一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统及方法，用CAT002格式统一封装雷达的运行状态信息并发送到中心服务器端，中心服务器端在接收到CAT002格式的雷达运行状态信息后，对运行状态信息进行解析并转换为JSON格式的雷达运行状态报文，然后通过Websocket连接实时推送给Web客户端；Web客户端通过Websocket连接接收到JSON格式的雷达运行状态报文后，结合电子地图数据，在Web客户端上实时展现雷达站点运行状态。本发明专利技术有效提升Web客户端获取雷达运行状态信息的实时性，实现对多部雷达站点运行状态的统一实时监控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统及方法
本专利技术涉及雷达监测技术与信息系统架构
，特别涉及一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统及方法。
技术介绍
当前，雷达组网系统因其具有空间、体制、能量、频率分级等诸多优势，已成为雷达系统组织运用的主要方式。在雷达组网系统的运行过程中，要发挥多部雷达的联合探测优势，组网管理控制中心需要具有对不同地点、不同体制、不同频率以及不同用途的雷达站点进行远程监控的能力，以便于及时掌握雷达站点健康状况，从而有效调配运用雷达资源。随着计算机和网络技术的高速发展，在大部分雷达系统中，雷达显控终端已经采用微机并通过IP网络与前端雷达工作单元互联，实现了雷达数据处理、态势显示和控制的分离；并且，大部分雷达设备都预留了基于IP协议控制和运行状态报出接口，通过该接口可以获取雷达运行状态信息并对雷达运行参数进行配置，使得基于IP网络对多雷达进行监控成为可能，但不同厂商生产的雷达设备报出的运行状态信息格式不尽相同，难以通过单一客户端对多厂商雷达设备的运行状态信息进行接收和展现。传统上，雷达站点的远程监控通常采用C(client)/S(server)模式实现，由特定的生产商针对专有的雷达设备开发桌面客户端，所开发的客户端界面与雷达设备耦合度大，客户端的运行依赖操作平台环境(需要针对不同的操作系统开发不同的客户端)、更新维护困难，系统的灵活性、扩展性差。而采用B/S模式开发多雷达远程监控系统可以统一客户端表现形式，屏蔽客户端软件运行环境差异，用户可在不同类型的终端(PC、IPAD等)上通过浏览器在任何地方进行操作，简化了系统的升级、维护和使用，提升了系统的灵活性和可扩展性。多雷达远程监控系统对雷达运行状态更新的实时性有较高要求。基于B/S模式的多雷达远程监控系统为了满足Web客户端雷达运行状态信息实时更新的需求，需要在Web客户端与中心服务器间进行实时数据交换。在HTML5出现之前，实时Web应用大多通过轮询和其他服务端推送技术来实现，如Ajax轮询、长轮询、Comet以及流等；其中轮询的方式基于HTTP协议通过不断的向服务器发送页面更新请求从服务器获取信息，当数据更新不可预测时，这种基于请求-响应模式所获取的数据实时性较差，而且频繁的向服务器发送请求给服务器和网络通信增加不必要的负担，有用率低；使用Ajax长轮询方式时，web客户端以异步的方式定时向服务器发送HTTP请求，建立与服务器间的连接，服务器保持这个连接直到有更新数据返回给客户端，客户端在不重载页面的情况下通过DOM操作对图形用户界面做出相应修改；基于Iframe的流方式通过内置于客户端页面中的隐藏的Iframe元素建立与服务器间的长连接，服务器在执行过程中一直保持该长连接，服务器在数据更新后通过该长连接将数据传送到客户端Iframe中，客户端根据Iframe数据更新页面内容；Ajax长轮询方式以及Iframe方式都是通过服务器保持HTTP长连接来减少客户端请求频率，当数据更新频率较高时，以上两种方式对服务器造成的处理压力与普通轮询方式区别不大，并且在高并发连接时可能会影响服务器整体性能，导致服务负载增大，数据延迟增加降低了Web应用的实时性；Comet技术可以让服务器以异步的方式向Web客户端推送数据，但采用两个连接来模拟全双工通信，要消耗双倍的Web服务器资源，对服务器造成较大压力，也影响了Web客户端接收到的消息的实时性。以上这些实现方式都HTTP作为通信协议，每次客户端与服务器端的交互都是一次HTTP请求和应答过程，而HTTP连接的建立和关闭都有一定的时间和资源损耗，影响了数据的实时性；同时每次的HTTP请求和应答都带有完整的HTTP头信息，在单次更新数据量较小的情况下，HTTP头信息开销较大，造成网络通信资源的浪费，也增加了服务器的负载，制约了应用的扩展性。近年来比较流行的另外一类实时Web应用解决方案利用浏览器插件实现与服务端的实时数据交换，典型的如基于FlashXMLSocket的实现方式或基于JavaApplet的实现方式。