機(jī)動式測控檢測終端的設(shè)計與實現(xiàn)

劉 捷，葛 萍

（91550部隊）

機(jī)動式測控檢測終端的設(shè)計與實現(xiàn)

劉 捷，葛 萍

（91550部隊）

機(jī)動式測控檢測終端主要用于對測控設(shè)備的通信數(shù)據(jù)檢測，其主要功能是實時監(jiān)測來自測控設(shè)備的多路測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)測量結(jié)果實時描繪被測目標(biāo)的運動軌跡，同時對被測目標(biāo)發(fā)出遙控指令，通過數(shù)據(jù)比對和回令比對檢測測控設(shè)備功能是否正常。本文主要介紹了該終端的方案設(shè)計與實現(xiàn)途徑。

測控設(shè)備；同步 異步 UDP；多線程

0　引言

在飛行器綜合測控系統(tǒng)中，分布于遠(yuǎn)端測控站點的各種測量設(shè)備將測量數(shù)據(jù)實時發(fā)送到測控指揮中心，由中心處理系統(tǒng)對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示，同時根據(jù)數(shù)據(jù)綜合處理結(jié)果，引導(dǎo)測控設(shè)備跟蹤目標(biāo)，對飛行目標(biāo)進(jìn)行狀態(tài)判斷、實施遙控處理。由于測量設(shè)備與測控指揮中心之間距離遙遠(yuǎn)，通信傳輸環(huán)節(jié)復(fù)雜，因此每一次測控設(shè)備檢測都需要沿途通信設(shè)備開機(jī)配合，耗費大量人力物力。

機(jī)動式測控檢測終端能夠模擬測控指揮中心，直接與測量設(shè)備進(jìn)行有線連接，對測量設(shè)備和被測目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收及遙控處理，這樣可以脫離對通信設(shè)備和測控指揮中心的依賴進(jìn)行測控設(shè)備檢測，節(jié)省大量物資消耗和設(shè)備檢測周期。除此之外，系統(tǒng)也可通過通信設(shè)備與測控指揮中心相連，通過重放數(shù)據(jù)文件模擬設(shè)備工作狀態(tài)，協(xié)助通信設(shè)備及測控指揮中心進(jìn)行通信自檢，避免測控設(shè)備反復(fù)加電開機(jī)，節(jié)約成本，提高檢測效率。

1　系統(tǒng)組成

圖1　機(jī)動式測控檢測終端信息流程圖

1.1系統(tǒng)框圖

如圖1所示，系統(tǒng)可實時接收多路測量數(shù)據(jù)，通過同步串口和IP網(wǎng)兩種接口接收，遙控指令通過異步串口和IP網(wǎng)兩種接口收發(fā)，數(shù)據(jù)回放通過上述三種接口與指揮中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

1.2硬件支持

系統(tǒng)硬件主要包括工控機(jī)一臺、同步串口卡2塊、網(wǎng)線一根。其中，工控機(jī)采用便攜式工業(yè)控制計算機(jī)，方便攜帶，適用于機(jī)動式測控終端任意轉(zhuǎn)移測控站點的特點。同步串口卡采用MOXA C502卡。同步串口卡在安裝前需要確定中斷號和基址，通過設(shè)置每塊卡上的跳線來實現(xiàn)。設(shè)置跳線，首先要尋找一個系統(tǒng)可用的中斷號，有9個中斷號可供選擇。如果系統(tǒng)中用到多塊多串口卡，它們的中斷號應(yīng)設(shè)置成相同。選擇一個基址（占16KB空間）沒有被擴(kuò)展內(nèi)存或其它板卡使用，有6種選擇。如果系統(tǒng)中用到多塊多串口卡，每塊板卡必須有自己獨立的地址。

