0 引言

衛(wèi)星應(yīng)用已為我國(guó)陸、海、空各類軍民載體提供全天候、全天時(shí)的高精度定位監(jiān)測(cè)等服務(wù)，已在國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)中凸現(xiàn)出越來越重要作用。但是衛(wèi)星極易受到干擾，在大功率干擾或者有匹配干擾入站時(shí)，會(huì)造成正常入站信號(hào)電平下降甚至中斷，用戶信息無法入站等情況，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

為保障衛(wèi)星正常工作，有必要進(jìn)行干擾監(jiān)測(cè)，目前，我國(guó)利用幅差法可對(duì)某些干擾進(jìn)行一定精度內(nèi)的定位?；谏鲜鲂枨?，本系統(tǒng)利用LabVIEW開發(fā)出1套自動(dòng)監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)超限干擾信號(hào)、提取載噪比及信號(hào)重要參數(shù)的系統(tǒng)。

對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可進(jìn)行復(fù)現(xiàn)，分析其來源、類型及對(duì)系統(tǒng)的影響，對(duì)某些干擾實(shí)現(xiàn)定位，消除干擾對(duì)系統(tǒng)的影響。

1 系統(tǒng)需求

實(shí)時(shí)采集并在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上顯示6個(gè)入站波束的頻譜。

系統(tǒng)入站經(jīng)常存在干擾，干擾足夠大時(shí)會(huì)壓制入站信號(hào)，造成入站捕獲成功率低甚至用戶無法入站，應(yīng)在系統(tǒng)抗干擾門限內(nèi)設(shè)置觸發(fā)，一旦高于門限則聲光報(bào)警，用戶可及時(shí)提取G/T值進(jìn)行定位。

針對(duì)衛(wèi)星的入站可能會(huì)受到天氣或者衛(wèi)星自身工作狀態(tài)不穩(wěn)定等因素影響出現(xiàn)入站信號(hào)功率下降甚至為零現(xiàn)象，可通過入站信號(hào)功率監(jiān)控此現(xiàn)象并及時(shí)報(bào)警。

出現(xiàn)干擾時(shí)，及時(shí)存儲(chǔ)干擾波形數(shù)據(jù)及重要參數(shù)，以便進(jìn)行后期復(fù)現(xiàn)和研究。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用研華的工控機(jī)通過GPIB卡控制頻譜儀實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星入站信號(hào)的監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由頻譜儀、現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)、GPIB卡、交換機(jī)、監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成。

現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)通過GPIB卡與頻譜儀建立聯(lián)系，通過GPIB端口對(duì)頻譜儀發(fā)布控制命令，包括：中心頻率、帶寬、分析帶寬、視頻帶寬、參考電平、峰值搜索等；對(duì)從頻譜儀上獲取的數(shù)據(jù)，在工控機(jī)上編寫"Dat aSoket Server"數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議程序，通過布置在機(jī)房間的網(wǎng)絡(luò)連接線送到位于信號(hào)收發(fā)機(jī)房的監(jiān)控計(jì)算機(jī)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)后，在監(jiān)控窗口中恢復(fù)頻譜數(shù)據(jù)和圖像，并設(shè)置干擾門限，當(dāng)入站干擾觸發(fā)聲光報(bào)警后，系統(tǒng)則自動(dòng)存儲(chǔ)干擾信號(hào)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)軟件模塊

位于發(fā)射機(jī)房的工控機(jī)采用了如下模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)頻譜儀的控制與數(shù)據(jù)提?。?/p>

1）驅(qū)動(dòng)模塊。

工控機(jī)中主要用到驅(qū)動(dòng)模塊如圖2所示。

圖2 驅(qū)動(dòng)模塊

圖2中5個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊為控制模塊，從左至右依次是：

a）Init ialize VI初始化模塊：用于與頻譜儀進(jìn)行建立通訊并產(chǎn)生一個(gè)visa seesion標(biāo)識(shí)字，采用固定的GPIB地址來表示儀器的方式；b）Frequenc VI頻率控制模塊：通過此模塊來設(shè)定頻譜儀的中心頻率；c）Span VI帶寬控制模塊：通過此模塊來設(shè)定頻譜儀的帶寬；d）Amplit VI電平控制模塊：通過此模塊來設(shè)定頻譜儀的參考電平；e）Marker VI：通過此模塊來控制顯示峰值點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

2）讀取模塊。讀取數(shù)據(jù)模塊如圖3 所示。

圖3 讀取模塊

圖3中4個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊為讀取模塊，從左至右依次是：

a）Trace VI軌跡讀取模塊：通過此模塊來還原頻譜曲線；b）Power VI功率讀取模塊：通過此模塊來讀取信號(hào)功率；c）Frequenc VI頻率讀取模塊：通過此模塊來讀取頻譜儀的中心頻率；d）Amplit VI電平讀取模塊：通過此模塊來讀取信號(hào)的峰值電平。

