Details

Данная работа посвящена разработке программного комплекса для изделия «Сириус», предназначенного для обработки, визуализации регистрации параметров сигналов в реальном времени. Разработанный программный комплекс ориентирован на согласованное отображение частоты, амплитуды, времени регистрации и пеленга сигнала в едином пользовательском интерфейсе, а также на сохранение подготовленных данных для последующего восстановления истории наблюдений. Основные задачи, решённые в ходе работы: Выполнен анализ предметной области и существующих программных средств изделия «Сириус». Выявлены ограничения раздельного использования программного обеспечения управления и программного обеспечения анализа. Сформулированы функциональные и нефункциональные требования к программному комплексу. Обоснован выбор технологического стека C++, Qt, QML и CMake. Разработана архитектура программного комплекса с разделением подсистем обработки, визуализации, регистрации, хранения, восстановления истории и диагностики. Описана модель данных, включающая частотные диапазоны, входные отсчёты, амплитудные значения, лучи антенны, время регистрации, сектор сканирования, результаты пеленгования и итоговую таблицу. Разработаны алгоритмы формирования спектрально-временного представления, отображения уровня сигнала, определения пеленга по двум лучам антенны и организации регистрации данных. Реализован пользовательский интерфейс, включающий область отображения спектра, спектрально-временное представление, круговой индикатор антенны и пеленга, итоговую таблицу результатов и строку состояния. Реализована подсистема обработки сигналов, обеспечивающая проверку входных отсчётов, группировку данных по временным интервалам и частотным ячейкам, подготовку данных для спектра, водопада и пеленга. Реализован имитационный источник данных для проверки работы программного комплекса без подключения реальной аппаратной части. Реализованы механизмы регистрации и хранения данных, обеспечивающие сохранение строк спектрально-временного представления, итоговых результатов и диагностических сообщений. Реализовано восстановление истории наблюдений после повторного запуска программного комплекса. Проведены ручные, автоматизированные и нагрузочные проверки разработанного программного комплекса. В результате работы разработан программный комплекс, обеспечивающий полный цикл работы с параметрами сигналов: формирование входного потока, обработку, визуализацию, определение пеленга, регистрацию данных и восстановление истории наблюдений. В ходе ручной проверки после сканирования полного круга были сформированы результаты по пяти частотным диапазонам, каталог зарегистрированных данных занял 37,4 МБ, а после повторного запуска ранее зарегистрированная история была восстановлена корректно. Автоматизированное тестирование подтвердило корректность программных модулей: выполнено 56 тестов, все завершились успешно. Покрытие строк C++-кода составило 80,36%. Нагрузочная проверка показала обработку входного потока со скоростью 59,868 МБ/с без потерь: количество входных и обработанных отсчётов составило 111 397 120. Количественные метрики разработки показывают, что программный комплекс включает 301 отслеживаемый файл, 207 основных исходных файлов и 37 065 строк основного исходного кода. Полученные результаты подтверждают достижение цели выпускной квалификационной работы и выполнение поставленных задач.

This work is devoted to the development of a software complex for the Sirius system, intended for real-time processing, visualization and registration of signal parameters. The developed software complex is focused on the coordinated display of signal frequency, amplitude, registration time and bearing in a single user interface, as well as on saving prepared data for subsequent restoration of the observation history. The main tasks solved in the course of the work are as follows: The subject area and existing software tools of the Sirius system were analyzed. The limitations of separate use of control software and analysis software were identified. Functional and non-functional requirements for the software complex were formulated. The choice of the technology stack including C++, Qt, QML and CMake was substantiated. The architecture of the software complex was developed with separation into subsystems for processing, visualization, registration, storage, history restoration and diagnostics. A data model was described, including frequency ranges, input samples, amplitude values, antenna beams, registration time, scanning sector, directionfinding results and the final result table. Algorithms for forming the spectral-time representation, displaying the signal level, determining the bearing using two antenna beams and organizing data registration were developed. A user interface was implemented, including the spectrum display area, spectral-time representation, circular antenna and bearing indicator, final result table and status line. A signal processing subsystem was implemented, providing validation of input samples, grouping of data by time intervals and frequency cells, and preparation of data for the spectrum, waterfall display and bearing. A simulation data source was implemented to verify the operation of the software complex without connecting the real hardware part. Data registration and storage mechanisms were implemented, providing saving of spectral-time representation rows, final results and diagnostic messages. Restoration of the observation history after restarting the software complex was implemented. Manual, automated and load checks of the developed software complex were carried out. As a result of the work, a software complex was developed that provides a full cycle of work with signal parameters: formation of the input data stream, processing, visualization, bearing determination, data registration and restoration of the observation history. During the manual check, after a full-circle scan, results were formed for five frequency ranges, the registered data directory occupied 37.4 MB, and after restarting the program the previously registered history was restored correctly. Automated testing confirmed the correctness of the software modules: 56 tests were executed, and all of them completed successfully. Line coverage of the C++ code was 80.36%. The load check showed processing of the input data stream at a rate of 59.868 MB/s without losses: the number of input and processed samples was 111,397,120. Quantitative development metrics show that the software complex includes 301 tracked files, 207 main source files and 37,065 lines of main source code. The obtained results confirm that the goal of the graduation qualification work has been achieved and that the assigned tasks have been completed.