新一代衛(wèi)星通信氣象數(shù)據(jù)廣播在遼寧的使用

摘要：介紹了新一代衛(wèi)星通信氣象數(shù)據(jù)廣播（DVB-S）系統(tǒng)的基本功能、系統(tǒng)配置以及使用過程中出現(xiàn)的問題和技術(shù)處理方法，并且對數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)在氣象部門的應(yīng)用進行了研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字視頻廣播；通道；編碼；檢測；故障

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)17-21550-03

1 引言

為增加應(yīng)急通信的手段和能力，我局于2006年安裝了新一代衛(wèi)星通信氣象數(shù)據(jù)廣播DVB-S（Digital Video Broadcast-Satellite，基于衛(wèi)星的數(shù)字視頻廣播）試驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)的投入為氣象信息共享、擴大公共氣象服務(wù)范圍提供了有效平臺，使氣象業(yè)務(wù)水平更上一個新臺階。

2 系統(tǒng)概述

DVB-S是歐洲數(shù)字電視的傳輸標準，它包括數(shù)字信源壓縮編碼、節(jié)目數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計復(fù)用、信道糾錯編碼、調(diào)制等數(shù)字傳輸鏈路各相關(guān)環(huán)節(jié)所采用的技術(shù)及接口標準。該系統(tǒng)具有技術(shù)成熟、開放性好、傳輸速率高、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等特點，同時也能支持多路流媒體廣播，數(shù)據(jù)庫鏡像等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用功能。對于各種氣象觀測探測數(shù)據(jù)和各種氣象預(yù)報、服務(wù)產(chǎn)品均能夠在極短的時間內(nèi)廣播接收完畢，大大提高了業(yè)務(wù)應(yīng)用時效。

3 系統(tǒng)配置

3.1 硬件配置

DVB-S衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所需的最低硬件配置是：CPU在PIII500或以上，品牌機或兼容計算機；顯卡為AGP，8M顯存；內(nèi)存在128M以上；硬盤60G以上；USB2.0接口。

3.2 軟件配置

運行DVB-S衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所需的操作系統(tǒng)配置是：簡體中文Windows 2000個人版或簡體中文Windows XP。

3.3 系統(tǒng)組成

DVB-S數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)的組成主要分室外和室內(nèi)兩部分，室外包括天線和高頻分機，室內(nèi)包括接收機以及接收主機等，數(shù)據(jù)接收結(jié)構(gòu)如圖1。

4 系統(tǒng)安裝

4.1 安裝PCVSAT U6接收機

將同軸電纜室內(nèi)一端的F陽頭與PCVSAT U6背面板上標志為J2 RF IN 的F陰頭連接并開啟PCVSAT U6背面的電源開關(guān)。

4.2 安裝小站應(yīng)用軟件

運行安裝程序KSFile_U6_Vxx。EXE，出現(xiàn)加載安裝程序向?qū)В虞d完畢后，顯示歡迎畫面，按默認提示即可完成安裝。完成后，接入PCVSAT U6接收機，按提示找到新硬件，搜索安裝PCVSAT U6路徑下的目錄\\driver，找到驅(qū)動后，完成KINGSKY PCVSAT U6的安裝。鼠標雙擊圖標就可進入PCVSAT U6接收機的文件接收程序。

5 功能介紹及系統(tǒng)設(shè)置

在系統(tǒng)主畫面的標題欄中有文件、信道、選項、幫助四個菜單選項。左上方顯示的是當前所接收文件的發(fā)送路徑、文件長度、該文件開始接收的時間、已接收文件的進度及接收文件所用的信道號。右上方有一個黑色的顯示窗口，當主站有信息發(fā)送給小站時，可通過該顯示窗口瀏覽主站的通知。在主畫面的中上部顯示的是該小站的入鎖狀態(tài)、載波頻率、Eb/N0及射頻相對電平，由此可以知道小站是否已入鎖及各參數(shù)狀態(tài)。主畫面的中部為信道狀況欄，在此我們可以查看到各信道的基本狀況，如信道號、信源名、接收到的文件所存放的磁盤名、本信道啟動的時間、已接收到文件的字節(jié)總數(shù)、已完整接收的文件的個數(shù)及未完整接收的文件的個數(shù)等。在主畫面下部的日志欄中我們可以瀏覽到當前信道的文件接收狀況，其中包含已完整接收和未完整接收兩部分。在底部的狀態(tài)欄中，顯示了所有信道中已完整接收到的文件數(shù)的總和及未完整接收到的文件數(shù)的總和，同時也將顯示各信道中所有文件的字節(jié)總數(shù)。系統(tǒng)主畫面如圖2。

