（信号与信息处理专业论文）海杂波数据库管理系统的设计与实现.pdf

摘要 为深入研究海杂波的性质，需要对大量的实测海杂波数据加以分析与验证。 建立海杂波数据库及其管理系统，科学有效的管理海杂波数据，对海杂波的使用 和研究分析有着重要的意义。 本论文以海杂波数据库管理为研究对象，研究如何运用现有的数据库技术， 使用先进的系统开发平台，建立合理有效的海杂波数据库及其管理系统。本文首 先分析了系统功能需求，确定了系统组成结构、系统信息模型和系统功能，并在 此基础上对系统进行了详细的数据库设计和应用程序编码开发。在w m d o w s 系统 下，采用c s 系统体系结构，使用s q ls e r v e r2 0 0 5 建立数据管理系统后台数据库， 以v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为开发平台，利用m f c 搭建程序框架，使用a d o 技术访 问数据库，以c + + 和s q l 语言作为软件开发语言，最终完成管理系统开发，实现 对海杂波数据的科学有效管理。 关键字：海杂波数据库管理客户机服务器活动数据对象 a b s t r a c t i no r d e rt os t u d yt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs e ac l u t t e rd e e p l y , al a r g ea m o u n to fr e a ls e a c l u t t e rd a t ai sn e e d e d b u i l d i n gas 铭c l u t t e rd a t a b a s ea n di t sm a n a g e m e n ts y s t e m ，a n d m a n a g i n gs e ac l u t t e rd a t as c i e n t i f i c a l l ya r eo fg r e a ti m p o r t a n c et ot h eu s ea n ds t u d yo f s e ac l u t t e r t h i s p a p e rt a k e s s e ac l u t t e rd a t a b a s em a n a g e m e n ta sr e s e a r c h s u b j e c t , a n d d i s c u s s e sh o wt ob u i l da ne f f e c t i v es e ac l u t t e rd a t a b a s ea n di t sm a n a g e m e n ts y s t e m , u s i n gm o d e m d a t a b a s et e c h n o l o g i e sa n d a d v a n c e ds y s t e md e v e l o p m e n tp l a t f o r m i nt h i s p a p e r , s y s t e mr e q u i r e m e n t sa r ea n a l y z e da tf i r s t t h e ns y s t e ms t r u c t u r e ，s y s t e m i n f o r m a t i o nm o d e la n ds y s t e mf u n c t i o n sa g ee s t a b l i s h e d a n do nt h i sb a s i s ，d e t a i l e d d a t a b a s ed e s i g na n da p p l i c a t i o nc o d ed e v e l o p m e n ta r ed e v e l o p e da tl a s t t h es e ac l u t t e r d a t a b a s ea n di t sm a n a g e m e n ts y s t e ma r ea c h i e v e do nw i n d o w ss y s t e m ，u s i n gc s s t r u c t u r ea ss y s t e ma r c h i t e c t u r e ，s q ls e r v e r2 0 0 5a sb a c k s t a g ed a t am a n a g e m e n t s y s t e m ，v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 a s d e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，m f ct ob u i l dp r o c e d u r a l f r a m e w o r k ，a d ot e c h n o l o g yt oa c c e s ss e ac l u t t e rd a t a b a s e ，a n dc 抖a n ds q la sh y b r i d p r o g r a m m