??? 摘 要: 針對無線電臺構建了基于DataSocket的網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)，實現(xiàn)設備的遠程控制" title="遠程控制">遠程控制、測試以及測試數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸，使操作人員可以在遠端進行故障診斷" title="故障診斷">故障診斷。
??? 關鍵詞: DataSocket? 網(wǎng)絡化? LabVIEW? 遠程測控

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??? 現(xiàn)代戰(zhàn)爭對電子通信設備的依賴程度越來越高，通信設備的可靠性和維修保障是提高部隊戰(zhàn)斗力的重要方面。然而現(xiàn)代通信電臺的技術含量越來越高，結構越來越復雜，使得電臺的測試和維修難度不斷加大。因此，很有必要構建一個網(wǎng)絡化遠程測控" title="遠程測控">遠程測控系統(tǒng)，以提高裝備的可靠性和保障水平。DataSocket是一項基于工業(yè)標準TCP/IP的網(wǎng)絡傳輸技術，實現(xiàn)了簡單、高效的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時共享與發(fā)布，它面向測量和自動化，把測控領域常用的數(shù)據(jù)通信技術集成在一起，極大提高了網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)開發(fā)的高效性與靈活性。本文基于DataSocket和虛擬儀器技術構建了電臺的遠程測控系統(tǒng)，極大地提高了電臺的測試和維修保障效率。
1 DataSocket技術組成
??? DataSocket實質(zhì)上是一種用于動態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡編程與通信工具，它為底層通信協(xié)議提供統(tǒng)一的編程接口，極大地簡化了網(wǎng)絡編程。DataSocket技術主要由兩部分組成：DataSocket應用編程接口（DataSocket API）和DataSocket服務器（DataSocket Server）。
??? DataSocket API提供統(tǒng)一的編程接口，與協(xié)議、語言和平臺無關，可以通過LabVIEW 的子VI、LabWindows/CVI的C函數(shù)庫或者Active控件實現(xiàn)，能夠在多種開發(fā)環(huán)境中使用。DataSocket API主要包括4個基本操作：打開、讀、寫和關閉，使用非常簡單。
??? DataSocket Server通過管理TCP/IP通信為用戶提供并簡化網(wǎng)絡通信。它是一種輕量級的、獨立的服務器組件，它通過DataSocket應用編程接口將測量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上進行廣播，為遠程客戶提供高速并發(fā)的訪問服務。
??? DataSocket使用類似于Web中的統(tǒng)一資源定位器（URL）來定位數(shù)據(jù)源，URL用來表明數(shù)據(jù)通信使用的協(xié)議和地址。不同的URL前綴表示不同的數(shù)據(jù)類型，dstp表示數(shù)據(jù)來自DataSocket服務器，ftp表示來自文件傳輸協(xié)議服務器上的數(shù)據(jù)，http是超文本傳輸數(shù)據(jù)，file是在本機或網(wǎng)絡中直接操作的數(shù)據(jù)。
2 基于DataSocket的電臺遠程測控系統(tǒng)模型
??? 跟據(jù)不同的測試需求，網(wǎng)絡化測控系統(tǒng)主要采用客戶機/服務器（C/S）、瀏覽器/服務器（B/S）以及C/S和B/S混合三種網(wǎng)絡模型。與B/S 模型相比C/S模型具有交互性強、實時性好、安全性高的特點，故本系統(tǒng)采用C/S模型。系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示。

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3 系統(tǒng)的硬件設計
??? 系統(tǒng)以帶有GPIB接口的無線電綜合測試儀" title="無線電綜合測試儀">無線電綜合測試儀為中心，外加工控機、適配器、電臺接口板構成現(xiàn)場測控設備，如圖2所示。與PXI或VXI總線技術構成的測控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)大大降低了硬件投資和維護費用，而且無線電綜合測試儀集高頻信號源、低頻信號源、示波器、調(diào)制分析儀、功率計、失真度儀等儀器于一體，可以滿足電臺所有性能指標的測試，體積小、重量輕、可靠性高。與計算機連接構成自動測試系統(tǒng)十分靈活，組建迅速、方便。

