基于LabVIEW的天線伺服集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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LabVIEW程序稱為虛擬儀器程序，簡(jiǎn)稱VI。一個(gè)最基本的VI由3個(gè)部分組成:前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接端口。[3]
一個(gè)虛擬儀器程序的開發(fā)步驟如下:
(l)在前面板設(shè)計(jì)窗口
(2)在流程圖編輯窗口，放置節(jié)點(diǎn)、框圖。
(3)數(shù)據(jù)流編程
(4)運(yùn)行檢驗(yàn)
(5)程序調(diào)試
(6)數(shù)據(jù)觀察
(7)命名存盤
4 具體功能實(shí)現(xiàn)
考慮到天線伺服集中監(jiān)控軟件的配置項(xiàng)分布，天線伺服集中監(jiān)控軟件采用了三層式軟件編程結(jié)構(gòu)19進(jìn)行開發(fā)，如圖4所示為軟件層次結(jié)構(gòu)圖。
如圖4 軟件層次結(jié)構(gòu)圖
三層式結(jié)構(gòu)由上而下依次為：MainLeve1(頂層)、TestLeve1(功能層)和DriverLevel(驅(qū)動(dòng)層)。驅(qū)動(dòng)層包含了程序與所有硬件或其它應(yīng)用軟件的溝通、控制等較底層的功能。在功能層中，則是如何連接各個(gè)驅(qū)動(dòng)層的函數(shù)功能，以實(shí)現(xiàn)一套連續(xù)、有意義的流程，完成一定的功能。三層式軟件結(jié)的最大好處是程序代碼的重用程度達(dá)到最大化。[5]
4.1輪詢算法
輪詢算法體現(xiàn)的是對(duì)設(shè)備管控的一種思路。本軟件分別開發(fā)了并發(fā)輪詢算法，來滿足并行監(jiān)測(cè)伺服系統(tǒng)的軟件需求;開發(fā)了串行輪詢算法，來滿足操控選定的伺服系統(tǒng)的軟件需求。并行監(jiān)測(cè)利用的是多串口通信卡的各串口之間沒有數(shù)據(jù)、資源的必然聯(lián)系，具備任務(wù)與數(shù)據(jù)的可分解性，可以采用任務(wù)并行和數(shù)據(jù)并行的編程模式。如圖5所示為形成并發(fā)輪詢隊(duì)列的源代碼和串行輪詢隊(duì)列的源代碼。
圖5 并發(fā)查詢隊(duì)列
天線伺服集中監(jiān)控軟件根據(jù)各種告警信息，對(duì)各種遠(yuǎn)程控制功能的開放或封鎖進(jìn)行了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地判斷，以避免出現(xiàn)用戶通過天線伺服集中監(jiān)控設(shè)備的人機(jī)界面進(jìn)行了控制操作而伺服系統(tǒng)沒有執(zhí)行的控制失靈狀況。用戶界面的主要要求為:采用并列窗口界面顯示8套天線伺服系統(tǒng)的狀態(tài)，采用彈出式窗口顯示單套天線伺服系統(tǒng)的狀態(tài)。具體可分為以下幾大部分:(1) 主界面為八套天線伺服系統(tǒng)的狀態(tài)顯示界面;通過此界面可進(jìn)行操控天線的對(duì)象選擇，以及結(jié)束程序;
(2) 天線位置控制界面，實(shí)現(xiàn)了預(yù)置位置、計(jì)算衛(wèi)星、預(yù)置衛(wèi)星等功能;
5 研究成果驗(yàn)證
天線伺服集中監(jiān)控設(shè)備的樣機(jī)，該設(shè)備適用場(chǎng)合有:天線伺服設(shè)備離開中央機(jī)房數(shù)百米、數(shù)公里甚至更遠(yuǎn)距離，或者天線伺服設(shè)備數(shù)量眾多，或者上述兩種情況都存在的衛(wèi)星地面站。目前已有六部該型號(hào)天線伺服集中監(jiān)控設(shè)備投入各衛(wèi)星地面站實(shí)際使用。天線伺服集中監(jiān)控設(shè)備的特點(diǎn)有:(1)功能完備:該設(shè)備實(shí)現(xiàn)八部套天線伺服設(shè)備的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測(cè)控制，全面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各伺服系統(tǒng)的運(yùn)行信息，提供預(yù)置位置、手控速度、存儲(chǔ)并預(yù)置衛(wèi)星、自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)搜索、極化控制等多種控制模式，此外還有告警日志、操作日志等輔助功能。
(2)兼容性好:該設(shè)備兼容雙電機(jī)消隙、交直流調(diào)速、交流調(diào)速、簡(jiǎn)易天線控制器、饋源極化控制器等當(dāng)前主流型號(hào)的天線伺服系統(tǒng)的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了多型號(hào)伺服系統(tǒng)的集中監(jiān)測(cè)控制。
(3)根據(jù)用戶反饋信息來看，人機(jī)界面友好。
6小結(jié)
本文通過對(duì)天線伺服的集中監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)的研究，以及軟件工程化方法與過程的實(shí)踐，圓滿解決了多型號(hào)天線伺服設(shè)備通信協(xié)議互不兼容、多部套天線伺服設(shè)備并行集中監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)難題，為今后地面站設(shè)備系統(tǒng)監(jiān)控工程積累了知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
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評(píng)論