衛星射頻設備遠程監控系統的設計

　　O 引言

　　衛星通信具有遠距離、大容量、多業(yè)務(wù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，現在越來(lái)越受到人們的關(guān)注和青睞，在抗震救災、應急維穩中發(fā)揮了很大作用，但是由于衛星通信要求地球站發(fā)射頻率能穿透大氣層到達通信衛星上這個(gè)特殊要求，因此固定站設備射頻單元均工作在微波頻段，且配備有將微波信號進(jìn)行放大的高功率放大器，因此整個(gè)射頻單元具有很強的輻射性，為此固定站射頻單元的設備一般都放在距離主機房比較遠的單獨機房或天線(xiàn)附近。目前對于射頻單元的測試與管理，只能靠人工進(jìn)行巡視和管理，這種值勤方式就造成了射頻單元管理的時(shí)效性不好，容易出現巡視不及時(shí)造成設備的損壞，特別是惡劣天氣狀況下時(shí)，當射頻單元參數需要調整和維護管理時(shí)，人員操作就比較困難，容易造成整個(gè)系統的通信中斷，因此將系統衛星通信系統的射頻單元進(jìn)行遠程集中管理和控制就具有很強的現實(shí)意義。

　　1 系統的原理及整體連接圖

　　該系統設計采用軟硬件兩部分相結合的方式，硬件設備采用處理速度和配置較高的工業(yè)控制計算機處理芯片，用來(lái)實(shí)現和各射頻單元設備的連接，該板卡采用的CP 為IXP-422 266 MHz；DRAM為板載128 MB；FLASH為板載32 MB；該板卡擁有8個(gè)串口，2個(gè)USB接口，2個(gè)LAN網(wǎng)口，具有PCIBUS地址總線(xiàn)連接RS485通信端口，這些硬件可以方便地實(shí)現對衛星射頻單元的控制和連接。硬件內建嵌入式Linux操作系統，通過(guò)Moxa Linux API Library開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)開(kāi)發(fā)接口單元與綜合服務(wù)器連接的底層代碼，從而實(shí)現對所有衛星射頻單元設備的數據采集、讀取及分析，通過(guò)RS 485，RS 232串口來(lái)控制所有射頻單元數據。

　　遠程監控軟件部分采用Delphi 7.O多線(xiàn)程程序設計，主要完成TCP／IP協(xié)議到串口協(xié)議之間的有效轉換、設備數據的顯示、修改、監控、遠程控制射頻單元設備的切換等諸多功能；通過(guò)軟件就將射頻單元的有效數據通過(guò)計算機網(wǎng)口傳輸到遠程控制的計算機上來(lái)，設備就可以通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)和遠程計算機相連，從而完成整個(gè)系統的遠程監測和管理功能。該系統配有可靠的硬件和穩定的軟件相互配合使用，真正實(shí)現衛星射頻單元的遠程控制和管理。

　　衛星射頻設備遠程控制監測系統整體設計框圖如圖1所示。

　　2 遠程控制監測系統的具體實(shí)現

　　該系統作為連接UHF設備、KU設備、C波段等不同頻段射頻單元的轉接和遠端控制和監測設備，在近端要求設計一個(gè)能綜合處理射頻數據的一個(gè)服務(wù)器，在遠端要通過(guò)計算機設計一個(gè)美觀(guān)、可靠穩定的遠端監控系統軟件，對于整個(gè)系統的要求就是接口標準、轉接可靠、運行穩定，因此整個(gè)系統的設計和實(shí)現它分為綜合管理服務(wù)器設計硬件和Delphi軟件開(kāi)發(fā)監控兩大部分。

　　2．1 遠程控制監測系統的硬件組成

　　作為連接衛星射頻單元的硬件，設計了綜合管理服務(wù)器，要求接口標準、轉接可靠性能高等要求，也是整個(gè)系統設備的核心。它分為硬件和軟件兩大部分，硬件要運算速度高、能全天候進(jìn)行工作，不但要有較多的串口連接，還要有RS 485有連接，同時(shí)對溫度、環(huán)境的要求要高，因此在硬件上采用了工業(yè)級別的計算設備進(jìn)行計算和處理，利用板卡的串口、網(wǎng)口進(jìn)行設計，通過(guò)該硬件實(shí)現與衛星射頻單元的有效連接。