客户端利用Flash插件中的XMLSocket对象或JavaApplet建立与服务器间的Socket连接，之后服务器可以利用Socket连接实现与客户端的双向通信，将数据实时推送给客户端。该方案类似于在Web应用中嵌入了一个C/S模式的应用，服务端可以随时主动的将信息推送到客户端，同时不采用HTTP协议进行信息的传输，避免了重复的HTTP头导致的开销大的问题。但此类方案实现的前提是浏览器对相应插件的支持以及客户端页面JavaScript与Flash或Applet程序可以互相跨域调用，同时其专用的端口号不被防火墙限制，因而制约了其通用性和可扩展性。在多雷达远程监控系统中，雷达运行状态更新频率较高(约3HZ)、更新时间不可预测、报出的运行状态信息量较小(小于30字节)，综合以上几种实时Web应用方案，基于HTTP协议的轮询、Ajax长轮询以及Iframe流方式的方案不适合用于构建更新频率高、单次更新数据量较小的实时Web应用，无法满足多雷达远程监控系统中Web客户端雷达运行状态信息实时更新需求。而基于浏览器插件(FlashXMLSocket、Applet)的方案利用套接字连接实现Web客户端与服务端双向通信的方式确保了信息的实时性，但由于需要浏览器对特定插件的支持，存在跨平台性能差、系统开发维护成本高的问题，限制了Web客户端的扩展性。公开号为102981471(公开日为2013-03-20)的专利技术专利将雷达远程监测系统进行层次划分，并主要公开了感知层中感知采集处理终端的硬件架构以及高清VGA信号的采集处理模块原理，提供了对雷达屏显、信号通路、供电电压、环境等四类运行状态的监测，但未详细说明应用层、网络层实现技术方案以及状态信息的格式，未解决通过Web客户端对不同厂商、不同体制的多雷达进行远程统一监控问题，不利于雷达远程监控技术的推广。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供了一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统，包括：雷达运行状态采集端、中心服务器端以及Web客户端；雷达运行状态采集端设置于雷达站点内，用以采集雷达站点的运行状态信息并封装为CAT002(欧洲空中交通管理标准协议ASTERIXCategoery002)格式，通过UDP协议发送给中心服务器端；中心服务器端对接收到的运行状态信息进行解析、存储以及转换为JSON(JavaScriptObjectNotation)格式报文，并通过WebSocket连接实时推送给Web客户端；Web客户端建立与中心服务器端的WebSocket连接并接收JSON格式报文，结合电子地图数据，在Web客户端上实时展现雷达站点的运行状态；其中，中心服务器端由数据转发服务器、Web服务器以及数据库服务器组成，数据转发服务器接收各雷达运行状态采集端发送来的CAT002格式报文，通过WebSocket连接转发给Web客户端；Web服务器用于响应用户对Web客户端的加载请求，并将页面返回给Web客户端；数据库服务器用于存储包括雷达站点信息、雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统，其特征在于，包括：雷达运行状态采集端、中心服务器端以及Web客户端；所述雷达运行状态采集端设置于雷达站点内，用以采集雷达站点的运行状态信息并封装为CAT002格式，通过UDP协议发送给所述中心服务器端；所述中心服务器端对接收到的运行状态信息进行解析、存储以及转换为JSON格式报文，并通过WebSocket连接实时推送给所述Web客户端；所述Web客户端建立与所述中心服务器端的WebSocket连接并接收所述JSON格式报文，结合电子地图数据，在Web客户端上实时展现雷达站点的运行状态；其中，所述中心服务器端由数据转发服务器、Web服务器以及数据库服务器组成，所述数据转发服务器接收所述各雷达运行状态采集端发送来的CAT002格式报文，通过WebSocket连接转发给所述Web客户端；所述Web服务器用于响应用户对Web客户端的加载请求，并将页面返回给Web客户端；所述数据库服务器用于存储包括雷达站点信息、雷达运行状态信息以及用户认证信息；所述数据转发服务器包括Websocket连接器模块，所述WebSocket连接器模块维护一个WebSocket连接列表，一旦所述WebSocket连接器模块接受所述Web客户端的WebSocket连接请求并建立WebSocket连接，则将WebSocket连接信息包括IP地址、端口号存入所述WebSocket连接列表；根据所述WebSocket连接列表生成WebSocket组播组，所述WebSocket连接器模块在接收到JSON格式报文后，通过组播的方式将报文推送给所述Web客户端；所述Web连接器模块监视与所述Web客户端间WebSocket连接实例状态，并更新WebSocket连接列表。...

