圖1 面向監(jiān)控的仿真系統(tǒng)的組成

　　3監(jiān)控仿真系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)

　　測控站主要的測控設(shè)備與部件有天線控制單元（ACU），跟蹤接收機（TRK）、低噪聲放大器（LNA）、下行變頻器（DC）、上行變頻器（UC）、高功率放大器（HPA）、基帶系統(tǒng)（BBE）以及波導(dǎo)開關(guān)、遠程加電開關(guān)、中頻開關(guān)矩陣等[2]。這些設(shè)備也是監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象，作為面向監(jiān)控的仿真系統(tǒng)必須為這些設(shè)備定義仿真接口。

　　根據(jù)仿真對象的接口不同，仿真對象運行在若干計算機上。在計算機硬件資源不沖突的情況下，若干個仿真對象可以運行在1臺計算機上。如在多串口卡的支持下，具有串行接口的幾個設(shè)備的仿真程序可以運行在同一臺計算機上。對于網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，可以通過IP地址復(fù)用來運行多個網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的仿真程序。

　　各仿真設(shè)備在仿真控制計算機的統(tǒng)一控制下，協(xié)調(diào)一致地完成仿真功能。

　　仿真系統(tǒng)主要提供以下功能：

　　n 仿真對象的基本參數(shù)模擬；

　　n 故障模擬；

　　n 提供對仿真過程控制。

　　仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，底層支持為接口協(xié)議、組態(tài)顯示、通信接口，在此基礎(chǔ)上，建立各個設(shè)備的仿真對象，有條件的可以使用實物。通過故障模式，可以控制仿真對象的狀態(tài),模擬各種故障；通過交互界面，可以人為地改變設(shè)備的運行參數(shù)；仿真控制提供對設(shè)備仿真過程的介入和干預(yù)，控制系統(tǒng)的運行。

　　在仿真系統(tǒng)中實現(xiàn)仿真對象的創(chuàng)建、以及通信接口、控制協(xié)議和人機交互接口的定義。

　　對象生成：根據(jù)需要，創(chuàng)建仿真對象，定義對象的類型、協(xié)議、物理接口地址、參數(shù)及其數(shù)值范圍、顯示方式等。

　　通信接口：根據(jù)接口定義，完成仿真設(shè)備各種接口的數(shù)據(jù)收發(fā)，定義接口類型、接口參數(shù)和其他的接口約定。

圖2 仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)示意圖

　　控制協(xié)議：定義各對象的接口數(shù)據(jù)定義，參數(shù)個數(shù)，參數(shù)的量綱、量程。實現(xiàn)上采用動態(tài)庫的方法，或者組件庫，處理不同的控制接口協(xié)議。

　　人機接口：顯示各對象的參數(shù)與狀態(tài)，提供用戶人為修改對象參數(shù)和狀態(tài)的方法，通常是提供對話框來修改設(shè)備參數(shù)。

　　仿真控制：為了測試和調(diào)試的需要，在仿真控制計算機上，發(fā)送仿真控制命令，啟動設(shè)備的運行，統(tǒng)一設(shè)備間的定時和節(jié)拍，使系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致。

　　4 關(guān)鍵技術(shù)
　　
　　由于系統(tǒng)中的設(shè)備很多，其接口協(xié)議、硬件接口也不一定相同，如果采用針對單個設(shè)備逐個編寫仿真程序，設(shè)備仿真的工作量很大，會造成系統(tǒng)龐大，使得系統(tǒng)修改和維護困難，不利于系統(tǒng)的復(fù)用，因此在本系統(tǒng)中采用類似組態(tài)的方法，分解設(shè)備的各方面屬性，通過配置數(shù)據(jù)定義仿真設(shè)備，這就是組態(tài)化仿真模型。