單擊“選項”中的“硬件設(shè)置”菜單項，彈出小站狀態(tài)與配置界面，在此界面中包含五項內(nèi)容，其中入鎖情況主要顯示接收機是否已鎖定及其載波頻率、比特能量與噪聲功率密度比及射頻信號相對電平等信息。如果信號已經(jīng)鎖定，則信息框會顯示“已入鎖”，并顯示“入鎖載波頻率”和“射頻信號相對電平”。如果信號沒有鎖定，則信息框會顯示“未入鎖”，并顯示“正在掃描的載波頻率”和“射頻信號相對電平”的數(shù)值。另外通道情況用于顯示PCVSAT U6接收機的數(shù)據(jù)總授權(quán)狀態(tài)及已授權(quán)的通道，只有數(shù)據(jù)總授權(quán)為“已授權(quán)”時，各通道“已授權(quán)”狀態(tài)才有效。

6 典型故障檢測及處理方法

6.1 線纜損耗、功分損耗過大引起的不入鎖情況

在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，如果直接把天線下來的電纜接入U6接收盒，此時的信號電平非常好，但經(jīng)功分器分支后兩個支路的信號電平都大大下降，同時信噪比也大大降低，此時數(shù)據(jù)接受誤碼率較多，需要多次反復(fù)校驗、重傳。

在某種特殊的情況下，如天線對衛(wèi)星不是很準或由于天線下來的電纜長度過長等原因，必然造成功分器輸入端信號電平偏低，且再經(jīng)過功分器分配后，輸出端兩個支路的信號電平就很有可能不能滿足入鎖要求。在一些地市局對我們的技術(shù)咨詢中，存在這個現(xiàn)象。這種情況有以下幾種解決方法：

1) 盡量將天線對準衛(wèi)星，尋找最大的信號電平；

2) 盡量縮短線纜長度，減小不必要的線纜能量損耗；

3) 以上方法如還不能解決問題，則加裝“衛(wèi)星中頻信號線路放大器”以補償線路損耗。

6.2 軟件設(shè)置錯誤造成的不入鎖情況

以下問題在天線對準衛(wèi)星及高頻頭正常工作的情況下討論。

啟動ksfile_shortcut.exe應(yīng)用程序，點擊“選項”菜單下的“硬件設(shè)置”命令，打開“U6小站狀態(tài)與配置”窗口，其中“入鎖情況”標簽下，必定顯示“未入鎖”。”這是由于衛(wèi)星的主載波頻率、符號率已經(jīng)更改，所以采用軟件的默認設(shè)置根本不能入鎖，需要人工更改設(shè)置。點擊“修改射頻參數(shù)”按鈕，此時射頻信息參數(shù)變?yōu)榭梢跃庉嫷臓顟B(tài)。將“主載波頻率”、“輔載波頻率”都改為“1051000”，“符號率”改為“6144000”。點擊“確認”后生效，如圖3。

6.3 接收程序正常運行，但不能接收數(shù)據(jù)，EB/NO值為0

雨雪天氣，由于雨衰造成的EB/NO值為0。特點是衛(wèi)星接收系統(tǒng)一直正常運行，可是在本地或在主站所在地下雨、雪時出現(xiàn)Eb/N0值為0，可以判斷為雨衰，雨衰不用做任何處理，雨雪過后可自行恢復(fù)。但如果中斷的時間太長或雨雪已停，仍不恢復(fù)，要查找其它可能的原因。其他原因可能包括高頻頭故障。高頻頭故障的情況很少，但也存在這種可能。或者可能由于電纜中斷，主要是檢查高頻頭與電纜連接處，電纜與計算機連接處，及電纜可能出現(xiàn)斷裂的地方?？捎萌f用表測量來判斷：將電纜從高頻頭及計算機上擰下，再將一端的芯和和屏閉層短路，在另一端用萬用表的兩個表筆量芯和和屏閉層間的電阻值，一般應(yīng)小于0.5歐姆，否則，更換IFL電纜或重做電纜頭。