1.3軟件開發(fā)平臺

系統(tǒng)在Windows 2000操作系統(tǒng)支持下，利用VisualC++6.0編程語言實現(xiàn)，軌跡顯示基于GIS平臺。

2　主要功能

2.1數(shù)據(jù)通信

測控檢測終端的數(shù)據(jù)通信功能主要有以下三項：

（1）通過同步串口實時接收多路測量數(shù)據(jù)，并發(fā)送引導(dǎo)數(shù)據(jù)；

（2）通過IP網(wǎng)實時接收多路測量數(shù)據(jù)，并發(fā)送引導(dǎo)數(shù)據(jù)；

（3）通過異步串口收發(fā)遙控指令。

用戶需要同時監(jiān)測上述數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)需同屏顯示，系統(tǒng)同時提供十進(jìn)制和十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換功能，同步串口收發(fā)數(shù)據(jù)時鐘方向缺省值為發(fā)時鐘。

2.2軌跡顯示

地理信息系統(tǒng)（Geographic Infor-mation System，簡稱GIS），是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機(jī)系統(tǒng)。軌跡顯示基于GIS平臺，可將實時收到的測量數(shù)據(jù)在地圖上進(jìn)行逐點定位顯示。系統(tǒng)具有以下功能：

（1）地圖編輯：地圖編輯旨在通過掃描地圖（BMP）獲得矢量地圖（自定義格式），首先在掃描地圖上確定基準(zhǔn)點，根據(jù)基準(zhǔn)點計算出掃描地圖上每點的經(jīng)緯度，這樣就可在掃描地圖的背景上，描繪出矢量地圖，矢量地圖保存在地圖文件中。

（2）地圖相關(guān)信息顯示；

（3）地圖顯示：能夠顯示掃描地圖和矢量地圖?？蓪κ噶繄D地圖能夠進(jìn)行放大、縮小、平移等操作。能夠全屏顯示。

（4）顯示比例尺：地圖嚴(yán)格按照比例尺進(jìn)行縮放。比例尺的顯示要顯眼精確，不可因屏幕分辨率和縮放比例的改變而出現(xiàn)偏差。

（5）漫游地圖：能夠自動鎖定指定的目標(biāo)，使指定的目標(biāo)在地圖上始終可見。此時地圖進(jìn)行平移漫游。

（6）航跡顯示和存儲功能：能顯示動態(tài)目標(biāo)的航行軌跡，并能將軌跡矢量圖保存。

（7）地標(biāo)點檢索和查詢功能：輸入要查找的地點合法名稱，數(shù)據(jù)庫完成相關(guān)搜索，并把相應(yīng)的地理信息顯示出來。

2.3數(shù)據(jù)回放

數(shù)據(jù)回放功能是通過讀取數(shù)據(jù)文件來實現(xiàn)的。系統(tǒng)從數(shù)據(jù)文件中逐幀讀取數(shù)據(jù)并輸出到測控指揮中心，用以模擬工作狀態(tài)的測量設(shè)備，供通信系統(tǒng)及測控指揮中心進(jìn)行通信檢測。數(shù)據(jù)回放的同時，系統(tǒng)根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)描繪軌跡并顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)內(nèi)容。

2.4數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)存儲為二進(jìn)制文件，提供二進(jìn)制到十進(jìn)制和十六進(jìn)制格式轉(zhuǎn)換功能，便于事后數(shù)據(jù)分析。

3　主要編程方法

3.1串口通信

系統(tǒng)通過MOXA 公司提供的API函數(shù)調(diào)用來實現(xiàn)串口通信。由于需要接收四路同步數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用了2塊C502卡，共四個端口，端口號為0～3。系統(tǒng)采用了工控機(jī)提供的兩個異步串口，端口號分別為0和1。通過對API函數(shù)的調(diào)用即可實現(xiàn)同步串口和異步串口數(shù)據(jù)的收發(fā)功能。