i n gl a n g u a g e s c o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to fs e ac l u t t e rd a t ai sr e a l i z e di n t h ed a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m k e y w o r d ：s e ac l u t t e r d a t a b a s em a n a g e m e n tc sa d o 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 自雷达问世以来，它就被赋予了越来越多的任务与功能。尤其是近年来，雷 达技术不断发展使得雷达性能日趋完善，不仅应用在国防军事领域中，而且广泛 应用于渔业、导航、气象等国民经济领域中。 雷达的根本任务是检测目标，但是雷达在使用过程中会不断受到环境杂波的 严重干扰。在雷达接收信号中，杂波强度经常远远超过目标回波，杂波频谱常常 接近于目标，再加上雷达设备噪声，这都严重影响了雷达探测目标的准确性l l j 。强 噪声、强杂波的极端环境是对雷达性能的重要考验，在强干扰环境下检测目标并 提升雷达性能已成为雷达工作者研究的重点。 海洋覆盖了地球约四分之三的面积，它不仅为人类提供了丰富的矿产、水产 品等海洋资源，也是各个国家展示自己政治、军事、经济实力的舞台。一直以来， 人类对海洋的探索和利用都没有停止过。尤其是在近代，随着人类生产力大幅提 升，人类对海洋资源的需求越来越多，人类的活动越来越深入远洋，与海洋的关 系也越发密切。随着雷达在国防军事以及民用领域的广泛应用，海面雷达杂波信 号也就越来越引起人们的重视。 海面杂波通常是指雷达发出的信号经海洋表面反射的后散射回波。研究海面 杂波的目的主要有两个：一是从海面散射回波中提取反映海洋特性的信息，如浪 高、风速等等；二是抑制回波中的杂波信号，在杂波背景下检测海面目标并提取 有关信息，如海面舰艇、飞机等【2 捌。在进行海洋遥感探测时，雷达信号照射到海 洋表面后产生的散射回波包含了海洋表面的特性信息，如浪高等。而在军事领域， 利用雷达探测海洋环境下的目标时，雷达回波中既包含了目标信息，也包含了海 面背景的散射回波 4 1 。海杂波特性受两种参数变化的影响比较大，一是雷达设备自 身的参数，比如极化方式、工作频段等，二是环境背景和目标本身的特性，比如 海面风向、风速、浪高等。这使得海杂波特性变化既频繁又复杂，增大了海杂波 研究的难度p q j 。 雷达信号在海杂波背景下的目标检测，无论是在军事领域还是民用领域都占 有很重要的地位。这迫切要求科研人员对海面杂波进行完整全面的研究，以便更 好的提高雷达的整体性能，指导人类的各项活动。因此海杂波的研究也就成为了 雷达信号研究领域的重点和难点。 海杂波的研究包括理论建模和实际测量两个部分，两者相互补充、相互验证。 一方面理论建模可以模拟出实际测量很难采集到的特性数据；另一方面，实际测 2 海杂波数据库管理系统的设计与实现 量又可以为理论建模提供实际数据支持【8 9 1 。为全面分析和了解海杂波的各种特性， 保证研究结果的准确性，需要采集大量不同背景条件下的海杂波数据。随着海杂 波数据来源越来越多，数据规模越来越大，如何科学有效的管理这些数据也就成 为一个需要解决的问题。这时，人们需要一种技术来帮助存储和管理这些数量庞 大的数据，这种技术便是数据库技术。 随着计算机技术的发展，数据管理先后经历了人工管理、文件系统和数据库 系统三个发展阶段。但是一直以来，对海杂波数据的管理还常停留在人工管理阶 段，这种管理方式的管理效率低、数据安全性差。此外，随着时间推移，会积攒 大量的数据文件，这对数据的查找、更新和维护造成不便。目前，数据管理已经 发展到了数据库管理阶段，充分利用现有的数据库技术，在数据库系统中建立合 适的数据结构，可以更充分地描述数据间的内在联系，便于数据修改、更新与扩 充，同时保证数据的独立性、可靠性、安全性与完整性，减少数据冗余，提高数 据管理效率i l o 】。 使用数据库技术建立相应的海杂波数据库管理系统，可以科学有效的管理海 杂波数据，提高数据的管理效率，把研究人员从繁琐的数据管理工作中解脱出来， 将更多的精力投入到科学研究中去，也可以实现资源共享，帮助研究人员从总体 上把握海杂波的特点，将雷达信号处理的研究引向深入。因此，海杂波数据库管 理系统的建立为海杂波的研究提供了便利，有利于海杂波研究工作的开展。 1 2 国内外发展现状 自第二次世界大战以来，对雷达杂波的研究日益引起研究人员的关注，并成 为现代雷达信号研究中的重要领域。欧美一些国家很早就开始对雷达杂波进行研 究，他们运用地面、机载、舰载和星载等多种雷达平台对地面和海面的辐射和散 射进行了持续测量，并以采集到的数据为基础，建立了许多大规模的规范的杂波 数据库，如欧洲雷达散射截面数据库，多频段地物散射截面数据库，前苏联的世 界海洋环境数据库和美国f i n r a c s 数据库、u l a b y 数据库、美国海军研究实验 室4 f r 雷达数据库等【6 j i j 2 。这些数据库为研究人员全面有效的研究杂波数据提供 了有力的帮助。 在海杂波数据库方面，最著名的当属加拿大m c m a s t e r 大学自适应系统实验室 通过网站发布的口雷达录取的海杂波数据库。