，直观、准确地显示了海区海洋环境要素的变化趋势，为水下载体的战术行动提供简单的区域海洋水文要素信息，同时该软件容量小，安装简易，一般的笔记本就完全满足，在目前水下载体水文环境保障软件匮乏条件，本软件具有极好的应用性。当然，该软件还存在许多不足，如不能对数据进行自动分析，提供可选战术决策建议等。
【参考文献】
[1]中国船舶重工集团公司，编.海军武器装备与海战场环境概论[M].北京：海洋出版社，2007.
[2]精通MATLAB：综合辅导与指南[M].李人厚，张平安，译.西安：西安交通大学出版社，1997.
[3]关帅，孙雅囡，朱清浩.一种潜艇作战软件质量评估的新方法[J].中国舰船研究，2008，3（5）：54-56.
[4]陈上及，马继瑞，编.海洋数据处理分析方法及其应用[M].北京：海洋出版社，1991.

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。