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于各個系統(tǒng)而言相似時是可以接受的；但是如果需要滿足某些客戶的其他需求就可能會導致問題的發(fā)生。每次添加功能都會帶來更高的成本、更多的測試，需要更多時間。

Telespazio并不是單純的軟件公司，但懂得如何對衛(wèi)星地面站系統(tǒng)進行管理；LabVIEW 并不是傳統(tǒng)的編程語言，但具有很強的易用性，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。M&CVIEW可以對復雜的衛(wèi)星地面站進行中央式管理，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)劃分成三個主要功能：

● 前端

● 中央管理器

● HMI（人機界面）

這三個功能相互協(xié)同功能，并且可以分布于不同的硬件平臺上。

前端
前端協(xié)助與設(shè)備之間來回進行指令發(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立運行。它能夠動態(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)動程序，同時實時維護被檢測數(shù)據(jù)，對設(shè)備進行連續(xù)輪詢。

在這項工作中，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，開始恢復操作。前端可以與一個或多個中央管理器進行連接，獲取監(jiān)視數(shù)據(jù)；但是只允許一個中央管理器對設(shè)備發(fā)送指令。前端可以與許多接口進行協(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行使用。

中央管理器
中央管理器通過TCP/IP 與前端進行連接，對來自一個或多個前端的數(shù)據(jù)采集進行集中管理，使采集到的數(shù)據(jù)可以用于HMI顯示。一個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在這個數(shù)據(jù)庫中；每一條信息都稱為一個“標簽”。

在系統(tǒng)啟動的時候，中央管理器載入包含所有需要監(jiān)視和控制的標簽的數(shù)據(jù)庫，檢測對于每一個點而言，哪個前端管理這些數(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。它對采集到的數(shù)據(jù)完成附加處理（例如細節(jié)描述、模擬數(shù)據(jù)的圖形化顯示等等）。

人機界面
HMI功能讓操作員可以通過常見的通用接口與儀器進行交互。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)部進行瀏覽。操作員經(jīng)過驗證才能使用系統(tǒng)工作，與儀器的交互根據(jù)操作員權(quán)限的不同而會不一樣。HMI使操作員可以進行快速的異常診斷，找出導致工作站工作異常的設(shè)備或狀態(tài)；對圖形界面中的設(shè)備符號進行高亮可以降低故障分析的難度。還可以顯示現(xiàn)有警報的列表，以便讓操作員進行確認。HMI還可以在操作員要求的情況下，顯示模擬變量趨勢。

                                     人機界面

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

目前的安裝以及進行中的配置
M&CVIEW已經(jīng)根據(jù)一個用于地球觀測的歐洲衛(wèi)星項目，對遙測跟蹤和控制工作站管理進行了安裝和配置。Telepazio 負責核心地面系統(tǒng)集成。M&CVIEW完成標準設(shè)備監(jiān)視，并實現(xiàn)自動工作臺配置，允許在衛(wèi)星經(jīng)過的時候進行跟蹤和遙測接收。

M&CVIEW目前在為一個安全軍事通信的國家衛(wèi)星項目進行配置。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)變化而進行調(diào)整。Telespazio 負責衛(wèi)星控制中心，M&CVIEW 被用來控制五個TT&C 工作站——包括主要工作站和備份工作站。

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

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)點中的SARC 設(shè)備。