3.2網(wǎng)絡(luò)通信

套接字（SOCKET）是一種網(wǎng)絡(luò)編程接口，它是對通信端點的一種抽象，提供了一種發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的機(jī)制。為了簡化WinSock網(wǎng)絡(luò)編程，使用戶專注于應(yīng)用程序算法的設(shè)計，Microsoft的基本類庫（Microsoft Foundation Class或MFC）提供了兩個用于WinSock編程的類：CAsyncSocket類和CSocket類。CSocket類是從CAsyncSocket類派生而來的，它提供了高一級的抽象處理套接字通信。

系統(tǒng)采用三種網(wǎng)絡(luò)通信方式：組播、廣播、點播。在數(shù)據(jù)接收時采用組播，數(shù)據(jù)發(fā)送時，部分采用廣播，部分采用點播。

3.3多線程及同步

每一個應(yīng)用程序可以包含多個線程，也就是說每個進(jìn)程可以同時完成多個任務(wù)。CPU分配的基本單元是線程，線程的多少直接影響進(jìn)程的執(zhí)行性能。一個進(jìn)程可以通過創(chuàng)建多線程來占用更多的CPU時間片。多線程可以彌補(bǔ)順序執(zhí)行的缺點，提高執(zhí)行性能、增加吞吐量和提高相應(yīng)能力。多線程編程必須涉及到線程的同步問題，當(dāng)多個線程試圖同時操作同一共享資源時，可能引發(fā)沖突。

在同步串口通信中，系統(tǒng)實時接收測量數(shù)據(jù)的同時，也向測量設(shè)備發(fā)送引導(dǎo)數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)接收和發(fā)送是各自獨立的線程，所以對同一端口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)時，必須解決線程同步問題，否則系統(tǒng)會中途停止運行。系統(tǒng)采用互斥量的方法來解決這個問題，相關(guān)代碼如下：

if（ slock.Lock（））HdlcSendT0. SendData（（char）&SendT0，T0len）；//數(shù)據(jù)發(fā)送

slock.Unlock（）；

…

if（slock.Lock（））

｛retgps=GpsHdlcRev.ReceiveData（（char *）&datagps，gpslen）； ｝//數(shù)據(jù)接收

slock.Unlock（）；

…

3.4定時器

在同步數(shù)據(jù)收發(fā)和界面數(shù)據(jù)顯示時需要用到定時器。定時功能的實現(xiàn)方法有很多，在實時條件下，常用的有以下幾種：WINDOWS系統(tǒng)定時器、多媒體定時器、利用外部硬件的定時器。經(jīng)過比較，實時定時效果最好的是利用時碼板提供定時功能，多媒體定時器次之，最差的是WINDOWS系統(tǒng)定時器。由于便攜式工控機(jī)主板插槽有限，無法再添加時碼板，檢測終端主要用來檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量，對時延沒有嚴(yán)格要求，因此系統(tǒng)采用了多媒體定時器。

4　結(jié)束語

機(jī)動式測控檢測終端體積小，應(yīng)用靈活，便于功能擴(kuò)展。在測控系統(tǒng)通信聯(lián)調(diào)過程中提高了工作效率，縮短了調(diào)試周期。在測控試驗過程中，如實地反映了通信狀況和數(shù)據(jù)質(zhì)量，尤其在動態(tài)試驗中實時描繪了被測物體的運動軌跡，為指揮員決策提供了可靠依據(jù)。

［1］吳信才.地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).電子工業(yè)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.

Design and implementation of mobile measurement and control terminal

Liu Jie，Ge Ping
（91550 forces）

Mobile inspecting terminal is mainly used for data communication detection of TT & C equipment，its main function is a multi-channel measurement data from real-time monitoring and control equipment，and according to the results of the measurements depicted in real time the trajectory of an object to be measured，also of the measured target issued the remote control command，through the data comparison and to make comparison inspection equipment for measurement and control function is normal.This paper mainly introduces the design and implementation of the terminal.

Measurement and control equipment；synchronous asynchronous UDP；multi thread