Author(s):
G. Rozera - TELESPAZIO

Industry:
Government/Defense

Products:
Real-Time, Software

The Challenge:
為衛(wèi)星跟蹤遙測與指令工作站建立室內(nèi)監(jiān)視與控制應(yīng)用程序，使它能夠符合客戶需求，同時(shí)不依賴于第三方可配置的監(jiān)視與控制系統(tǒng)。

The Solution:
使用LabVIEW圖形化編程環(huán)境建立應(yīng)用程序，采用PXI-RT作為設(shè)備前端以及LabVIEW數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控模塊處理數(shù)據(jù)庫。

典型的TT&C天線

M&CVIEW 是由Telespazio 為滿足監(jiān)視和控制需求而開發(fā)的，適用于客戶以及Telespazio所有的跟蹤遙測和控制（TT&C）工作站。

在過去的幾年中，Telespazio 用于配置第三方軟件系統(tǒng)，建立監(jiān)視和控制系統(tǒng)。

第三方可配置系統(tǒng)在需要完成的工作對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)而言相似時(shí)是可以接受的；但是如果需要滿足某些客戶的其他需求就可能會(huì)導(dǎo)致問題的發(fā)生。每次添加功能都會(huì)帶來更高的成本、更多的測試，需要更多時(shí)間。

Telespazio并不是單純的軟件公司，但懂得如何對(duì)衛(wèi)星地面站系統(tǒng)進(jìn)行管理；LabVIEW 并不是傳統(tǒng)的編程語言，但具有很強(qiáng)的易用性，并且包含許多易于發(fā)布的設(shè)備控制工具。這是兩者的契合點(diǎn)。M&CVIEW可以對(duì)復(fù)雜的衛(wèi)星地面站進(jìn)行中央式管理，并且具有控制大量設(shè)備的功能，其應(yīng)用也不局限于衛(wèi)星地面站。

M&CVIEW 軟件體系結(jié)構(gòu)劃分成三個(gè)主要功能：

● 前端

● 中央管理器

● HMI（人機(jī)界面）

這三個(gè)功能相互協(xié)同功能，并且可以分布于不同的硬件平臺(tái)上。

前端
前端協(xié)助與設(shè)備之間來回進(jìn)行指令發(fā)送和狀態(tài)信息獲取。它將多種儀器通信協(xié)議翻譯成在M&CVIEW中采用的通用數(shù)據(jù)格式。它將監(jiān)視數(shù)據(jù)發(fā)送到中央管理器中，將指令數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備上。前端與中央管理器獨(dú)立運(yùn)行。它能夠動(dòng)態(tài)地打開所有連接設(shè)備的通信線路，載入工作所需的驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)實(shí)時(shí)維護(hù)被檢測數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)輪詢。

在這項(xiàng)工作中，前端連續(xù)地檢查設(shè)備連接狀態(tài)，并在出現(xiàn)鏈接失敗時(shí)，開始恢復(fù)操作。前端可以與一個(gè)或多個(gè)中央管理器進(jìn)行連接，獲取監(jiān)視數(shù)據(jù)；但是只允許一個(gè)中央管理器對(duì)設(shè)備發(fā)送指令。前端可以與許多接口進(jìn)行協(xié)同工作，其中包括：數(shù)字I/O；串行總線（RS232，RS422，RS4852/4 線）；以及TCP/IP、UDP/IP和SNMP，前端可以作為SNMP瀏覽器和陷阱接收器進(jìn)行使用。

中央管理器
中央管理器通過TCP/IP 與前端進(jìn)行連接，對(duì)來自一個(gè)或多個(gè)前端的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行集中管理，使采集到的數(shù)據(jù)可以用于HMI顯示。一個(gè)中央管理器可以連接更多前端。中央處理器包含數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控模塊），所有來自前端的信息都存儲(chǔ)在這個(gè)數(shù)據(jù)庫中；每一條信息都稱為一個(gè)“標(biāo)簽”。

