CN1067756A - 单边带远程无线电遥控遥测设备 - Google Patents

单边带远程无线电遥控遥测设备 Download PDF

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CN1067756A
CN1067756A CN 91106146 CN91106146A CN1067756A CN 1067756 A CN1067756 A CN 1067756A CN 91106146 CN91106146 CN 91106146 CN 91106146 A CN91106146 A CN 91106146A CN 1067756 A CN1067756 A CN 1067756A
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于贵荣
单宝印
赵伟
夏志忠
许帮南
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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Abstract

本发明提供一种单边带远程无线电遥控遥测设 备,其结构由计算机、发送接收器、接口电路、通讯控 制器、单边带电台、甚高频无线电收发机、容错机、灯 器、柴油发电机组、无线电指向标、雾号等所组成。整 个系统采用Gold平衡伪随机序列作为信道编码,其 系统误码率优于10,在短波衰落信道中传输速率达 到300bit/秒,本发明解决了无线电遥控遥测远距离 控制问题,可自动调整系统传输速率,实现传输时间 与可靠性的互换。

Description

本发明所述的单边带远程无线电遥控遥测设备是一种由中心控制机实现对远程工作设备进行定时遥测、定时遥信、随机遥测、随机遥信、遥控报警、故障检测及信道自动监测的一种新型设备。
目前在无线电遥控遥测技术领域中主要存在两大问题:(a)监控监测的作用距离近,即根据科技项目查新报告可知,当前在无线电遥控遥测的航标系统内,都采用超短波波段(VHF或UHF),这样就使系统的作用距离保持在50公里以内,如果进行远程监控监测就必须在中间加上中转站或代呼中心。在遇到中间跨海距离超过50公里的海岛上就无法实现,同时即使加了中继站也会使系统设备复杂、增加成本,而且也会产生系统性能和指标变坏的问题。(b)传输可靠性低,即在无线电信道中传输监控监测数据及计算数据,最大的问题是传输可靠性,这是因为在无线信道中存在着电波衰落和各种工业干扰、天电干扰的问题。另外在目前的灯塔航标监控系统中,不论国内、国外的系统在功能上都是单纯的对系统内设备进行控制和测量而不具有可传输计算机数据、中低速电传及手写汉字、英文输入的综合业务功能。因此对目前的无线电遥控遥测设备进行改进设计,以提高其工作性能是十分必要。
鉴于上述现有技术中存在的问题,本发明的目的是设计一种结构新颖、性能先进、控制可靠、遥测准确并具有综合业务功能的新型单边带远程无线电遥控遥测设备。本发明根据国内外已有系统所存在的问题和现代技术发展的方向解决了无线电遥控遥测远距离控制的问题,一般作用距离可达2000公里左右,并传输可靠性大大增强,其系统误码率达到了优于10的高水平。本发明功能齐全,不但可以传输灯塔航标的工作状态和参数,而且还可以进行话音通信、对话方式通信传输(用手写方式进行汉字输入)及信道自动监测功能。本发明除可应用于航测系统外,还可以应用到一切需要远距离无线遥控遥测、数据通信的系统中。因此本发明具有功能多样、适应范围广、并可自动调整系统传输速率,以实现传输时间与可靠性的互换。综上所述可知,本发明的奇特功能必将在科技与生产中得到更广泛的应用。
本发明提供一种单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征如附图所示,由计算机控制,并通过计算机的串行接口与发送接收器相连接,其输出接口与单边带电台的接收口、发送口、接地口相连接。其控制口同通讯控制器一端的控制输入口相连接。通讯控制器另一端的控制输入口和接地口同计算机的串行接口相连接。发送接收器由调制解调器、编码器、译码器、信道监视器所组成。整个系统采用Gold平衡伪随机序列作为信道编码,其系统误码率优于10,在短波衰落信道中传输速率达到300bit/秒。本发明所述的Gold平衡伪随机序列是一种采用ARQ差错控制方式、三重时间、五重时间分集技术及具有抗衰落特性的伪随机序列,其系统误码率优于10。