目前，该数据库提供两组海杂波 数据：一组是1 9 9 3 年1 1 月期间在加拿大n o v as c o t i a 省d a r t m o u t h 市的一个悬崖 上俯视大西洋海湾采集到的，另外一组是1 9 9 8 年冬天在g r i m s b y 市的海滨上俯视 安大略湖采集到的。1 9 9 3 年采集到的数据是没有任何目标的纯海杂波数据，共有 3 3 9 个数据集，涵盖了很大范围的天气状况：浪高0 8 3 8 m ( 峰值5 5 m ) ，风速 第一章绪论 3 o - - 6 0 k m h ( 瞬时风速最高达到9 0 k m h ) 等。1 9 9 8 年的数据是在对i p 雷达进行 了技术升级之后采集到的，共有2 2 2 个数据集，这一次采集的数据重点关注各种 天气环境下存在不同大小的浮动目标的情况，主要用于与1 9 9 3 年的数据做对比。 但是网站提供的关于这一组数据的相关信息不是很完整。 m c m a s t e r 大学提供的i p i x 雷达数据形式灵活，参数也比较齐全，非常适合海 杂波研究工作者进行研究。p 雷达采集到海杂波数据是现阶段研究海杂波较为 全面的数据，围绕该数据库提供的数据，世界各地的雷达工作者对海杂波的相关 特性进行了大量的研究工作，使海杂波研究在各方面都有了长足的进步和发展1 1 4 j 。 国内一些科研单位在杂波数据库建立方面也进行了有益的探索和尝试，上世 纪9 0 年代在杂波测试积累的基础上已建立了为雷达及微波遥感服务的地海散射特 性数据库，内含由地基和机载平台测试得到的典型地海面散射数据【l 引。然而，到 目前为止还没有成熟的海杂波数据库系统投入实用。 西安电子科技大学雷达信号处理国防科技重点实验室一直在进行海杂波的研 究，使用的数据部分来自于i p i x 雷达海杂波数据，其余大部分数据是实验室自己， 采集的、不同海情下的海杂波数据。为了研究的需要，常常需要采集各种条件下 的数据，每次采集的数据量都很巨大。但由于没有相应的数据管理系统，缺乏对 数据的有效管理，每一批次的数据文件分散存储，随着时间的推移，很多海杂波 数据文件丢失，或者相应说明缺失，使花费很大人力、物力和财力采集的数据失 去了研究的意义。同时，随着海杂波数据文件越积越多，如何在大量的海杂波数 据文件中选择符合研究要求的数据也成为一件很棘手的事情，这给海杂波的研究 造成很多不便，严重影响了研究的效率。 基于这一现状，西安电子科技大学建立了自己的海杂波数据库及其管理系统， 对采集到的数据进行管理。同时，该管理系统也可以同时管理地杂波、气象杂波 等杂波数据，有很强的扩展性。 1 3 论文的内容和安排 本论文课题以海杂波数据管理为研究对象，针对海杂波数据管理中存在的问 题，研究如何运用现有的数据库技术，使用当前先进的系统开发平台，建立简单 实用的海杂波数据库及其管理系统，实现对海杂波数据的科学有效管理。 本文主要介绍了海杂波数据库及其管理系统的设计与实现，全文共分为五章， 分别为： 第一章：绪论。介绍海杂波数据库管理系统设计与开发的背景与意义、当前 海杂波数据库发展现状以及本文所做的主要工作。 第二章：数据库开发基础知识。本章主要介绍设计与开发海杂波数据库及其 4 海杂波数据库管理系统的设计与实现 管理系统所用到的基础知识与相关技术，为之后系统的设计与实现做好铺垫。本 章介绍的内容主要包括s q l 语言、s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库管理系统、a d o 技术 以及c s 模式系统体系结构。 第三章：系统需求分析和总体设计。在本章中，首先分析了管理员和用户对 海杂波数据库管理系统的功能需求，并在需求分析的基础上明确了设计原则和设 计目标，确定了系统的功能框架。然后从总体角度，介绍了数据库开发与设计过 程中各个实体的e - r 图和相应数据表。最后介绍了海杂波数据库管理系统的软件 和硬件结构。 第四章：系统的详细设计。本章的主要任务是实现海杂波数据库及其数据管 理系统，包括使用s q ls e r v e r 建立后台数据库，在m f c 框架下连接数据库，实现 各个具体功能模块界面设计与编码开发。 第五章：总结与展望。对论文进行总结，总结系统设计和实现过程中的收获 和不足，并针对系统的不足之处提出改进计划等。 第二章数据库基础知识 5 第二章数据库基础知识 海杂波数据库管理系统采用m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 作为数据库后台管理系 统，在w i n d o w sx p 操作系统下以v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为开发平台，使用c + + 和 s q l 语言作为软件开发语言，采用c s 的软件系统结构，利用m f c 建立数据管理 系统程序的总体框架，采用a d o 技术对数据库进行访问和操作。下面就数据库开 发的基础知识和相关技术加以简单介绍。 2 1 s q l 语言 s q l 是s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ( 结构化查询语言) 的缩写，最早是i b m 位 于美国加州圣乔斯的实验室为其数据库管理系统s y s t e mr 开发的一种数据库查 询语言。