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??? 主控計算機帶有GPIB接口板卡，負責整個現(xiàn)場測控系統(tǒng)的控制與監(jiān)視，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲和顯示，并與服務器交互連接到網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。無線電綜合測試儀選用2955B，通過GPIB電纜與計算機相連，接受計算機命令進行測試并傳回數(shù)據(jù)。
??? 適配器用于測試系統(tǒng)與被測電臺的電氣連接，并接受計算機的命令，控制測試儀和電臺之間的信號轉接、切換等。
??? 電臺接口板通過串口與計算機連接，另一端連接到電臺的控制端口和自檢數(shù)據(jù)端口。它的作用有兩個，一方面把計算機送來的數(shù)字信號轉換成能被電臺識別的控制信號，送入電臺以改變電臺的頻率、波道等工作參數(shù)，同時將電臺的工作狀態(tài)信息傳回計算機實現(xiàn)監(jiān)控；另一方面通過程序控制把電臺自檢得到的一些電臺內(nèi)部關鍵點的電壓、電流或溫度數(shù)據(jù)傳給計算機，作為故障診斷的重要信息。
4 系統(tǒng)的軟件設計
4.1? 系統(tǒng)測控軟件的實現(xiàn)
??? 系統(tǒng)測控軟件使用圖形化編程語言LabVIEW開發(fā)平臺編寫。采用模塊化、通用化的設計思想，軟件主要包括主控模塊、系統(tǒng)自檢模塊、性能測試模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、故障診斷模塊、儀器驅(qū)動模塊，模塊之間按層次化結構關聯(lián)起來。如圖3所示。

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??? 主控模塊起到整個軟件調(diào)度、協(xié)調(diào)作用，調(diào)用各個功能模塊實現(xiàn)測控功能。
??? 系統(tǒng)自檢模塊在系統(tǒng)上電后完成硬件資源檢測、系統(tǒng)狀態(tài)檢測。及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，做出提示，以確保系統(tǒng)工作正常。自檢通過后用戶登錄進入系統(tǒng)，然后選擇測試類型，登錄被測設備編號，開始進行測試。
??? 測試管理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)庫的參數(shù)，設置測控設備的工作狀態(tài)，根據(jù)測試需要，確定測試項目，并通過儀器驅(qū)動模塊控制無線電綜合測試儀，完成儀器設置、觸發(fā)和數(shù)據(jù)采集，然后進行數(shù)據(jù)的分析處理并顯示出來。
??? 數(shù)據(jù)管理模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)庫、測試數(shù)據(jù)庫和專家知識庫的數(shù)據(jù)操作和管理。系統(tǒng)參數(shù)庫包括綜合測試儀和電臺等設備在不同測試任務下所需要的參數(shù)，以及在進行被測電臺的診斷時，系統(tǒng)進行必要的初始化所需的參數(shù)。測試數(shù)據(jù)庫存儲實時測得的電臺性能參數(shù)和工作狀態(tài)，以及歷史測試數(shù)據(jù)，作為故障診斷的依據(jù)。專家知識庫存儲電臺標準的性能指標和異常狀態(tài)時的故障信息，作為故障判斷的標準。
??? 故障診斷模塊的功能是對測得的數(shù)據(jù)進行融合、分析，與診斷知識庫中的標準參數(shù)進行對比，判斷電臺的性能狀態(tài)和故障類型。如果是一般的性能偏差，提示用戶進行簡單的調(diào)試，同時給出相應的調(diào)試內(nèi)容、方法和步驟。如果性能偏差比較大，則將測試數(shù)據(jù)結合電臺內(nèi)部自檢測送來的數(shù)據(jù)、專家知識庫的信息進行綜合分析，進而找到發(fā)生故障的可更換模塊，最后提示用戶維修的方法。
4.2?網(wǎng)絡通信功能的實現(xiàn)
??? 遠程測控的主要任務是將測試所得的數(shù)據(jù)結果通過網(wǎng)絡傳送到客戶端" title="客戶端">客戶端，而且客戶端的控制信息和測試指令能夠傳送到遠端的測試服務器，控制現(xiàn)場儀器進行測控，并得到信息反饋。因此網(wǎng)絡通信非常關鍵，是軟件設計的核心。本設計采用DataSocket技術作為客戶端和測試服務器端連接的中間件，基于C/S模式構建網(wǎng)絡化遠程測控平臺。
??? 在C/S模式中, 客戶機向測試服務器發(fā)出連接請求以及測試和控制信息，處于休眠狀態(tài)的服務器收到連接請求后，喚醒服務程序并響應客戶機的請求, 實現(xiàn)特定的控制和測試任務, 并將結果信息返回客戶機。遠程測控的通信流程如圖4所示。實現(xiàn)這個過程的關鍵是請求服務和響應服務，即客戶端遠程控制功能和遠程數(shù)據(jù)采集功能的實現(xiàn)。