7 在我省氣象業(yè)務(wù)中的實際應(yīng)用

該系統(tǒng)是在9210工程氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)廣播的基礎(chǔ)上新試驗建設(shè)的高速數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)，與早先的PCVSAT單收站系統(tǒng)相比，能傳輸更多的數(shù)據(jù)，在PCVSAT單收站每日業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸量1GB基礎(chǔ)上，增加了雷達資料大約8GB，每日數(shù)據(jù)傳輸總量可達到9GB；而且系統(tǒng)將提供多達4路的氣象視頻廣播，滿足全國各種氣象會議視頻廣播和遠程氣象視頻教育功能，同時增加沙塵暴監(jiān)測數(shù)據(jù)、大氣成分資料、雷達產(chǎn)品、閃電定位資料、空氣質(zhì)量、沙塵以及海洋預(yù)報模式等資料，而且可以進行各種常規(guī)預(yù)報資料的接收，包括日本傳真圖，歐洲數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品和我國的T213預(yù)報產(chǎn)品等資料的接收，并編制程序?qū)⒊Ｒ?guī)資料轉(zhuǎn)入MICAPS服務(wù)器，從而為預(yù)報服務(wù)工作提供保障。

7.1 在氣象衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用

FY-2D衛(wèi)星成功發(fā)射之后，我國首次形成了靜止氣象衛(wèi)星FY-2C和FY-2D同時在軌雙星業(yè)務(wù)觀測的格局，實現(xiàn)了真正意義上的“互為備份、雙星觀測”，隨著雙星星地系統(tǒng)的建設(shè)和投入運行，風云二號C/D雙星實時觀測資料目前在資料的實時性、精度上更加優(yōu)越。目前氣象臺等各業(yè)務(wù)單位已經(jīng)安裝客戶端程序，預(yù)報員們可以方便的通過靜止衛(wèi)星云圖客戶端程序方便的調(diào)看風云二號C/D雙星實時觀測資料，并通過DVB-S系統(tǒng)將氣象衛(wèi)星FY-2C和FY-2D的資料分發(fā)到遼寧省水利廳，實現(xiàn)氣象、水利的資料共享。隨著DVB-S系統(tǒng)順利開通，風云二號C/D雙星實時觀測資料服務(wù)器的架設(shè)，使得衛(wèi)星資料的傳輸更加穩(wěn)定、可靠、及時。

7.2 在新一代天氣雷達的應(yīng)用

通過該系統(tǒng)，實時收集東北區(qū)域的多達21種的雷達產(chǎn)品，編制程序?qū)a(chǎn)品收集至雷達服務(wù)器，并進行歸檔，實現(xiàn)了東北區(qū)域的雷達產(chǎn)品實時共享和6分鐘一次雷達拼圖，拓展雷達使用范圍，實現(xiàn)災(zāi)害性天氣聯(lián)防，充分發(fā)揮氣象現(xiàn)代化設(shè)備建設(shè)的效益。

8 結(jié)束語

該系統(tǒng)采用國際上先進的數(shù)字視頻衛(wèi)星廣播（DVBS）技術(shù)，可接收包含多顆極軌氣象衛(wèi)星、EOS衛(wèi)星各類資料和應(yīng)用產(chǎn)品在內(nèi)的遙感實時資料，通過衛(wèi)星向覆蓋全國的廣大用戶站廣播，可以成倍提高信息傳遞時效，節(jié)約通信資源。目前試驗系統(tǒng)運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)接收正常，該系統(tǒng)的建成解決了全國氣象大信息量數(shù)據(jù)的交換和應(yīng)用問題，為拓展和衍生各種業(yè)務(wù)服務(wù)領(lǐng)域，提供強而有力的支持平臺。

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