基于計劃驅(qū)動的監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計實現(xiàn)

王永濤　吉磊

摘要：依托于某預(yù)研項目，提出并設(shè)計了一套基于計劃驅(qū)動且滿足設(shè)備自動化運行的發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)監(jiān)控根據(jù)指控中心發(fā)來的工作計劃自動化驅(qū)動設(shè)備運行流程，完成對整個發(fā)射站的監(jiān)控，不僅簡化了設(shè)備操作流程，而且提高了設(shè)備自動化運行效率。

關(guān)鍵詞：計劃驅(qū)動；監(jiān)控系統(tǒng)；自動化運行

中圖分類號：TP277 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）04-0131-02

引言

發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)作為整個預(yù)研項目的重要組成部分，主要由發(fā)射站控軟件、DBF發(fā)射機系統(tǒng)、時頻系統(tǒng)、功放系統(tǒng)、天線設(shè)備等組成。作為整個站內(nèi)的監(jiān)控管理中心，發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要完成對發(fā)射站內(nèi)所有設(shè)備的運行監(jiān)控，完成指控中心工作指令接收、工作計劃自動執(zhí)行、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、設(shè)備控制、參數(shù)設(shè)置以及系統(tǒng)聯(lián)試等重要功能[1]。本文設(shè)計實現(xiàn)了一種基于工作計劃驅(qū)動的設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件，一方面滿足了對發(fā)射站內(nèi)所有設(shè)備的運行監(jiān)控管理要求，另一方面也提高了整個站點系統(tǒng)設(shè)備的自動化水平。

1 系統(tǒng)設(shè)計

監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設(shè)計既要具備對發(fā)射站設(shè)備進行監(jiān)控管理的功能，同時還需滿足設(shè)備自動化運行的要求，保障整個大系統(tǒng)試驗順利進行。

1.1 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)設(shè)計按主要功能模塊劃分如下：

（1）設(shè)備控制功能。接收指控中心軟件或本地操作員的控制命令，對設(shè)備進行控制，控制內(nèi)容包括：監(jiān)控方式控制（分為遠(yuǎn)控、本控兩級方式）、功放設(shè)備控制、報警器設(shè)備控制、信號觸發(fā)板控制、DBF（數(shù)字波束形成與空間合成）及發(fā)射機控制。（2）自動化運行。根據(jù)指控中心下發(fā)的工作計劃驅(qū)動全系統(tǒng)按時間符合方式順序執(zhí)行各任務(wù)過程[2]。（3）狀態(tài)監(jiān)視功能。完成設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、工作參數(shù)監(jiān)視、運行信息監(jiān)視等功能。（4）設(shè)備參數(shù)配置功能。接收指控軟件或本地操作員的參數(shù)配置命令，對功放設(shè)備、DBF設(shè)備和信號觸發(fā)板等進行參數(shù)配置。（5）通信數(shù)據(jù)管理功能。通信數(shù)據(jù)管理包括提供網(wǎng)絡(luò)IP地址和端口號的設(shè)置界面，可以修改和保存通信數(shù)據(jù)；提供從硬盤下載FPGA程序功能。（6）通信處理功能。完成所有接口的數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收和信息分解任務(wù)，并根據(jù)信息分解結(jié)果來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。通信處理包括網(wǎng)絡(luò)通信、CPCI接口通信。

1.2 硬件接口

發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)與指控中心的接口：

（1）物理接口：衛(wèi)星通信接口，RJ45。（2）接口數(shù)量：1路，指控中心計算機。（3）通信協(xié)議：鏈路層需滿足IEEE802.3u規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)層遵循IP協(xié)議，傳輸層協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議。

1.3 軟件接口

發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)與指控中心的軟件接口：

（1）接口類型：100M以太網(wǎng)接口。（2）通信協(xié)議：TCP/IP和FTP。（3）消息描述：指控中心軟件向發(fā)射站控軟件發(fā)送控制命令、任務(wù)計劃XML文件；發(fā)射站控軟件向指控任務(wù)管理軟件發(fā)送設(shè)備狀態(tài)信息、控制命令響應(yīng)。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能模塊劃分，本文從以下幾方面實現(xiàn)了一個基于計劃驅(qū)動的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)指控中心下發(fā)的工作計劃按照時間符合方式自動完成任務(wù)。