在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，中央管理器載入包含所有需要監(jiān)視和控制的標(biāo)簽的數(shù)據(jù)庫，檢測對(duì)于每一個(gè)點(diǎn)而言，哪個(gè)前端管理這些數(shù)值，并且為所有需要訪問的前端打開監(jiān)視器和指令客戶端連接。中央管理器從前端連續(xù)接收標(biāo)簽數(shù)值的變化。

中央管理器通過相關(guān)的前端，接收需要發(fā)送到設(shè)備的HMI指令。它對(duì)采集到的數(shù)據(jù)完成附加處理（例如細(xì)節(jié)描述、模擬數(shù)據(jù)的圖形化顯示等等）。

人機(jī)界面
HMI功能讓操作員可以通過常見的通用接口與儀器進(jìn)行交互。HMI是一組圖形化頁面，帶有彈出菜單可以在M&C系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行瀏覽。操作員經(jīng)過驗(yàn)證才能使用系統(tǒng)工作，與儀器的交互根據(jù)操作員權(quán)限的不同而會(huì)不一樣。HMI使操作員可以進(jìn)行快速的異常診斷，找出導(dǎo)致工作站工作異常的設(shè)備或狀態(tài)；對(duì)圖形界面中的設(shè)備符號(hào)進(jìn)行高亮可以降低故障分析的難度。還可以顯示現(xiàn)有警報(bào)的列表，以便讓操作員進(jìn)行確認(rèn)。HMI還可以在操作員要求的情況下，顯示模擬變量趨勢。

                                     人機(jī)界面

硬件體系結(jié)構(gòu)
M&CVIEW 運(yùn)行在多個(gè)硬件平臺(tái)上——前端、中央管理器和HMI可以安裝在一個(gè)平臺(tái)上，也可以分步在多個(gè)平臺(tái)上。中央管理器和HMI要求數(shù)據(jù)記錄與監(jiān)控模塊的運(yùn)行時(shí)引擎存在，并且能夠運(yùn)行在Microsoft 操作系統(tǒng)中。前端可以運(yùn)行在所有支持LabVIEW 的平臺(tái)上。M&CVIEW 可以配置為冗余方式或非冗余方式。

目前的安裝以及進(jìn)行中的配置
M&CVIEW已經(jīng)根據(jù)一個(gè)用于地球觀測的歐洲衛(wèi)星項(xiàng)目，對(duì)遙測跟蹤和控制工作站管理進(jìn)行了安裝和配置。Telepazio 負(fù)責(zé)核心地面系統(tǒng)集成。M&CVIEW完成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備監(jiān)視，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作臺(tái)配置，允許在衛(wèi)星經(jīng)過的時(shí)候進(jìn)行跟蹤和遙測接收。

M&CVIEW目前在為一個(gè)安全軍事通信的國家衛(wèi)星項(xiàng)目進(jìn)行配置。系統(tǒng)基于創(chuàng)新科技，使衛(wèi)星可以立刻根據(jù)緊急狀態(tài)變化而進(jìn)行調(diào)整。Telespazio 負(fù)責(zé)衛(wèi)星控制中心，M&CVIEW 被用來控制五個(gè)TT&C 工作站——包括主要工作站和備份工作站。

M&CVIEW還在為SARC項(xiàng)目（用于道路控制的衛(wèi)星訪問）進(jìn)行配置。SARC是國家公路的基于TCP/IP數(shù)字視頻的強(qiáng)大監(jiān)視系統(tǒng)；利用了電信、視頻采集與分析的高級(jí)技術(shù)。它基于一個(gè)固定單元與移動(dòng)單元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作，這些網(wǎng)絡(luò)通過光纖、無線以及移動(dòng)電話系統(tǒng)和衛(wèi)星進(jìn)行連接。

Telespazio 是SARC 的主要承包商，M&CVIEW 允許控制中心的操作員管理發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的SARC 設(shè)備。