【技术特征摘要】
1.一种基于WebSocket的多雷达远程监控系统，其特征在于，包括：雷达运行状态采集端、中心服务器端以及Web客户端；所述雷达运行状态采集端设置于雷达站点内，用以采集雷达站点的运行状态信息并封装为CAT002格式，通过UDP协议发送给所述中心服务器端；所述中心服务器端对接收到的运行状态信息进行解析、存储以及转换为JSON格式报文，并通过WebSocket连接实时推送给所述Web客户端；所述Web客户端建立与所述中心服务器端的WebSocket连接并接收所述JSON格式报文，结合电子地图数据，在Web客户端上实时展现雷达站点的运行状态；其中，所述中心服务器端由数据转发服务器、Web服务器以及数据库服务器组成，所述数据转发服务器接收所述各雷达运行状态采集端发送来的CAT002格式报文，通过WebSocket连接转发给所述Web客户端；所述Web服务器用于响应用户对Web客户端的加载请求，并将页面返回给Web客户端；所述数据库服务器用于存储包括雷达站点信息、雷达运行状态信息以及用户认证信息；所述数据转发服务器包括Websocket连接器模块和UDP处理线程，所述WebSocket连接器模块维护一个WebSocket连接列表，一旦所述WebSocket连接器模块接受所述Web客户端的WebSocket连接请求并建立WebSocket连接，则将WebSocket连接信息包括IP地址、端口号存入所述WebSocket连接列表；根据所述WebSocket连接列表生成WebSocket组播组，所述WebSocket连接器模块在接收到所述UDP处理线程提供的JSON格式报文后，通过组播的方式将报文推送给所述Web客户端；所述Web连接器模块监视与所述Web客户端间WebSocket连接实例状态，并更新WebSocket连接列表。2.根据权利要求1所述的基于WebSocket的多雷达远程监控系统，其特征在于，所述数据转发服务器还包括：UDP接收模块，雷达运行状态信息存储模块、UDP处理线程池、SQL处理线程池、SQL连接池，其中所述UDP处理线程包括报文解析模块和格式转换模块；所述UDP接收模块接收由雷达运行状态采集端利用UDP协议发送来的CAT002格式的运行状态信息，针对每个接收的运行状态信息从UDP处理线程池中分配单独的UDP处理线程，在每个UDP处理线程中，创建所述报文解析模块的实例及所述格式转换模块的实例，对运行状态信息进行解析、格式转换，生成JSON格式的雷达运行状态报文，交付给所述Websocket连接器模块；交付的同时，创建所述报文解析模块生成保存运行状态信息的SQL语句，从所述SQL处理线程池中分配单独的SQL处理线程，并在SQL处理线程分配完成后结束UDP处理线程；在每个SQL处理线程中，创建所述雷达运行状态信息存储模块的实例，从所述SQL连接池中取得数据库连接，执行存储雷达运行状态信息的SQL语句。3.根据权利要求1所述的基于WebSocket的多雷达远程监控系统，其特征在于，所述Web客户端所获取的内容分为非实时部分与实时更新部分，其中非实时部分通过HTTP协议从所述中心服务器端的所述web服务器获取；所述Web客...

【专利技术属性】
技术研发人员：马殿富，孙岩，吴文娟，吕卫峰，王喆，王锦，姜伟，姚庆璐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11