2.2 監(jiān)控計(jì)算機(jī)軟件

監(jiān)控程序主要流程為：現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)所接收到的頻譜數(shù)據(jù)通過布置在機(jī)房間的網(wǎng)絡(luò)連接線送到了位于遠(yuǎn)控機(jī)房的計(jì)算機(jī)后，利用datasocket read. vi獲取網(wǎng)絡(luò)上的采集數(shù)據(jù)后、在監(jiān)控窗口中恢復(fù)頻譜數(shù)據(jù)和圖像，計(jì)算頻譜功率值，若超出已設(shè)定的范圍（門限通常設(shè)為偏移正常入站功率3dB和高出正常入站電平10dB）將發(fā)出聲光報(bào)警。同時(shí)程序還兼有存盤功能，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)波形并記錄報(bào)警信息的平均功率、載波峰值發(fā)生時(shí)刻等重要參數(shù)信息。

2.2.1 干擾波形、重要參數(shù)存儲(chǔ)功能

超限觸發(fā)報(bào)警功能是由幾個(gè)比較器的輸出決定的，比較器對(duì)設(shè)定的載波/功率門限與入站干擾功率/功率采樣值進(jìn)行比較：當(dāng)未超出門限值時(shí)，輸出為false；當(dāng)超出門限值時(shí)，輸出為true，觸發(fā)聲光報(bào)警與干擾存盤模塊，同時(shí)將整個(gè)入站帶寬內(nèi)的波形重要參數(shù)、干擾發(fā)生時(shí)刻一并存儲(chǔ)，這是本系統(tǒng)最重要的功能，其部分程序如圖4所示。

圖4 干擾波形存儲(chǔ)功能

2.2.2 干擾復(fù)現(xiàn)功能

在需要對(duì)存盤的干擾波形進(jìn)行恢復(fù)或進(jìn)行分析時(shí)，可通過編寫的干擾恢復(fù)程序復(fù)現(xiàn)，通過設(shè)置Read waveformfrom file. vi的偏移量進(jìn)行干擾篩選，查看其干擾發(fā)生時(shí)刻，同時(shí)將干擾的峰值頻率，平均功率等參數(shù)顯示，也可根據(jù)需要對(duì)干擾進(jìn)行其他參數(shù)的分析。

2.2.3 遠(yuǎn)程控制

平時(shí)對(duì)干擾源不需要進(jìn)行定位，主要是因?yàn)闇y(cè)量精確載噪比需要對(duì)頻譜儀進(jìn)行循環(huán)設(shè)置，故平時(shí)不對(duì)載噪比進(jìn)行提取，在需要進(jìn)行干擾源定位時(shí)，可通過遠(yuǎn)程登錄實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)程序的控制，開始載噪比的測(cè)量，同時(shí)在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)載噪比的自動(dòng)存盤。

2.3 采用的關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要采用了以下關(guān)鍵技術(shù)。

2.3.1 DataSocket技術(shù)

DataSocket是基于TCP/IP協(xié)議的1種網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)，面向測(cè)量和網(wǎng)上實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)交換，可用于1個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)或者多個(gè)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換，其特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)性，它采用Publisher（發(fā)布者）、DataSocket. Server和Subscriber（接收者）的架構(gòu)，DataSocket摒除了較為復(fù)雜的TCP/IP底層編程，簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序間和計(jì)算機(jī)間的通訊，數(shù)據(jù)交換的雙方無需直接對(duì)話，而是向第三方DataSocket. Server讀取（Read）或者寫入（Write）數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)接口變得非常簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)類型也無需轉(zhuǎn)換。

運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集卡的訪問，成為本地的虛擬數(shù)據(jù)采集卡。

2.3.2 遠(yuǎn)程控制

本系統(tǒng)集成了遠(yuǎn)程控制技術(shù)，監(jiān)控計(jì)算機(jī)不僅能以極為簡(jiǎn)單的方式直接在本地打開并操作服務(wù)器端計(jì)算機(jī)的VI前面板，允許用戶直接在客戶端上打開并操作位于服務(wù)器上的測(cè)試程序前面板，甚至可以將測(cè)試程序的前面板窗口嵌入到1個(gè)網(wǎng)頁中并在網(wǎng)頁中直接操作它，這樣用戶在客戶機(jī)上通過遠(yuǎn)程面板鏈接或?yàn)g覽器方式就可以直接操作位于服務(wù)器上的軟件。圖5所示是1個(gè)打開的位于采集現(xiàn)場(chǎng)的虛擬儀器面板。

圖5 在IE瀏覽器中打開的遠(yuǎn)端控制程序前面板

3 結(jié)論

以頻譜儀和交換機(jī)、工控機(jī)為硬件平臺(tái)，基于LabVIEW的datasocket及remote panels技術(shù)的衛(wèi)星干擾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)衛(wèi)星波束的實(shí)時(shí)處理或在線監(jiān)測(cè)等功能，而且具備報(bào)警及干擾事后再分析處理功能，該系統(tǒng)擴(kuò)展型好，提高了我們的抗干擾手段，一定程度上提高了衛(wèi)星應(yīng)用的可靠性。