s q l 的前身是1 9 7 2 年提出的s q u a r e ( s p e c i f y i n gq u e r i e sa sr e l a t i o n a l e x p r e s s i o n ) 语言。1 9 7 4 年对其进行修改，改称为s e q u e l ( s t r u c t u r e de n g l i s hq u e r y l a n g u a g e ) 语言，后来简称为s q l 语言l l o 】。 s q l 语言是一种通用的、关系极强的关系数据库标准语言，其标准由i s o ( 国 际标准化组织) 和a n s i ( 美国国家标准化组织) 共同制定。从1 9 8 6 年开始至今， 经历的主要标准有s q l 8 6 、s q l 8 9 、s q l 9 2 、s q l l 9 9 9 ，s q l 2 0 0 3 ，目前最新的标 准是s q l 2 0 0 6 。 s q l 语言的功能包括定义、查询、操作、控制等方面，使用s q l 语言可以创 建数据库和数据表，查询、增加、修改和删除数据表中的数据，修改数据表结构， 授予和回收用户权限，控制数据库事务等。 根据s q l 语言的功能，可将s q l 分为数据定义语言( d d l ) 、数据查询语言 ( d q l ) 、数据操作语言( d m l ) 、数据控制语言( d c l ) 等【1 8 2 0 】： ( 1 ) 数据定义语言( d d l ) ：主要用于创建、修改和删除数据库对象( 数据 表、视图、存储过程、函数等) ，包括c r e a t e 、a l t e r 、d r o p 语句。其中，c r e a t e 语句用于创建数据库对象；a l t e r 语句用于修改数据库对象；d r o p 语句用于删 除数据库对象。 ( 2 ) 数据查询语言( d q l ) ：主要用于数据的检索和查询。其主要关键字是 s e l e c t ，是s q l 语句中最重要的组成部分。s e l e c t 语句包括五个可选的子句： f r o m 子句、w h e r e 子句、g r o u pb y 子句、h a v i n g 子句、w i t h 子句。 ( 3 ) 数据操作语言( d m l ) ：主要用于添加、修改或删除存储在数据表中的 数据，包括i n s e r t 、u p d a t e 、d e l e t e 语句。其中i n s e r t 语句用于向数据库 中插入数据，u p d a t e 语句用于修改数据库中的数据，d e l e t e 语句用于删除数 6 海杂波数据库管理系统的设计与实现 据库中的数据。 ( 4 ) 数据控制语言( d c l ) ：主要用于授予和回收数据库的权限、控制数据 库事务，主要包括g r a n t 、r e v o k e 、c o m m i t 和r o l l b a c k 等语句。其中 g r a n t 语句用于授予用户权限，r e v o k e 语句用于收回用户权限，c o m m i t 语 句用于提交事务，r o l l b a c k 语句用于回滚事务。 与其他语言相比，s q l 语言的特点主要表现在以下几个方面【1 0 , 2 0 l ： ( 1 ) s q l 语言是一种非过程化编程语言。这一点与常用的c 语言不同。非过 程意味着开发人员在使用s q l 语言进行数据库操作时，只需要关心需要做什么， 而不需要关心如何去做。 ( 2 ) 语言简洁，易学易用。s q l 语言功能强大，但结构简单，语句命令较少， 而且命令与其他语言相近，语法比其他程序设计语言要简单，更易于学习和掌握。 ( 3 ) s q l 语言可以作为嵌入式语言，嵌入到其他高级语言中执行，有很强的 灵活性，为程序开发人员开发和设计程序提供了便利。 ( 4 ) s q l 语言对数据采用集合的操作方式，大大提高了数据处理的速度。 目前，s q l 语言已经被绝大多数商品化的关系型数据库系统所采用。不同数 据库厂商的s q l 产品及其关系型数据库管理系统的实现大部分是兼容标准s q l 的，但它们也不是完全按照s q l 标准来实现的，不同厂家生产的数据库产品在s q l 的实现上是有差别的 2 0 1 。另外，不同厂家都在标准s q l 的基础上针对自己产品的 功能和特点对s q l 做了不同程度的扩展。目前，较为流行的s q l 扩展版本有两种： t r a n s a c t - s q l 和p l s q l 。t r a n s a c t - s q l ( 简写为t - s q l ) 是m i c r o s o f t 在s y b a s e 的基础上发展起来的一种结构化语言，是使用s q ls e r v e r 的核心；p l s q l 是基于 o r a c l e 数据库的扩展版本。 t - s q l 是m i c r o s o f t 公司对标准s q l 语言的扩展，提供了声明参照完整性支持 和基于服务器的强大的游标支持，而且增加了流程控制语句，使程序员可以控制 命令的执行顺序1 2 0 1 。