遥测系统方法

在应用中，遥控系统和遥测系统除分别用于对各种运动或固定的物体进行遥控或遥测外，还经常集成为一个统一的遥控遥测系统。在这个统一的系统中，遥测分系统获取被测控对象的工作状态参数，作为遥控分系统对其进行管理和控制的重要依据；遥控的效果再由遥测分系统反馈到测控中心作为下次遥控的参考。下面通过测控系统来看遥控和遥测的工作原理。

测控系统由遥测分系统、测控中心和遥控分系统三部分组成。遥测分系统包括传感器、遥测数据传输设备和遥测终端，遥控分系统包括指令产生器、指令传输设备、指令检出器和执行机构，测控中心主要是操作员和或计算机。测控对象可以是运动中的卫星、飞船、飞机、飞艇、车辆和舰只等物体，也可以是电力网、输油送气的管线和水库等固定的设施。

传感器负责规定参量的采集和转换，它因需测量的参量而异，需测量的参量随测控对象的情况而不同。传感器通常包括敏感元件和转换元件两部分，敏感元件感受规定的参量，转换元件将敏感元件感受的参量按一定规律转换成符合传输系统输入端要求的信号。一个测控系统通常含有若干个传感器。

传输系统分有线电和无线电两类。有线电传输系统以电线、电缆或光缆为传输媒质，具有抗干扰性强、保密性好的优点，但机动性差、远距离使用成本较高。无线电传输系统利用在大气层或自由空间中传播的电磁波传送信息，具有灵活、机动的特点，但易受干扰、保密性较差，主要用于活动目标间、固定测控站与活动目标间以及远距离传送信息。无线电遥控遥测系统中，传输遥控指令和遥测数据的设备主要有发端的多路复用调制器、发射机、发射天线和收端的接收天线、接收机、分路解调器。

遥测终端有显示、记录和处理设备，它对接收到的信号进行显示、记录和分析处理，得到测控对象的状态及参量变化数据，作为测控中心了解被控对象状况和控制效果，优化管理与控制的重要依据。

指令产生器主要包括变换器和编码器。变换器的作用是把操纵员或计算机的命令变换为指令信号，编码器的作用是产生各种控制指令，并根据变换器送来的指令信号选择相应的控制指令由指令传输设备送往被测控端。指令检出器主要包括解码器和指令判决器。解码器的功能是对指令传输设备输出的控制指令进行解码识别；指令判决器主要用于对控制指令进行抗干扰判决和保密判决。

无线电遥控遥测系统工作时，传感器中的敏感元件感受规定的被测控对象有关参量，转换元件按一定规律将此参量转换成符合传输设备输入端要求的信号；遥测数据传输设备运用频分、时分或码分多路信息传输技术对传感器输出信号进行处理、综合，然后将其调制到载波上发往测控端；测控端对接收到的综合信号进行解调、分路，恢复出各路原始信号送入遥测终端；遥测终端设备对这些信号进行记录、显示和分析处理，向测控中心送去测控对象的状态及参量变化信息。测控中心的操纵员和计算机根据遥测终端提供的被控对象相关参数及其变化数据，结合控制的需要，产生相应的命令送往指令产生器。指令产生器中的变换器将此命令变换为指令信号，去选择编码器产生的相应控制指令，然后由指令传输设备将此控制指令传送到被测控端；被测控端的指令检出器对收到的控制指令进行解码识别、抗干扰判决和保密判决，然后将得到的命令送到执行机构变换为控制执行元件的信号，使执行元件产生相应的动作对测控对象和或传感器工作进行控制与管理。

虽然现有的无线遥测系统已经有了很大的发展，并逐步被应用到工农业的各个领域中去。但是这些系统一些功能的实现上仍具有明显的缺陷：

无线遥测系统实时性和精确性差

用现有的无线遥控测试设备组成的系统进行多目标测量和控制时，由于无线传输中的干扰及有限的无线资源，系统只能传输极少数的遥测信息和控制信息。这会影响系统工作的实时性和精确性。

无线遥测系统无线遥控测试系统的价格问题尤为突出

对于多目标的遥控测试系统，很大一部分的要求来自于民用方面，如导航、石油/液化气管道测量、地震监测、医院监护、工厂远距数据采集等民用方面都提出了很大的要求。对于民用，若不考虑价格，就意味着丢掉市场。因此，从整体设计开始，就得从方案、采用的技术、器件、工艺等方面考虑价格问题。