本发明所述的单边带远程监测网的数据网具有信道监测功能,其自适应系统的可改变传输速率分别为75、110、300bit/秒。本发明所述的计算机控制分远程控制、中程控制和工作控制。其远程控制由中央监控机通过接口电路与通信控制口一端相连接,通信控制口的另一端与单边带电台相连接。其中程控制由中央控制机、通过输出串行接口和调制解调器及通信控制器分别接有单边带电台和甚高频无线电收发机。工作控制由容错机通过可编程控制器对灯器、柴油机发电机组、无线电指向标、雾号等进行控制。容错机的工作指令通过VHF电台对中程VHF电台指示接收后通过接口电路、调制解调器、通信控制器相连接。实现VHF电台与中程控制系统中VHF电台相对应通讯。中程控制系统中单边带电台直接与远程控制系统中SSB电台相对应通讯。本发明所述的工作控制系统中的容错机由微型计算机控制、通过接口电路同安装在控制板上的控制器相连接。控制器输出接口同公共储存器相连接,即形成一个完整的下位机,实现把末端的信息传给上位机即中央控制机。同时也把上位机的命令下达给末端机,完成信息的中转、解释和编码、译码,从而对所控工作设备进行定时遥测、定时遥信、随机遥测、随机遥信、遥控报警、故障检测及信道自动监测。本发明所述的控制器由分频器、再启动电路、重构电路、同步通讯口和报警器所组成。实现对受到瞬时干扰的计算机实行再启动,对出现永久故障的计算机机构、对系统出现故障自动报警。本发明所的公共存贮器由多路选通开关即多路分配器、公共存贮装置、优先权控制逻辑电路所组成。三大总线经多路分配器根据优先权逻辑决定选通所需的线路。本发明所述的工作控制系统中的所控设备是灯器、柴油发电机组、无线电指向标、雾号,通过系统控制实现对四种设备的自动检测和控制。本发明所述的计算机系统中配以相应的系统软件,上位机采用IBM-PC/AT机,系统软件采用BASIC语言和8088汇编语言相结合的编译方法。对于管理功能、与用户接口、与下位机通信等处使用BASIC,在对接收代码进行译码时采用汇编语言在主程序中设置定时中断、按键中断,“数据到达”中断,在各自的中断条件满足时,进入各自的子程序,其中子程序包括定时遥测、定时遥信、随机遥测、随机遥信、遥控、报警、汉字手写输入、信道检测等软件系统。
当前为了保障海上交通工具船舶的安全航行,世界各国都在本国管辖区域内装备了大量诸如指向标、灯器、雾号劳兰等导航设备。世界各国都十分重视加强航标等导航设施的建设,向高科技方向发展。本发明采用软硬件结合方法进行各种控制,并具有自启、定启、遥启、自供电、自动故障显示报警以及机组的故障切换与定时切换。采用普通IBM-PC机,并通过VHF等实现对机组的无线遥信、遥测与遥控。机油、燃油可自动补给,冷却水加温等,系统体积小,耗电省、控制灵活、可靠性好。采用本发明除了提高技术质量使之安全可靠的运行之外,还能大幅度地降低劳动强度、节省人力、物力、减少能源消耗。以大连地区为例采用本系统后,人员可减少58人仅工资一项可节约10万元左右。此外各种消耗费用可节约3万元左右。由于采用先进的计算机科学管理,可以克服以往突然断电;设备突然出现异常而人员不在位或延迟到位而不能及时处理所造成的严重后果。采用本发明上级有关领导能时时远距离进行遥测、遥信、遥控,并能用书面和语言下达命令,这样多层次的科学管理,设备可达到安全可靠运行,对船舶航行起到保证作用。本发明具有极高的技术,质量使之航行在我国管辖的导航区域内的国内外船舶能安全航行,从而可将从国外船舶收入数目很大的导航费。综上所述,本发明的应用必将产生积极的社会效益和巨大的经济效益。
本发明共有八张附图,其中:
附图1是SSB计算机通信系统接口框图。
附图2是系统硬件结构框图。
附图3是容错计算机总体框图。
附图4是容错机控制板框图。
附图5是容错机公共存贮器板框图。
附图6是系统软件遥测遥信工作流程图。
附图7是系统软件遥控工作流程图。
附图8是系统软件报警工作流程图。
本发明的具体实施例如附图所示,将远程控制的中央监控机设置在天津海监局,中程控制的中央控制机设置在大连航标区,工作控制设置在三山岛塔站。
系统工作过程与原理如下:
对于不同的功能,其工作过程不尽相同,现分别介绍如下:
①对于系统的遥测、遥信功能(包括定时和随机)其工作过程如图2所示。
②对于遥控功能来说,当下位机收到遥控命令之后,只需传给末端机,要求按命令动作即可,并没有形成新的数据要传给上位机,只需告诉上位机是遥控成功还遥控失败即可,用ACK帧表示成功,NAK帧表示失败。工作过程如图3。
③报警的工作过程:与其它过程不同,由下位机发起的,如图4。
终端机工作于岛上,远离岸边,条件恶劣,然而它承担的任务却非常艰巨,它是上位机与末端机之间的桥梁,它的工作可靠与否直接影响到整个管理系统的性能好坏,为此,我们选择了三机容错计算机做为终端机。
该容错机是由我们设计制造的,它主要靠结构的冗余度来提高系统的可靠性。