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)監(jiān)控作為設(shè)備監(jiān)控和運行管理中心，是全系統(tǒng)設(shè)備自動化運行的控制核心，負(fù)責(zé)驅(qū)動完成整個系統(tǒng)的任務(wù)流程。監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計遵循兩級管理模式，即本控、遠(yuǎn)控兩級，本控由發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)自身對站內(nèi)各分機設(shè)備進行監(jiān)視和控制；遠(yuǎn)控由指控中心通過網(wǎng)絡(luò)下發(fā)工作計劃或控制指令完成對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 計劃驅(qū)動模式

利用計劃驅(qū)動監(jiān)控系統(tǒng)完成大系統(tǒng)任務(wù)，針對不同工作計劃的性質(zhì)特點，相應(yīng)制定了多種不同的工作模式[3]，將指控中心下發(fā)的工作計劃拆分為更為精細(xì)化的工作模式來分類處理，系統(tǒng)監(jiān)控依據(jù)每種工作模式按照時間符合方式自動協(xié)調(diào)各分系統(tǒng)完成整個任務(wù)流程。計劃驅(qū)動模式的系統(tǒng)監(jiān)控如圖2所示。

指控中心下發(fā)工作計劃后，系統(tǒng)監(jiān)控根據(jù)任務(wù)開始時間，提前下發(fā)信號觸發(fā)指令，等待計劃開始時間觸發(fā)DBF發(fā)射機產(chǎn)生小信號，同時驅(qū)動功放組以一定的功率和頻點放大信號，再由天線實時發(fā)射信號，最終完成整個發(fā)射站的總體信號發(fā)射任務(wù)。

2.3 自動化運行

系統(tǒng)監(jiān)控將工作計劃拆分為不同的工作模式，再根據(jù)工作模式生成相應(yīng)的設(shè)備工作流程，工作流程分為系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)自動校相、任務(wù)執(zhí)行和結(jié)果處理4個時間段[4]。系統(tǒng)的自動化運行流程按照時間符合方式順序依次執(zhí)行。

第一階段為系統(tǒng)自檢時間段，檢查各設(shè)備功能是否正常，并進行狀態(tài)提示；檢查完成后，等待指控中心下發(fā)工作計劃。

第二階段為系統(tǒng)自動校相時間段。校相作為發(fā)射站控系統(tǒng)的重要組成部分，關(guān)系到自動化運行和任務(wù)執(zhí)行的成功率。自動校相主要流程為：首先DBF發(fā)射機復(fù)位，選擇通道幅相校正模式，從低頻點至高頻點掃描，每次遞增500khz，打開PTT開關(guān)（功放使能開關(guān)），一鍵全控開始上功率，進行通道幅相校正，然后選擇通道幅相監(jiān)測模式，循環(huán)執(zhí)行，直至最后校相完成。

第三階段為任務(wù)執(zhí)行時間段，先由DBF發(fā)射機根據(jù)工作開始時間完成信號觸發(fā)后，持續(xù)發(fā)射單點頻小信號，然后功放組以固定的頻點和功率持續(xù)放大小信號，天線陣發(fā)射放大信號。

第四階段為結(jié)果處理時間段，結(jié)束任務(wù)，停止信號發(fā)射，恢復(fù)系統(tǒng)為待機狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次任務(wù)。

發(fā)射站監(jiān)控以時間符合方式實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化運行流程[5]，如圖3所示。

3 結(jié)語

基于計劃驅(qū)動且滿足設(shè)備自動化運行的監(jiān)控系統(tǒng)軟件，相比于之前的監(jiān)控系統(tǒng)，可根據(jù)中心下發(fā)的任務(wù)計劃，自動運行并完成系統(tǒng)的任務(wù)流程，一方面降低了人工操作設(shè)備的失誤率和復(fù)雜性，另一方面提高了系統(tǒng)的自動化運行效率，對發(fā)射站控系統(tǒng)整體任務(wù)的實現(xiàn)作出一種新的嘗試和探索。

參考文獻

[1]周海峰.天波超視距雷達機動目標(biāo)檢測[D].南京理工大學(xué)，2009.

[2]馬玉鳳，盧棟，張海奇.航天測控站自動化運行技術(shù)研究[J].甘肅科技，2014，10（19）：45-47.

[3]閆玉巧，朱志青.深空測控系統(tǒng)自動化運行研究與設(shè)計[J].無線電工程，2015（5）：25-30.

[4]劉軍，王軼，馬明，張?zhí)?典型測控系統(tǒng)自動化運行的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電訊技術(shù)，2006（5）：197-199.

[5]Achim Dreher，Norbert Niklash，F(xiàn)rank Klefenz. Antenna and Receiver System with DBF for Satellite Navigation and Communications[J].IEEE Trans. On Microwave Theory & Techniques， 2003，51（7）：1815-1821.