无线遥测系统系统安全性需要提高

无线遥控侧试系统由于其通信信道不像有线通信那样是封闭的，因此它比较容易被侵入或攻击。如何保证其网络的安全性无疑也是当今网络通信发展的一门重要课题。

无线遥测系统本地化差

同国外系统相比，大部分国产通用系统主要是模仿国外系统开发的，虽然部分系统已经汉化，但是中国市场中某些行业规范，他们很难满足。而且人力资源以及资金限制使得它们可能在很长时间内只能维持对现有系统功能的维护和补充。

实时遥测概述

基本型实时计算机遥测数据系统,是为满足我国直到21世纪初各类新型战略战术武器、空间运载系统及载人空间飞行系统的遥测需求,而研制的新一代通用遥测地面实时数据处理系统。

该系统是可以按用户要求配置的系列化遥测地面设备,它采用集成式、系列化产品设计,功能可配置、可裁剪和可扩充,向上向后兼容;采用开放式设计、标准化接口,利用相互支拼、系统互连。数据解调采集部分采用功滋模块化设计,兼容多种体制遥测数据实时采集,适应广泛的遥测应用系统采用数据流体系结构,实现多个遥侧数据流并行输入、实时并行遥测数据处理和输出。采用优化分配和处理负荷的溢出判别等技术,实现多处理器实时处理任务的自动分配和加载。系统采用多窗口图形工作站、高速实时记录设备、标准网络接口、数据通信接口,以及多种模拟方式、数字方式遥测数据输出通道,为用户提供全面、直观、快捷、灵活的实时遥测数据服务。

实时遥测系统体系结构

1.分布式实时遥测数据处理系统

基本型实时遥测数据系统,采用分布式并行处理机制实现遥测数据的实时管理。系统由两部分组成(如图1):一部分是遥测实时数据采集管理系统(简称遥测前端),这是基于数据流体系结构的遥测专用实时计算机系统;另一部分是由各类通用计算机构成的遥测应用工作站。遥测前端系统实现多数据流的同步解调、信道解码、数据实时存储、记录、处理、输出和分发等功能。遥测应用工作站通过标准局域网与遥测前端连接,完成部分遥测数据或某一类应用遥测数据的实时显示、处理、通讯以及事后遥测参数的处理。

遥测前端系统与遥测应用工作站的配置数目,可依系统规模灵活配置。从单数据流遥测前端加单一遥测工作站的双节点网络系统,到多遥测前端加多工作站的多节点分部式网络系统。遥测前端与遥测工作站之间采用标准以太网连接,采用TCPI/P网络传输协议,以支持异种机之间的网络互连。实时状态下遥测前端将从获取的遥测数据中选择需传送的数据,组成发送信息包,定时通过网络广播式发送,各遥测工作站接收信息包后,对各自需要的遥测数据信息包进行处理和显示。基于该分布式网络系统平台,可以构成采用CCSDS分包遥测协议的分布式实时遥测数据处理系统。

2.数据流体系结构的遥测实时数据系统

在遥测系统中采用数据流体系结构是美国Lroal公司于08年代初在DFL-100的设计中首先提出的。之所以采用数据流体系结构来构造专用遥测计算机系统,是出于对遥测数据实时处理过程如下特点的考虑:

a.遥测数据的定时性与周期性.数字化遥测系统中,任一遥测参数的采集均是以一定周期定时采样的,定时关系不依赖地面遥测计算机系统,而由飞行器测量采集系统决定.因此要求地面遥测系统严格遵循这一定时关系,才能准确恢复被测量参数。

b.多数据流、多参数遥测数据的异步性.在多数据流遥测、嵌入式遥测与多参数遥测中,各遥测参数的采样周期不可能是完全一致的,各参数的定时关系是异步的,从而要求遥测系统对各遥测参数的实时处理过程是异步的,即独立于接收的遥测数据。

c.遥测数据处理形式的多样性这有两个方面的含义一是遥测参数的种类多种多样,决定了各遥测参数操作方法、处理方法和输出方法各不相同;因而基于阵列处理机或向量处理机,采用规则算法实现对数据块的并行操作,不适应遥测数据处理过程的需求。另一方面对遥测参数多种处理、输出方式的要求,如显示、记录仪实时记录、实时处理和实时通讯传输等,要求遥测系统具备分布式并行处理的能力。

d.实时多数据流遥测的支持。系统并行操作部件与并行输出通道支持多数据流的实时处理,多数据流遥测数据可共享系统处理设备和输出通道.这对于基于通用计算机实现的“指令流体系结构”遥测系统很难实现。

e.遥测数据处理的数据结构简单。尽管当高速实时多路遥测数据进入处理系统,各遥测参数的处理过程具有多样性,但就每个参数处理过程本身,一般并不复杂,不存在复杂的数据结构,这也是适应数据流结构的重要特点。