t - s q l 语句是s q ls e r v e r 的核心，应用程序在与s q ls e r v e r 服务器通信时都是通过发送t - s q l 语句进行通信的。因此，对s q ls e r v e r 产品的 用户来讲，t - s q l 是必不可少的工具。 2 2 s q ls e r v e r2 0 0 5 目前，商品化的数据库管理系统大多是技术比较成熟的关系型数据库产品， 常见的数据库管理系统有o r a c l e 、m y s q l 、d b 2 、s y b a s e 、s q ls e r v e r 等，每种数 据库管理系统都有自己的特点。在海杂波数据库管理系统中使用m i c r o s o f ts q l s e r v e r 作为数据库后台管理系统。 s q ls e r v e r 是一款面向高端的关系型数据库管理系统，最初由m i c r o s o f t 、 第二章数据库基础知识 7 s y b a s e 和a s h t o n t a t e 三家公司共同研发，在1 9 8 9 年发布了第一个o s 2 版本。在 w m d o w sn t 推出以后，m i c r o s o f t 与s y b a s e 在s q ls e r v e r 的开发上分道扬镳， m i c r o s o f t 专注于开发w m d o w sn t 平台的版本，s y b a s e 则专注于s q ls e r v e r 在u n i x 操作系统上的应用现在人们常说的s q ls e r v e r 是m i c r o s o f ts q ls e r v e r 的简称。 目前，m i c r o s o f ts q ls e r v e r 的最新正式版本是s q ls e r v e r2 0 0 8r 2 ，另外在 m i c r o s o f ts q l s e r v e r 官方网站现已提供s q ls e r v e r 2 0 1 2r c 0 版下载。 s q ls e r v e r 是一个全面的、集成的、端到端的数据解决方案，它提供了安全、 可靠、高效、功能完善的数据库应用开发平台，具有分布式数据库和数据管理功 能，支持客户机服务器结构和浏览器服务器结构，可以进行分布式事务和联机分 析处理，可用于企业数据管理和商业智能应用。 s q ls e r v e r 支持由美国标准局( a n s i ) 和国际标准组织( i s o ) 所定义的a n s i s q l 语言，更以t r a n s a c t - s q l 语言作为自己的核心语言。 s q ls e r v e r2 0 0 5 是m i c r o s o f t 公司在2 0 0 5 年发布的一款数据库平台产品。该 产品不仅包括丰富的企业级数据管理功能，还继承了商业智能等特性。它突破r b 传统意义上的数据库产品，将功能延伸到了数据库管理之外的开发和商务智能领 域。 瞿 一中? 、 s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库提供了高可伸缩性的、适合从小企业到大规模联机事 务处理和数据仓库应用的企业计算。s q ls e r v e r2 0 0 5 数据库产品的组件涉及到了 数据库的基础服务、开发和分析的各个方面。它为数据库开发者提供了强大的、一 熟悉的工具，降低了数据库开发和使用的复杂度【2 1 1 。 ， 与s q ls e r v e r2 0 0 0 相比，s q ls e r v e r2 0 0 5 在结构上已经进行了重新的设计， 在可用性、易用性、可靠性、编程能力和性能等方面都有了较大的改进。此外， 它还扩展了s q ls e r v e r2 0 0 0 的性能，提供了许多新功能和新特性，已经成为大 规模联机事务处理、数据仓库和电子商务应用程序的优秀数据库平台。 图2 1 s q l s e r v e r2 0 0 5 的组件结构 s q ls e r v e r2 0 0 5 由多个组件组构成，每个组件面向特殊的功能需求。s q l s e r v e r2 0 0 5 平台的核心组件分为以下4 类 2 2 也6 1 ： 8 海杂波数据库管理系统的设计与实现 ( 1 ) 数据库引擎：数据库引擎主要对数据进行存储、管理、访问控制和事 务处理等操作，是存储、处理和保证数据安全的核心服务。利用s q ls e r v e r2 0 0 5 的安全、可靠、高可靠性和高伸缩性的数据库引擎，可以有效提升数据库的性能， 支持结构化和非结构化( x m l ) 数据。s q ls e r v e r2 0 0 5 中的t s q l 增强功能提 高了在编写查询时的表达能力，可以改善代码的性能，增强错误处理能力，提高 了数据库的可维护性。 ( 2 ) 分析服务( a n a l y s i ss e r v i c e s ) ：分析服务为商业智能应用程序提供联 机分析处理( o l a p ) 和数据挖掘的功能。联机分析处理功能可以用于多维存储 的大量和复杂的数据集进行全面、快速、高效的分析。对于数据挖掘应用程序， 分析服务允许使用多种行业标准的数据挖掘算法来设计、创建和显示从其他数据 源构造的数据挖掘模型。 ( 3 ) 报表服务( r e p o r t i n gs e r v i c e s ) ：报表服务是基于服务器的新型报表平 台，它是对基于已有数据和生成分类汇总信息的报表呈现。