基于計劃驅動的監控系統軟件設計實現

王永濤　吉磊

摘要：依托于某預研項目，提出并設計了一套基于計劃驅動且滿足設備自動化運行的發射站監控系統軟件。系統監控根據指控中心發來的工作計劃自動化驅動設備運行流程，完成對整個發射站的監控，不僅簡化了設備操作流程，而且提高了設備自動化運行效率。

關鍵詞：計劃驅動；監控系統；自動化運行

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

引言

發射站監控系統作為整個預研項目的重要組成部分，主要由發射站控軟件、DBF發射機系統、時頻系統、功放系統、天線設備等組成。作為整個站內的監控管理中心，發射站監控系統軟件主要完成對發射站內所有設備的運行監控，完成指控中心工作指令接收、工作計劃自動執行、設備狀態監視、設備控制、參數設置以及系統聯試等重要功能[1]。本文設計實現了一種基于工作計劃驅動的設備自動化監控系統軟件，一方面滿足了對發射站內所有設備的運行監控管理要求，另一方面也提高了整個站點系統設備的自動化水平。

1 系統設計

監控系統軟件的設計既要具備對發射站設備進行監控管理的功能，同時還需滿足設備自動化運行的要求，保障整個大系統試驗順利進行。

1.1 系統主要功能

系統設計按主要功能模塊劃分如下：

（1）設備控制功能。接收指控中心軟件或本地操作員的控制命令，對設備進行控制，控制內容包括：監控方式控制（分為遠控、本控兩級方式）、功放設備控制、報警器設備控制、信號觸發板控制、DBF（數字波束形成與空間合成）及發射機控制。（2）自動化運行。根據指控中心下發的工作計劃驅動全系統按時間符合方式順序執行各任務過程[2]。（3）狀態監視功能。完成設備狀態監視、工作參數監視、運行信息監視等功能。（4）設備參數配置功能。接收指控軟件或本地操作員的參數配置命令，對功放設備、DBF設備和信號觸發板等進行參數配置。（5）通信數據管理功能。通信數據管理包括提供網絡IP地址和端口號的設置界面，可以修改和保存通信數據；提供從硬盤下載FPGA程序功能。（6）通信處理功能。完成所有接口的數據發送、數據接收和信息分解任務，并根據信息分解結果來實現相應的功能。通信處理包括網絡通信、CPCI接口通信。

1.2 硬件接口

發射站監控系統與指控中心的接口：

（1）物理接口：衛星通信接口，RJ45。（2）接口數量：1路，指控中心計算機。（3）通信協議：鏈路層需滿足IEEE802.3u規范，網絡層遵循IP協議，傳輸層協議采用TCP/IP協議。

1.3 軟件接口

發射站監控系統與指控中心的軟件接口：

（1）接口類型：100M以太網接口。（2）通信協議：TCP/IP和FTP。（3）消息描述：指控中心軟件向發射站控軟件發送控制命令、任務計劃XML文件；發射站控軟件向指控任務管理軟件發送設備狀態信息、控制命令響應。

2 系統實現

根據監控系統軟件的功能模塊劃分，本文從以下幾方面實現了一個基于計劃驅動的自動化監控系統，根據指控中心下發的工作計劃按照時間符合方式自動完成任務。

2.1 系統體系結構

系統監控作為設備監控和運行管理中心，是全系統設備自動化運行的控制核心，負責驅動完成整個系統的任務流程。監控系統的設計遵循兩級管理模式，即本控、遠控兩級，本控由發射站監控系統自身對站內各分機設備進行監視和控制；遠控由指控中心通過網絡下發工作計劃或控制指令完成對系統的遠程監控。監控系統體系結構如圖1所示。

2.2 計劃驅動模式

利用計劃驅動監控系統完成大系統任務，針對不同工作計劃的性質特點，相應制定了多種不同的工作模式[3]，將指控中心下發的工作計劃拆分為更為精細化的工作模式來分類處理，系統監控依據每種工作模式按照時間符合方式自動協調各分系統完成整個任務流程。計劃驅動模式的系統監控如圖2所示。

指控中心下發工作計劃后，系統監控根據任務開始時間，提前下發信號觸發指令，等待計劃開始時間觸發DBF發射機產生小信號，同時驅動功放組以一定的功率和頻點放大信號，再由天線實時發射信號，最終完成整個發射站的總體信號發射任務。

2.3 自動化運行

系統監控將工作計劃拆分為不同的工作模式，再根據工作模式生成相應的設備工作流程，工作流程分為系統自檢、系統自動校相、任務執行和結果處理4個時間段[4]。系統的自動化運行流程按照時間符合方式順序依次執行。

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

第二階段為系統自動校相時間段。校相作為發射站控系統的重要組成部分，關系到自動化運行和任務執行的成功率。自動校相主要流程為：首先DBF發射機復位，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（功放使能開關），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測模式，循環執行，直至最后校相完成。

第三階段為任務執行時間段，先由DBF發射機根據工作開始時間完成信號觸發后，持續發射單點頻小信號，然后功放組以固定的頻點和功率持續放大小信號，天線陣發射放大信號。

第四階段為結果處理時間段，結束任務，停止信號發射，恢復系統為待機狀態，準備下一次任務。

發射站監控以時間符合方式實現整個系統的自動化運行流程[5]，如圖3所示。

3 結語

基于計劃驅動且滿足設備自動化運行的監控系統軟件，相比于之前的監控系統，可根據中心下發的任務計劃，自動運行并完成系統的任務流程，一方面降低了人工操作設備的失誤率和復雜性，另一方面提高了系統的自動化運行效率，對發射站控系統整體任務的實現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檢測[D].南京理工大學，2009.

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

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

[4]劉軍，王軼，馬明，張太鎰.典型測控系統自動化運行的設計與實現[J].電訊技術，2006（5）：197-199.

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