衛(wèi)星射頻設備遠程控制監(jiān)測系統(tǒng)

O 引言

衛(wèi)星通信具有遠距離、大容量、多業(yè)務等諸多優(yōu)點，現(xiàn)在越來越受到人們的關注和青睞，在抗震救災、應急維穩(wěn)中發(fā)揮了很大作用，但是由于衛(wèi)星通信要求地球站發(fā)射頻率能穿透大氣層到達通信衛(wèi)星上這個特殊要求，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行放大的高功率放大器，因此整個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附近。目前對于射頻單元的測試與管理，只能靠人工進行巡視和管理，這種值勤方式就造成了射頻單元管理的時效性不好，容易出現(xiàn)巡視不及時造成設備的損壞，特別是惡劣天氣狀況下時，當射頻單元參數(shù)需要調整和維護管理時，人員操作就比較困難，容易造成整個系統(tǒng)的通信中斷，因此將系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的射頻單元進行遠程集中管理和控制就具有很強的現(xiàn)實意義。

1 系統(tǒng)的原理及整體連接圖

該系統(tǒng)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，用來實現(xiàn)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個串口，2個USB接口，2個LAN網(wǎng)口，具有PCIBUS地址總線連接RS485通信端口，這些硬件可以方便地實現(xiàn)對衛(wèi)星射頻單元的控制和連接。硬件內(nèi)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)，通過Moxa Linux API Library開發(fā)環(huán)境來開發(fā)接口單元與綜合服務器連接的底層代碼，從而實現(xiàn)對所有衛(wèi)星射頻單元設備的數(shù)據(jù)采集、讀取及分析，通過RS 485，RS 232串口來控制所有射頻單元數(shù)據(jù)。

遠程監(jiān)控軟件部分采用Delphi 7.O多線程程序設計，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(shù)據(jù)的顯示、修改、監(jiān)控、遠程控制射頻單元設備的切換等諸多功能；通過軟件就將射頻單元的有效數(shù)據(jù)通過計算機網(wǎng)口傳輸?shù)竭h程控制的計算機上來，設備就可以通過網(wǎng)線和遠程計算機相連，從而完成整個系統(tǒng)的遠程監(jiān)測和管理功能。該系統(tǒng)配有可靠的硬件和穩(wěn)定的軟件相互配合使用，真正實現(xiàn)衛(wèi)星射頻單元的遠程控制和管理。

衛(wèi)星射頻設備遠程控制監(jiān)測系統(tǒng)整體設計框圖如圖1所示。

2 遠程控制監(jiān)測系統(tǒng)的具體實現(xiàn)

該系統(tǒng)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(jiān)測設備，在近端要求設計一個能綜合處理射頻數(shù)據(jù)的一個服務器，在遠端要通過計算機設計一個美觀、可靠穩(wěn)定的遠端監(jiān)控系統(tǒng)軟件，對于整個系統(tǒng)的要求就是接口標準、轉接可靠、運行穩(wěn)定，因此整個系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)它分為綜合管理服務器設計硬件和Delphi軟件開發(fā)監(jiān)控兩大部分。

2．1 遠程控制監(jiān)測系統(tǒng)的硬件組成

作為連接衛(wèi)星射頻單元的硬件，設計了綜合管理服務器，要求接口標準、轉接可靠性能高等要求，也是整個系統(tǒng)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、能全天候進行工作，不但要有較多的串口連接，還要有RS 485有連接，同時對溫度、環(huán)境的要求要高，因此在硬件上采用了工業(yè)級別的計算設備進行計算和處理，利用板卡的串口、網(wǎng)口進行設計，通過該硬件實現(xiàn)與衛(wèi)星射頻單元的有效連接。

遠程控制監(jiān)測系統(tǒng)的硬件結構圖如圖2所示。

整個裝置以工控機為主處理平臺，該平臺的CPU為IXP-422 266 MHz，8個獨立的串口端口，同時可以提供2個網(wǎng)口端口，USB端口，提供標準的RJ45端口來連接用戶，標準的接口和各衛(wèi)星射頻單元通信系統(tǒng)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(tǒng)工作穩(wěn)定可靠；為了能對8個串口進行不斷的數(shù)據(jù)掃描的讀取，該裝置工作時，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(shù)進行讀取，其次當需要其他參數(shù)設置時采取中斷的方式進行。目前該裝置可以提供8路標準的 RS 232串口，可以方便地實現(xiàn)對衛(wèi)星射頻設備的連接，同時該系統(tǒng)提供了較大的容量升級空間，根據(jù)衛(wèi)星站業(yè)務量大小進行必要的升級和擴容。

2．2 遠程控制監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計

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

(1)通過綜合管理服務器所提供的內(nèi)建嵌入式Linux系統(tǒng)來編程實現(xiàn)硬件綜合服務器與衛(wèi)星區(qū)域站設備之間的連接。該軟件通過分析和解讀實現(xiàn)對不同射頻設備的數(shù)據(jù)讀取、發(fā)送等任務，對溫度、增益、頻率、功率等常用的參數(shù)進行100 ms輪詢，對其他要設置的參數(shù)進行中斷方式查詢和發(fā)送，最后通過寫入FLASH程序實現(xiàn)硬件設備和衛(wèi)星射頻單元的有效連接和穩(wěn)定運行。

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

衛(wèi)星射頻設備遠程控制與監(jiān)測控制界面如圖3所示。

3 結語

給出了一種遠程控制和監(jiān)測衛(wèi)星射頻單元的整個設計和實現(xiàn)過程。通過設計綜合服務器完成衛(wèi)星各種遠程控制端口到TCP／IP的有效轉接，通過 Delphi軟件實現(xiàn)了遠程控制和監(jiān)測射頻參數(shù)的控制平臺，該系統(tǒng)將目前人工巡視射頻單元的傳統(tǒng)模式轉換為計算機自動和遠程控制，同時提供了必要的告警信息方便用戶使用，減少了設備對人體的微波輻射，大大提高了衛(wèi)星區(qū)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行設備巡視的這個突出弊端，同時也為衛(wèi)星通信地球站提供了一個有效的值勤監(jiān)控終端，充分發(fā)揮了衛(wèi)星通信的優(yōu)勢和作用，使用前景廣闊。