　　組態(tài)化仿真模型就是在仿真設(shè)計中，對于繁多的仿真對象，采用統(tǒng)一定義的組態(tài)化仿真對象模型，把仿真對象定義為具有若干屬性的類。在仿真設(shè)備類中，定義設(shè)備的接口、數(shù)據(jù)處理方法（通信協(xié)議）、校驗方法等方法和屬性。對于網(wǎng)絡(luò)接口，可以定義其網(wǎng)絡(luò)地址、數(shù)據(jù)接收端口和發(fā)送端口。對于串行口，定義其幀頭、幀尾標(biāo)記等。這樣靈活的定義，可以使仿真對象適應(yīng)各種不同的應(yīng)用環(huán)境。

　　顯示組態(tài)：為仿真對象定義其參數(shù)，并確定在人機界面上的顯示屬性，主要顯示方式有字符、圖形、列表等[3]。

　　校驗方式：對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，在傳輸中已經(jīng)考慮了校驗。對于串行數(shù)據(jù)，仿真程序需要自己處理幀校驗。通常要定義校驗字的生成和驗證方法，校驗算法有CRC、奇偶校驗等，還要區(qū)分校驗的位數(shù)，有的是字節(jié)校驗，有的是字校驗。

　　查詢方式：仿真對象的數(shù)據(jù)上報，有的采用查詢/應(yīng)答方式，有的采用定時上報，時間隔可以改變。

　　對于設(shè)備的監(jiān)控協(xié)議，構(gòu)造協(xié)議處理庫，然后對仿真對象指定與其對應(yīng)的協(xié)議。

　　故障模式：為了測試監(jiān)控系統(tǒng)，分析監(jiān)控系統(tǒng)的處理能力，通過分析測控設(shè)備的故障模式，人為改變設(shè)備的狀態(tài)或參數(shù),如設(shè)備的故障、低限告警、高限告警、矛盾的狀態(tài)等。

　　通過組態(tài)定義，可以很方便地把復(fù)雜的設(shè)備分解為各個方面，通過化整為零，復(fù)用所定義的數(shù)據(jù)處理、顯示、控制等各個側(cè)面。

　　這樣，通過對仿真對象各個屬性的分解與組合，可以產(chǎn)生各種類型的仿真對象。把對象定義作為配置數(shù)據(jù)存儲起來，形成仿真配置文件。仿真處理程序依照配置文件生成相應(yīng)的仿真對象，在仿真控制程序的統(tǒng)一調(diào)度下，完成測控設(shè)備仿真。同時，運行監(jiān)控系統(tǒng)，通過仿真系統(tǒng)改變設(shè)備的狀態(tài)，在監(jiān)控系統(tǒng)上可以得到顯示，通過監(jiān)控系統(tǒng)改變設(shè)備的參數(shù)，則仿真設(shè)備接收后，修改設(shè)備參數(shù)，并把數(shù)據(jù)上報到監(jiān)控系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)還可以人為地設(shè)置一些異常的設(shè)備狀態(tài)，超限或臨界的參數(shù)，來檢查監(jiān)控系統(tǒng)的處理邏輯的正確性。

　　在仿真環(huán)境下，通過在監(jiān)控系統(tǒng)中進行操作，通過仿真系統(tǒng)模擬設(shè)備的執(zhí)行，監(jiān)控系統(tǒng)顯示操作的執(zhí)行結(jié)果。這樣在不影響實際設(shè)備正常運行的情況下，進行全站設(shè)備的操作培訓(xùn)，降低培訓(xùn)成本，減小設(shè)備操作的風(fēng)險。

　　5 結(jié)論

　　通過組態(tài)的方法構(gòu)造測控設(shè)備仿真系統(tǒng)，為監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試、測試提供了靈活的環(huán)境，也為監(jiān)控系統(tǒng)的培訓(xùn)提供了一個方便、實用的操作、演示培訓(xùn)平臺。

　　該系統(tǒng)的創(chuàng)新之處在于把組態(tài)化的設(shè)備仿真技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)的研制、開發(fā)和培訓(xùn)，可以及早測試和檢查，提高開發(fā)效率，有助于提高系統(tǒng)的可靠性，降低建造成本和培訓(xùn)成本。