用户可以通过w e b 连接来创建、管理和发布包含来自关系数据源和多维数据源数据的各种类型报 表。 ( 4 ) 集成服务( i n t e g r a t i o ns e r v i c e s ) ：集成服务是生成高性能数据库解决 方案的平台。它可用于数据仓库和企业范围内数据集成的数据提取、转换和加载， 并能提供集成服务应用程序编程接口。 s q ls e r v e r2 0 0 5 除了核心组件之外，还有对整个s q ls e r v e r2 0 0 5 起后台支 撑作用的后台服务组件和工具瞄之6 1 ： ( 1 ) 复制服务：通过复制服务，可以将数据和数据库对象从一个数据库复 制和分发到另一个数据库，然后在数据库间进行同步，以保证数据的一致性。使 用复制服务可以将数据通过局域网、广域网等不同网络分发到不同位置以及分发 给远程用户或移动用户。 ( 2 ) 通知服务( n o t i f i c a t i o ns e r v i c e s ) ：通知服务可以用于开发和部署可伸 缩性应用程序的先进通知功能，生成并向不同连接和移动设备及时发送个性化的 信息。 ( 3 ) 服务代理( s e r v i c eb r o k e r ) ：s e r v i c eb r o k e r 是s q ls e r v e r 数据库引擎 的一部分，是一种帮助开发人员生成可伸缩性、安全的数据库应用程序的技术。 它提供一个基于消息的通信平台，使独立的应用程序组件作为一个整体来运行。 利用s e r v i c eb r o k e r 可以生成数据库加强型的安全、可靠、可扩展的分布式应用 程序，也可轻松的缩放应用程序，以容纳应用程序接收的通信流量。 ( 4 ) 全文搜索：s q ls e r v e r 的全文搜索功能可以对数据表中基于纯字符的 数据执行全文搜索。全文搜索还可以包括词和短语，或者词或短语的多种形式。 使用全文搜索可以快速、灵活地为存储在数据库中的文本数据的基于关键字的查 第二章数据库基础知识 9 询建立索引。 ( 5 ) 管理工具：s q ls e r v e r 包含的集成管理工具可用于高级数据库管理和优 化，也与其他工具( 如s m s ：m i c r o s o f ts y s t e m sm a n a g e rs e r v g r ) 紧密集成在一起。 标准数据访问协议大大减少了s q ls e r v e r 与现有系统间数据集成所花的时间。 ( 6 ) 开发工具：s q ls e r v e r 为数据库引擎、数据抽取、转换和装载、数据挖 掘、o l a p 和报表提供了与m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o 相集成的开发工具，以实现端 到端的应用程序开发能力。 s q ls e r v e r2 0 0 5 提供了设计、开发、部署和管理关系数据库所需的各种工具。 s q ls e r v e rm a n a g e m e n ts t u d i o 是s q ls e r v e r2 0 0 5 提供的一个集成环境，用于访 问、配置、控制、管理和开发s q ls e r v e r 的所有工作。它组合了大量图形工具和 脚本编辑器，是s q ls e r v e r2 0 0 5 中最重要的管理工具组件。s q ls e r v e r 配置管理 器使管理员可以管理s q ls e r v e r 服务和配置基本服务以及网络协议选项。使用 s q ls e r v e r 外围应用配置器可以启动、停用或者禁止s q ls e r v e r2 0 0 5 的一些功能 与服务。s q ls e r v e r p r o f i l e r 是s q l 跟踪的图形用户界面，通过他可以监控应用程 序如何访问数据库引擎的1 2 6 1 。此外，s q ls e r v e r2 0 0 5 还提供了联机丛书，为用户 学习和使用s q ls e r v e r2 0 0 5 提供帮助。 2 3a d o 技术 常用的数据库访问技术主要有o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ( o d b c ，开放数据 库互联) 、j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ( j d b c ，j a v a 数据库互联) 、d a t aa c c e s so b j e c t s ( d a o ，数据访问对象) 、r e m o t ed a t ao b j e c t s ( r d o ，远程数据对象) 、o b j e c t l i n k i n ga n de m b e d d i n gd a t a b a s e ( o l e d b 或o l ed b ，对象连接与嵌入数据库) 、 a c t i v e xd a t ao b j e c t s ( a d o ，a c t i v e x 数据对象) 等几种。其中，a d o 技术具有 易于使用、访问灵活、高速度、低内存支出和占用磁盘空间较少等优点。 