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??? 遠程控制功能的實現(xiàn)，就是使客戶端前面板的控件與測試服務器前面板的控件同步，操作客戶端軟件時就像操作遠端測試軟件一樣，進而實現(xiàn)對現(xiàn)場測控設備的遠程控制。這個同步的過程通過DataSocket數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)。本軟件要實現(xiàn)無線電綜合測 試儀和被測電臺工作參數(shù)的控制。每一個參數(shù)使用一個控件，為了節(jié)省URL資源，可以將這些控件放在LabVIEW的一個簇中，然后分別設置客戶端和服務器前面板簇的連接屬性。這時只需要設置一個相同的URL地址和各自的讀寫屬性，這些控件就可以通過網(wǎng)絡同步起來，實現(xiàn)設備工作參數(shù)的遠程控制。
??? 遠程數(shù)據(jù)采集就是把現(xiàn)場測得的電臺性能數(shù)據(jù)傳送到客戶端，數(shù)據(jù)傳輸原理和遠程控制的實現(xiàn)是一樣的，只是改為服務器端的寫操作和客戶端的讀操作，使用dstp數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。在服務器端，儀器測得的電臺性能數(shù)據(jù)通過GPIB接口傳送到工控機，再經(jīng)過DataSocket Write操作將數(shù)據(jù)送到DataSocket Server；在客戶端通過DataSocket Read從DataSocket Server上讀出數(shù)據(jù)。經(jīng)過處理后在前面板上顯示出來。
5 遠程測控示例及結果分析
??? 以電臺發(fā)射功率的遠程測試為例，如圖5所示，分別為測試服務器端和客戶端程序。服務器端主要包括GPIB讀寫程序和DataSocket Write。GPIB RW1.VI子程序負責與測試儀器通信，將發(fā)射功率測試指令寫入儀器，儀器響應此命令將測得的功率值送入計算機。再通過DataSocket Write寫入服務器，地址為dstp://192.168.0.1,即完成功率數(shù)據(jù)的發(fā)布。客戶端通過DataSocket Read從地址dstp://192.168.0.1讀取功率值，經(jīng)過Variant To Data模塊轉換成LabVIEW可以讀取的數(shù)據(jù)，送到前面板控件顯示出來。

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??? 測試的時候客戶機和服務器端都需要安裝并運行DataSocket Server，設置DataSocket 服務器的客戶端允許同時連接個數(shù)、數(shù)據(jù)緩存、訪問權限等。服務器正常工作后，進行初始化，等待客戶端連接。把服務器程序和客戶端程序放在兩個通過網(wǎng)絡連接的計算機上，運行后成功實現(xiàn)了連接，控制命令傳輸可靠，兩端的功率數(shù)據(jù)顯示保持同步。實現(xiàn)了遠程測控的目的。
??? 本系統(tǒng)采用DataSocket技術實現(xiàn)了測控儀器的網(wǎng)絡化，使得處在異地的技術人員能夠遠程控制現(xiàn)場儀器進行測試，并進行故障診斷，給裝備的維修保障提供了一種方便快捷的方法。另外利用GPIB接口的臺式儀器構建現(xiàn)場測試系統(tǒng)，組建靈活方便，節(jié)省成本，使現(xiàn)有儀器資源得到了充分發(fā)揮，具有良好的應用前景。
參考文獻
[1] ?趙大海,周小剛,惠俊軍,等.LabWindows/CVI的虛擬儀器遠程網(wǎng)絡控制系統(tǒng)設計[J]. 火力與指揮控制， 2005,30
?(8)：64-67.
[2] ?王丙坤,孟憲國,胡建旺.基于網(wǎng)絡的電臺自動測試系統(tǒng)[J].微計算機信息，2004，20(8):88-90.
[3] ?陳國順,宋新民,馬峻.網(wǎng)絡化測控技術[M].北京:電子工業(yè)出版社，2006.
[4] ?鄧焱,王磊.LabVIEW7.1測試技術與儀器應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.
[5] ?楊志平,陳德煌,蔣曉松,等.航空電臺通用自動測試系統(tǒng)[J].計算機工程，2003，29(5):160-162.