本终端机的任务是:接收上位机发来的命令,通过译码处理后形成末端机的发送命令帧,将该命令帧传给末端机并等待接收末端机的响应然后将末端机的响应信息编码发送给上位机。在此期间终端机还要进行差错控制,保证上位机与末端机之间信息的正确传递。另外终端机还要定时检查末端机的工作,情况一旦发现问题则要及时向上位机报警。
④本容错计算机是由三台现成的TB801-B型机组成的。并利用TB801-B型机上的监控程序进行软件调试。
本系统的基本设计思想是:
1、可靠性:突出容错机特点,在降低成本基础上尽可能提高系统可靠性。
2、通用性:本系统尽可能面向各种用户,且用户原有应用程序可在尽可能少的改动下用於容错系统。
3、扩展性:由于试验经费、时间、人力限制,对于某些出现概率小,而处理上花费大的故障,在软、硬件上留出扩展接口,以使给以后需要扩展,完善。
容错范围
1、一次性故障(在同一时刻仅有一台机发生故障)。
瞬时性故障
(由外界干忧引起
                                        系统可自动屏蔽瞬时故障。
程序、状态、数据)
                        持续外界强干扰
永久性故障                                        系统替除故障机后,继
                        部件老化损坏            续降级运行。
2、多次性故障(在同一时刻有两台或三台机同时故障)
瞬时性故障:系统可自动屏蔽瞬时故障。
(外界强干扰)
永久故障:考虑到这一故障率很小,故未以处理,但可根据需要在软件上很方便地加以扩展。
在双机系统中也进行类似的故障处理。对于多次性故障,如双机失步,由正常机将使两失步机恢复,并从失步进程起继续运算。又如三机失步,这时系统监控时钟将自动检测到系统运行超时,而向三机分别发出再启动信号,使系统重新正常运行,这可适用于外界瞬间的特大干扰。
系统硬件组成框图
由于TB801-B型机有现成的使用说明书,其中附图详细的硬件线路图,故对于这部分电路略去不绘。
系统工作过程概述
系统上电后,三台计算机同时进入自检,当系统正常时,由显示自检正常标志“o”(original    selg-inspection    normial)大约6S而后转入执行用户程序。若自检时发现故障(一台机故障或两台机故障或三台机故障),由故障机报(报警红灯启亮),同时正常机(若还有的话)将显示初检错误标志“正”(Error),并等待操作员处理。
当初检正常后,三机互发进程同步码i(i=1、2、3……)在收到对方机正常进程同步码后,三机同时转入用户进程i并在进程结束时,将三机进程结果,按2/3原则进行裁决。当结果正常时,三机同时转入下一个进程i+1,如此循环往复。
当某机受到干扰时,其它两正常机可使故障机恢复,并使故障机从失步点继续运行。若某机受到了持续干扰或出现了永久性硬件故障则其它两正常机将从软件上将故障机替除,使系统降级运行,z(三机系统→双机系统)。
电路工作原理说明:
1、公共存贮器
详见公存框图。三台机的三大总线:A(地址)、C(控制),D(数据),分别经多路分配器加到公共存贮器。具体多路分配器将哪机的线选通由优选权控制逻辑决定。
当某机使用公存时,首先向申请器提出申请,而后优选权编码器据各机申请情况及优先次序排中申请机中优先权最高机代码。这一代码经延迟(100ns左右)加到门控端。
当同时有几台机申请公存时,优先权排队控制逻辑将向低优先权机发出等待信号,同时将门控电路门打开,使新编码加到多路分配器,选通最优先权总线。当高优先权机用完后,优先权排队逻辑自动取消了低优先权机的等待信号,使它继续使用公存。公共存贮器可用于大批数据的高速传输及结果表决,它使用起来十分方便。
各部分电路用作说明:
1、公共存贮器电路由1、2、3机共用。用于批量数据传送及比较。
2、控制电路由报警、再启动、重构、通讯口、驱动器组成。
(1)驱动器    TP801机三大总线地址A、控制C、数据D经驱动器驱动后供控制板及公存板使用。
(2)报警电路    当计算机发现故障后,自动报警。
(3)再启动电路对受到瞬时干扰的计算机实行再启动,使其从失步点恢复工作其原理是利用机中高优先权机启动这部分电路,而故障机发出再启动信号。
(4)同步通讯口    当计算机在执行每个进程时需要同步,同步通讯口主要用于传输同步通讯码,同时还可传递其它一些状态信息。
(5)重构电路    当某机发现它机出现永久性故障时,将启动这部份电,以向它机发出重构信号。这部份电路是设计成双保险式的。即只有当其它两机同时确认某机故障,并向其发出重构信号时,才真正使这机被重构。这样设计的目的在于防止由于一机的误操作而使好机被重构。
3、CTC定时:用于系统监控时钟,以便当三机均受到干扰时,由CTC系统发出再启动信号重新启动整个系统。