a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t ) 是m i c r o s o f t 数据库应用程序开发的一种接口， 通过定义一组c o m 对象来操作不同数据源的数据。a d o 实际上是建立在o l ed b 之上的高层数据库访问技术，是o l ed b 的应用层接口，具有强大的数据处理功 能和简单易用的特点【3 0 1 。 a d o 可以跨平台使用，可以在c c + + 、v i s u a lb a s i c 和j a v a 等高级语言中应 用，也可在v b s c r i p t 和j a v a s c r i p t 等脚本语言中应用，被广泛用来访问任何o l ed b 数据。任何开发语言都可以使用a d o 技术无缝地访问数据，大大地减少了编写负 责客户端服务器和a c t i v e x 代码的难度。a d o 在关键的应用方案中使用最少的网 络流量，并且在前端和数据之间使用最少的层数，因此它提供了轻量、高性能的 接e l t 3 0 j 。 1 0 海杂波数据库管理系统的设计与实现 a d o 的对象模型中共有7 种对象和4 种集合。7 种对象分别为c o n n e c t i o n 、 c o m m a n d , r e c o r d s e t 、e r r o r s 、p r o p e r t i e s 、p a r a m e t e r s 和f i e l d s 对象。4 种集合分 别为：f i e l d s 、p r o p e r t i e s 、p a r a m e t e r s 和e r r o r s 集合。 a d o 对象模型的层次结构图2 2 如所示。其中，c o n n e c t i o n 对象、c o m m a n d 对象、r e c o r d s e t 对象和f i e l d s 对象都有p r o p e r t i e s 集合。 图2 2 a d o 对象模型层次结构 在a d o 数据模型中，常用的数据对象是c o n n e c t i o n 、c o m m a n d 和r e c o r d s e t 对象。其中c o n n e c t i o n 对象代表与数据源的连接，如果是客户端朋艮务器数据库系 统，该对象等价于到服务器的实际网络连接；c o m m a n d 对象定义了对数据源执行 的指定命令；r e c o r d s e t 对象表示来自基本表或命令执行结果的记录全集。在使用 a d o 时，通过r e c o r d s e t 对象几乎可以对所有对象进行操作。所有的r e c o r d s e t 对 象都是用记录( 行) 和字段( 列) 进行构造【3 l j 。 在a d o 库中还包含有三个基本接口，即c o n n e c t i o n p t r 接口、c o m m a n d p t r 接口和r e c o r d s e t p t r 接口。它们分别对应于c o n n e c t i o n 对象、c o m m a n d 对象和 r e c o r d s e t 对象。 使用a d o 技术开发数据库应用程序的方法有两种。其中最简单的是在程序中 使用a c t i v e x 控件，这种方法可以简化数据库应用程序的访问，但效率低，不能完 全发挥a d o 访问数据库的优点。另一种是直接使用a d o 对象，这种方法可以灵 活地控制应用程序。 在m f c 环境下使用a d o 技术进行数据库开发的基本流程如下： ( 1 ) 引入a d o 库定义文件，初始化c o m 库； ( 2 ) 用c o n n e c t i o n 对象连接数据库； ( 3 ) 利用建立好的连接，通过c o n n e c t i o n 、c o m m a n d 对象执行s q l 命令， 或利用r e e o r d s e t 对象取得结果记录集进行查询、更新等操作； ( 4 ) 使用完毕后关闭连接，释放对象。 2 4c s 模式系统结构 目前常用的软件系统结构有两种：c s 结构和b s 结构。c s 结构是 第二章数据库基础知识 c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构的缩写，b s 结构是b r o w s e s e r v e r ( 浏览器 服务器) 结构的缩写。海杂波数据库管理系统选用c s 结构作为数据管理系统的 系统结构。 。 c s 结构在传统的计算机体系结构的基础上发展起来的，是两层的体系架构， 其具体结构如图2 3 所示。 第一层是位于客户机端，包括客户端的事务处理逻辑和显示逻辑，在数据库 基础上开发出的应用软件主要在第一层。 第二层是数据库和服务器组件，即安装在服务器端的数据库管理系统以及相 应的数据，应用软件在服务器端进行的操作主要是数据存储和检索。在服务器端， 还会有一些以存储过程和触发器形式存在的s q l 语句集合，以提升系统的运行速 度和安全性【3 2 】。 客户机端 服务器端 一 i 显示i r -事务处 理逻辑k l 取珀阡 逻辑i j q t 理逻辑 图2 3 两层c s 结构 “ 在c s 体系结构下，应用程序可分为两大部分：一个是用户专用部分，即客 户端部分；另一个是多用户信息共享部分，即服务器部分。