　　遠程控制監測系統的硬件結構圖如圖2所示。

　　整個(gè)裝置以工控機為主處理平臺，該平臺的CPU為IXP-422 266 MHz，8個(gè)獨立的串口端口，同時(shí)可以提供2個(gè)網(wǎng)口端口，USB端口，提供標準的RJ45端口來(lái)連接用戶(hù)，標準的接口和各衛星射頻單元通信系統提供的標準串口相連接；電源功耗只有12 W，具有防雷電擊、適應環(huán)境在工業(yè)級別，硬件系統工作穩定可靠；為了能對8個(gè)串口進(jìn)行不斷的數據掃描的讀取，該裝置工作時(shí)，首先檢測處理芯片組每100 ms檢測所有串口接口的狀態(tài)，將所需功率、增益、溫度等主要參數進(jìn)行讀取，其次當需要其他參數設置時(shí)采取中斷的方式進(jìn)行。目前該裝置可以提供8路標準的 RS 232串口，可以方便地實(shí)現對衛星射頻設備的連接，同時(shí)該系統提供了較大的容量升級空間，根據衛星站業(yè)務(wù)量大小進(jìn)行必要的升級和擴容。

　　2．2 遠程控制監測系統的軟件設計

　　硬件是連接衛星射頻單元設備和遠程計算機終端的有效方式，是整個(gè)系統的骨架，軟件又是整個(gè)系統的核心和靈魂，根據整個(gè)系統的設計要求，衛星射頻遠程控制與管理系統軟件分為兩大部分：

　　(1)通過(guò)綜合管理服務(wù)器所提供的內建嵌入式Linux系統來(lái)編程實(shí)現硬件綜合服務(wù)器與衛星區域站設備之間的連接。該軟件通過(guò)分析和解讀實(shí)現對不同射頻設備的數據讀取、發(fā)送等任務(wù)，對溫度、增益、頻率、功率等常用的參數進(jìn)行100 ms輪詢(xún)，對其他要設置的參數進(jìn)行中斷方式查詢(xún)和發(fā)送，最后通過(guò)寫(xiě)入FLASH程序實(shí)現硬件設備和衛星射頻單元的有效連接和穩定運行。

　　(2)以Delphi 7.O為開(kāi)發(fā)平臺，通過(guò)多線(xiàn)程的方式實(shí)現網(wǎng)絡(luò )TCP／IP協(xié)議到RS232標準串口之間的可靠轉換和有效通信。通過(guò)該軟件編程從而在用戶(hù)端和遠端提供良好的監測和控制界面，方便用戶(hù)在遠端實(shí)現對衛星設備的遙測和管理；同時(shí)為了能有效且美觀(guān)地顯示設備的增益、溫度、功率等指標，還利用Delphi 7．0軟件的類(lèi)功能，包含了LED顯示類(lèi)，從而使得遠端操作界面更加美觀(guān)和直觀(guān)。主程序通過(guò)簡(jiǎn)化編程，調用各模塊和驅動(dòng)函數，結構簡(jiǎn)單，可靠性高。其次改變軟件內容，可以方便地增加該裝置的其他功能，可擴充性強。

　　衛星射頻設備遠程控制與監測控制界面如圖3所示。

　　3 結語(yǔ)

　　給出了一種遠程控制和監測衛星射頻單元的整個(gè)設計和實(shí)現過(guò)程。通過(guò)設計綜合服務(wù)器完成衛星各種遠程控制端口到TCP／IP的有效轉接，通過(guò)Delphi軟件實(shí)現了遠程控制和監測射頻參數的控制平臺，該系統將目前人工巡視射頻單元的傳統模式轉換為計算機自動(dòng)和遠程控制，同時(shí)提供了必要的告警信息方便用戶(hù)使用，減少了設備對人體的微波輻射，大大提高了衛星區域站對射頻單元設備的控制和管理效率，成功地解決了只能靠人工方式進(jìn)行設備巡視的這個(gè)突出弊端，同時(shí)也為衛星通信地球站提供了一個(gè)有效的值勤監控終端，充分發(fā)揮了衛星通信的優(yōu)勢和作用，使用前景廣闊。