飞行器综合测控系统中机动式测控检测终端的设

时间:2017-06-18

在飞行器综合测控系统中，分布于远端测控站点的各种测量设备将测量数据实时发送到测控指挥中心，由中心处理系统对所有数据进行存储、显示，同时根据数据综合处理结果，引导测控设备跟踪目标，对飞行目标进行状态判断、实施遥控处理。由于测量设备与测控指挥中心之间距离遥远，通信传输环节复杂，因此每一次测控设备检测都需要沿途通信设备开机配合，耗费大量人力物力。

　　机动式测控检测终端能够模拟测控指挥中心，直接与测量设备进行有线连接，对测量设备和被测目标进行数据接收及遥控处理，这样可以脱离对通信设备和测控指挥中心的依赖进行测控设备检测，节省大量物资消耗和设备检测周期。除此之外，系统也可通过通信设备与测控指挥中心相连，通过重放数据文件模拟设备工作状态，协助通信设备及测控指挥中心进行通信自检，避免测控设备反复加电开机，节约成本，提高检测效率。

　　1、系统组成

　　1.1、系统框图

　　如图 1 所示，系统可实时接收多路测量数据，通过同步串口和 IP 网两种接口接收，遥控指令通过异步串口和 IP 网两种接口收发，数据回放通过上述三种接口与指挥中心进行数据交互。

图 1 机动式测控检测终端信息流程图

　　1.2、硬件支持

　　系统硬件主要包括工控机一台、同步串口卡 2 块、网线一根。其中，工控机采用便携式工业控制计算机，方便携带，适用于机动式测控终端任意转移测控站点的特点。同步串口卡采用 MOXAC502 卡。同步串口卡在安装前需要确定中断号和基址，通过设置每块卡上的跳线来实现。设置跳线，首先要寻找一个系统可用的中断号，有 9 个中断号可供选择。如果系统中用到多块多串口卡，它们的中断号应设置成相同。选择一个基址（占 16KB 空间）没有被扩展内存或其它板卡使用，有 6 种选择。如果系统中用到多块多串口卡，每块板卡必须有自己独立的地址。

　　1.3、软件开发平台

　　系 统 在 Windows 2000 操 作 系 统 支 持 下，利 用 VisualC++6.0 编程语言实现，轨迹显示基于 GIS 平台。

　　2、主要功能

　　2.1、数据通信

　　测控检测终端的数据通信功能主要有以下三项 ：

　　（1）通过同步串口实时接收多路测量数据，并发送引导数据；（2）通过 IP 网实时接收多路测量数据，并发送引导数据 ；（3）通过异步串口收发遥控指令。用户需要同时监测上述数据，所有数据需同屏显示，系统同时提供十进制和十六进制转换功能，同步串口收发数据时钟方向缺省值为发时钟。

　　2.2、轨迹显示

　　地理信息系统（Geographic Infor- mation System, 简称 GIS），是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。轨迹显示基于 GIS 平台，可将实时收到的测量数据在地图上进行逐点定位显示。系统具有以下功能 ：

　　（1）地图编辑 ：地图编辑旨在通过扫描地图（BMP）获得矢量地图 ( 自定义格式 )，首先在扫描地图上确定基准点，根据基准点计算出扫描地图上每点的经纬度，这样就可在扫描地图的背景上，描绘出矢量地图，矢量地图保存在地图文件中。

　　（2）地图相关信息显示 ；

　　（3）地图显示 ：能够显示扫描地图和矢量地图。可对矢量图地图能够进行放大、缩小、平移等操作。能够全屏显示。

　　（4）显示比例尺 ：地图严格按照比例尺进行缩放。比例尺的显示要显眼精确，不可因屏幕分辨率和缩放比例的改变而出现偏差。

　　（5）漫游地图 ：能够自动锁定指定的目标，使指定的目标在地图上始终可见。此时地图进行平移漫游。

　　（6）航迹显示和存储功能 ：能显示动态目标的航行轨迹，并能将轨迹矢量图保存。

　　（7）地标点检索和查询功能 ：输入要查找的地点合法名称，数据库完成相关搜索，并把相应的地理信息显示出来。

　　2.3、数据回放

　　数据回放功能是通过读取数据文件来实现的。系统从数据文件中逐帧读取数据并输出到测控指挥中心，用以模拟工作状态的测量设备，供通信系统及测控指挥中心进行通信检测。数据回放的同时，系统根据读取的数据描绘轨迹并显示当前数据内容。

　　2.4、数据存储

　　数据存储为二进制文件，提供二进制到十进制和十六进制格式转换功能，便于事后数据分析。

　　3、主要编程方法

　　3.1、串口通信

　　系统通过 MOXA 公司提供的 API 函数调用来实现串口通信。由于需要接收四路同步数据，系统采用了 2 块 C502 卡，共四个端口，端口号为 0 ～ 3。系统采用了工控机提供的两个异步串口，端口号分别为 0 和 1。通过对 API 函数的调用即可实现同步串口和异步串口数据的收发功能。

　　3.2、网络通信

　　套接字（SOCKET）是一种网络编程接口，它是对通信端点的一种抽象，提供了一种发送和接收数据的机制。为了简化 WinSock网络编程，使用户专注于应用程序算法的设计，Microsoft 的基本类库（Microsoft Foundation Class 或 MFC）提供了两个用于WinSock 编程的类 :CAsyncSocket 类和 CSocket 类。CSocket 类是从 CAsyncSocket 类派生而来的，它提供了高一级的抽象处理套接字通信。系统采用三种网络通信方式 ：组播、广播、点播。在数据接收时采用组播，数据发送时，部分采用广播，部分采用点播。

　　3.3、多线程及同步

　　每一个应用程序可以包含多个线程，也就是说每个进程可以同时完成多个任务。CPU 分配的基本单元是线程，线程的多少直接影响进程的执行性能。一个进程可以通过创建多线程来占用更多的 CPU 时间片。多线程可以弥补顺序执行的缺点，提高执行性能、增加吞吐量和提高相应能力。多线程编程必须涉及到线程的同步问题，当多个线程试图同时操作同一共享资源时，可能引发冲突。

　　在同步串口通信中，系统实时接收测量数据的同时，也向测量设备发送引导数据，因为数据接收和发送是各自独立的线程，所以对同一端口进行数据收发时，必须解决线程同步问题，否则系统会中途停止运行。

　　3.4、定时器

　　在同步数据收发和界面数据显示时需要用到定时器。定时功能的实现方法有很多，在实时条件下，常用的有以下几种 ：WINDOWS 系统定时器、多媒体定时器、利用外部硬件的定时器。经过比较，实时定时效果最好的是利用时码板提供定时功能，多媒体定时器次之，最差的是 WINDOWS 系统定时器。由于便携式工控机主板插槽有限，无法再添加时码板，检测终端主要用来检测数据质量，对时延没有严格要求，因此系统采用了多媒体定时器。

　　4、结束语

　　机动式测控检测终端体积小，应用灵活，便于功能扩展。在测控系统通信联调过程中提高了工作效率，缩短了调试周期。在测控试验过程中，如实地反映了通信状况和数据质量，尤其在动态试验中实时描绘了被测物体的运动轨迹，为指挥员决策提供了可靠依据。

　　参考文献
　　[1] 吴信才 . 地理信息系统设计与实现 . 电子工业出版社 . 北京 ：2002.
　　[2]C502 Dual-Port Sync Bord User’s Manual.Moxa Technologies Co.,Ltd.
　　[3]C114 Dual-Port Asyn Bord User’s Manual.Moxa Technologies Co.,Ltd.

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