客户端部分负责执行 前台功能，主要任务是生成用户请求，将用户请求提交给服务器，接收服务器返 回结果并以特定形式显示；服务器部分负责执行后台功能，主要任务是存储数据， 接收用户程序发出的服务请求，进行相应的处理，然后将处理结果返回客户端【3 引。 c s 体系结构是一种数据的存储、访问和处理的分布模型，它将应用系统分成 两大部分，由多台计算机分别执行，使它们有机结合在一起，协同完成整个系统 的应用，最大限度的利用系统中的软件和硬件资源。 在c s 系统中，客户端可以使用较小的微机系统，而服务器通常采用高性能 的p c 机或工作站，并采用大型数据库系统。这样可以充分利用两端环境的优势， 将任务合理的分配到服务器端和客户端，一方面减轻了服务器的负担，另一方面 充分发挥了客户机的信息处理能力。采用c s 结构能够充分利用客户机的处理能 力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。对应的优点就是客户端响应 速度快，降低系统通讯的开销，减轻应用服务器运行负荷 3 4 j 。 c s 模式是基于内部网络的应用系统，一般是建立在专用的网络上的。由于其 运行可以不依赖于i n t e m e t 网络环境，而且c s 模式只有两层结构，网络通信只在 c l i e n t 与s e r v e r 之间，具有强大的信息处理能力，所以c s 模式的体系架构在局域 网应用软件系统中得到广泛应用。 海杂波数据库管理系统的设计与实现 c s 体系结构面向的用户群相对固定，可以对用户权限进行多层次校验，对信 息安全有很强的控制能力，安全性较高。，一般情况下，对处理含有机密信息的系 统适宜采用c s 结构。 由于海杂波数据库中存在部分敏感信息，对信息安全性要求很高，目前仅在 小范围内使用，面向的是相对固定的用户群，而且海杂波数据的数据量很大，所 以海杂波数据库管理系统采用的是c s 体系结构。 2 5 本章小结 本章主要介绍了设计与开发海杂波数据库及其管理系统所用到的基础知识与 相关技术，为之后系统模型的创建与实现做好铺垫。本章介绍的内容包括数据库 通信的标准语言s q l 语言，关系型数据库管理系统m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 ， 进行数据库访问的a d o 技术，软件系统结构中的c s 体系结构。 第三章系统需求分析与总体设计 1 3 第三章系统需求分析和总体设计 3 1 系统需求分析 随着雷达在军事和民用领域的广泛应用，海杂波信号受到人们越来越多的重 视。对海杂波进行全面的分析，有助于海杂波背景下目标检测方法的选取，以便 提高雷达的整体性能。 目前，海杂波数据有两种获得途径：软件仿真和实际采集。软件仿真建模可 以获得满足一定统计规律和频率特性的数据，为雷达的设计、分析和效能评估提 供依据。但这种数据是基于已有的海杂波理论研究成果的，与实际的海杂波数据 是有差别的。要想对海杂波进行全面有效的分析，就需要使用实际采集的雷达海 杂波数据。使用地面、机载、舰载和星载雷达对海面的辐射和散射进行测量，可 以得到更为复杂的、更有研究价值的海杂波数据。随着雷达技术研究的深入，在 对海杂波进行分析和处理过程中，迫切需要对采集到的海杂波数据进行分析和建 库，以便实现资源的共享，使研究人员能够更好把握海杂波的特点，将海杂波的 研究引向深入。 国内在进行海杂波研究时，使用的数据一部分来自于国际上的大型海杂波数 据库，比如加拿大i p i x 雷达海杂波数据库，但更多的是自己采集的、更符合中国 近海情况的海杂波数据。为了研究的需要，常常外出采集各种条件下的海杂波数 据。但由于没有相应的数据管理系统，缺乏对数据的有效管理，采集到的每一批 次的数据都是分散存储。随着时间的推移，很多海杂波数据文件丢失，或者相应 说明缺失，使采集的数据失去了研究的意义，浪费了大量的人力、物力和财力。 同时，随着海杂波数据文件越积越多，如何在大量的海杂波数据文件中选择符合 研究要求的数据也成为一件很棘手的事情，这给海杂波的研究造成很多不便，严 重影响了研究的效率。因此，现急需一个海杂波数据库数据管理系统，对数据进 行有效的管理。 本海杂波数据库管理系统的服务对象是进行海杂波研究的科研人员。根据需 求，将使用海杂波数据库管理系统的用户分为三种权限类型：管理员、高级用户 和普通用户。因此，海杂波数据库管理系统的功能需求包括管理员对功能的需求 和用户对功能的需求两大部分。 3 1 1 管理员对功能的需求 在本系统中，管理员具有最高权限，可以进行与数据库有关的各种操作，以 便对数据库进行全面有效的管理。 1 4 海杂波数据库管理系统的设计与实现 管理员对功能的需求分为以下几个方面： ( 1 ) 用户管理功能 管理员可以管理使用该数据库管理系统的各个用户。管理员可以注册用户并 根据用户角色分配用户权限，对部分用户的信息进行修改或者删除。 ( 2 ) 数据信息管理功能 管理员可以向海杂波数据库中添加海杂波数据信息；当录入信息出错时可以 对出错信息进行修改；对过时的数据也可以进行删除。为了更全面的管理海杂波 数据，需要有海杂波信息浏览功能，管理员可以浏览每个批次海杂波数据的全部 属性信息。 ( 3 ) 数据查询服务功能 数据查询服务是数据管理系统的重要组成部分。管理员可以根据自己的需