Claims (9)

1、一种单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于由计算机控制,并通过计算机的串行接口与发送接收器相连接;其输出接口与单边带电台的接收口、发送口、接地口相连接;其控制口同通讯控制器一端的输入口相连接,通讯控制器另一端的控制输入口和接地口同计算机的串行接口相连接;发送接收器由调制解调器、编码器、译码器、信道监视器所组成;整个系统采用Gold平衡伪随机序列作为信道编码,其系统误码率优于10,在短波衰落信道中传输速率达到300bit/秒。
2、根据权利要求1所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于Gold平衡伪随机序列是一种采用ARQ差错控制方式,三重时间、五得时间分集技术及具有抗衰落特性的伪随机序列,其系统误码率伏于10。
3、根据权利要求1所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于单边带远程监测网的数据网具有信道监测功能,其自适应系统的可改变传输速率分别为75、110、300bit/秒。
4、根据权利要求1所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于计算机控制分远程控制、中程控制和工作控制;其远程控制由中央监控机通过接口电路与通信控制器一端相连接,通信控制器的另一端与单边带电台相连接;其中程控制由中央控制机,通过输出串行接口和调制解调器及通信控制器分别接有单边带电台和甚高频无线电收发机;工作控制由容错机通过可编程控制器对灯器、柴油机发电机组、无线电指向标、雾号等进行控制;容错机的工作指令通过VHF电台对中程VHF电台指示接收后通过接口电路、调制解调器、通信控制器相连接,实现VHF电台与中程控制系统中VHF电台相对应通讯;中程控制系统中单边带电台直接与远程控制系统中SSB电台相对应通讯。
5、根据权利要求1或4所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于工作控制系统中的容错机由微型计算机控制,通过接口电路同安装在控制板上的控制器相连接,控制器的输出接口同公共储存器相连通;即形成一个完整的下位机,实现把末端的信息传给上位机即中央控制机,同时也把上位机的命令下达给末端机,完成信息的中转、解释和编码、译码,从而对所控工作设备进行定时遥测、定时遥信、随机遥信、遥控报警、故障检测及信道自动监测。
6、根据权利要求4或5所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于控制器分频器、再启动电路、重构电路、同步通讯口和报警器所组成;实现对受到瞬时干扰的计算机实行再启动、对出现永久故障的计算机重构、对系统出现故障自动报警。
7、根据权利要求4或5所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于公共存贮器由多路选通形状即多路分配器、公共存贮装置、优先权控制逻辑电路所组成;三大总线路经多路分配器根据优先权逻辑决定选通所需的线路。
8、根据权利要求1或4所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于工作控制系统中的所控设备是灯器、柴油发电机、无线电指向标、雾号,通过系统控制实现对四种设备的自动检测和控制。
9、根据权利要求1或4所述的单边带远程无线电遥控遥测设备,其特征在于计算机系统中配以相应的系统软件,上位机采用IBM-PC/AT机,系统软件采用BASIC语言和8088汇编语言相结合的编译方法,对于管理功能、与用户接口、与下位机通信等处使用BASIC,在对接收代码进行译码时采用汇编语言;在主程序中设备定时中断、按键中断,“数据到达”中断,在各自的中断条件满足时,进入各自的子程序,其中子程序包括定时遥测、定时遥信、随机遥测、随机遥信、遥控、报警、汉字手写输入、信道检测等软件系统。
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