一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制系统及方法与流程

1.本发明属于计算机自动控制与通信技术领域，特别是一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制系统及方法。


背景技术：

2.卫星地面站包括众多的设备和系统，如卫星天线、卫星信道、音视频设备、卫星终端设备、网络设备、站内监控设备等，目前对于地面站设备都是采用集中管理的方式，对于简单单一性能卫星地面站设备比较容易。随着卫星系统由单一频段、系统向多星多频段多体制发展，原有的集中控制方式难以满足系统不断地扩容升级要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制系统及方法，满足系统的扩容升级要求。
4.实现本发明目的的技术解决方案为：一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制系统，其特征在于，包括站内服务器设备以及多个串口管理设备，其中：
5.多个串口管理设备分布式控制卫星地面站中的受控设备，卫星地面站每个机架上设置一台串口管理设备，以一个机架设备为一个单位来实现整体的状态管理；各串口管理设备将采集的受控设备信息传输至站内服务器设备的数据库中；
6.站内服务器设备分为站控控制单元与站控业务单元，所述站控控制单元根据数据库中保存的受控设备信息，完成受控设备管理事项；站控业务单元与站控控制单元相连进行网络信息的交互，并完成人机交互及业务数据流应用与调度；站控控制单元和站控业务单元将控制流程和业务流程分开并物理隔离，使卫星地面站设备控制与业务分开。
7.一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制方法，基于多个串口管理设备分布式控制卫星地面站设备中的受控设备，站内服务器设备分为站控控制单元与站控业务单元：
8.站控控制单元完成设备管理事项：站控控制单元读取数据库中已保存的地面站中的受控设备信息，根据读取到的设备属性绘制机架var图及网络拓扑图；同时，站控控制单元通过检索在线受控设备与数据库中已存在的受控设备进行比对，当发现存在新的受控设备时，将新的受控设备信息保存至数据库，并针对该新的受控设备重新绘机架var图、拓扑结构图；
9.站控业务单元完成人机交互及业务数据流应用与调度：站控业务单元提供业务服务，通过1个网口作为wan口连接业务操作终端登入业务单元的web页面发起整个卫星地面站的业务流程；站控业务单元通过另外1个网口作为lan口传送业务需求给站控控制单元，站控控制单元根据需求找到相应串口管理设备所管理的受控设备，设置受控设备相应参数，从而实现卫星通信业务。
10.本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)针对卫星地面能力不断提升以及扩容、升级国产化的需求，依托两个设备三个模块实现流程化的控制及业务流程，可适应远程
监控，实现图形化管理，对地面站进行无人值守，还可扩展到车载等其他站型；(2)串口管理设备完成设备控制，以一个机架设备为一个单位来实现整体的状态；站内服务器设备分为控制处理单元与业务处理单元，控制处理单元通过后台进程完成设备管理事项，业务处理单元完成人机交互及业务数据流应用与调度；(3)将控制流程、业务流程物理隔离，保证卫星地面站设备控制与业务分开，从而保证系统运行安全性。
附图说明
11.图1为串口管理设备的控制流程图。
12.图2为站内服务器设备的控制单元控制流程图。
13.图3为站内服务器设备的业务单元控制流程图。
具体实施方式
14.本发明一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制系统，包括站内服务器设备以及多个串口管理设备，其中：
15.多个串口管理设备分布式控制卫星地面站中的受控设备，卫星地面站每个机架上设置一台串口管理设备，以一个机架设备为一个单位来实现整体的状态管理；各串口管理设备将采集的受控设备信息传输至站内服务器设备的数据库中；
16.站内服务器设备分为站控控制单元与站控业务单元，所述站控控制单元根据数据库中保存的受控设备信息，完成受控设备管理事项；站控业务单元与站控控制单元相连进行网络信息的交互，并完成人机交互及业务数据流应用与调度；站控控制单元和站控业务单元将控制流程和业务流程分开并物理隔离，使卫星地面站设备控制与业务分开。
17.进一步地，所述卫星地面站中的受控设备包括卫星天线、卫星信道、音视频设备、卫星终端设备、网络设备。
18.进一步地，所述串口管理设备，采用嵌入式国产ft系列cpu处理器drd2000模块，以及分别与嵌入式cpu模块相连接的开关量控制逻辑电路、rs232收发电路、rs485收发电路、以太网网络收发电路。
19.进一步地，所述站控控制单元包括国产ft系列cpu处理器ft
‑
1500a/16芯片模块、两个1000mbps以太网接口；
20.站控控制单元通过1个1000mps网口作为wan口与多个串口管理设备相连，另外1个1000mps网口作为lan口与站控业务单元相连进行网络信息的交互，通过电脑终端登入控制单元web页面对相应串口管理设备管理的受控设备进行参数的配置、查看及参数的保存。
21.进一步地，所述站控业务单元包括国产ft系列cpu处理器ft
‑
1500a/16芯片模块、两个1000mbps以太网接口；
22.站控业务单元通过1个1000mps网口作为wan口与业务操作终端连接，另外1个1000mps网口作为lan口与站控控制单元相连进行网络信息的交互，通过业务操作终端登入业务单元的web页面发起整个卫星地面站的业务流程，在站控控制单元上查看受控设备的流程执行情况。
23.本发明一种自主安全的卫星地面站设备分布式控制方法，基于多个串口管理设备分布式控制卫星地面站设备中的受控设备，站内服务器设备分为站控控制单元与站控业务
单元：
24.站控控制单元完成设备管理事项：站控控制单元读取数据库中已保存的地面站中的受控设备信息，根据读取到的设备属性绘制机架var图及网络拓扑图；同时，站控控制单元通过检索在线受控设备与数据库中已存在的受控设备进行比对，当发现存在新的受控设备时，将新的受控设备信息保存至数据库，并针对该新的受控设备重新绘机架var图、拓扑结构图；
25.站控业务单元完成人机交互及业务数据流应用与调度：站控业务单元提供业务服务，通过1个网口作为wan口连接业务操作终端登入业务单元的web页面发起整个卫星地面站的业务流程；站控业务单元通过另外1个网口作为lan口传送业务需求给站控控制单元，站控控制单元根据需求找到相应串口管理设备所管理的受控设备，设置受控设备相应参数，从而实现卫星通信业务。
26.进一步地，所述卫星地面站中的受控设备包括卫星天线、卫星信道、音视频设备、卫星终端设备、网络设备。
27.进一步地，所述串口管理设备，控制方法具体如下：
28.1)启动串口管理设备，通过开关量控制逻辑电路、rs232收发电路、rs485收发电路、以太网网络变压器及收发电路分别与相应的卫星地面站受控设备连接，通过嵌入式处理器模块实现对卫星地面站受控设备参数设置及状态的交互；
29.2)在相应的串口管理设备中选择相应受控设备类型及对应接口类型，设置受控设备对应尺寸大小、机架位置，通过电脑终端登入串口管理设备web页面进行受控设备参数的配置、查看及参数的保存；
30.3)串口管理设备将采集的各受控设备信息传输至站内站控控制单元的数据库中。
31.进一步地，所述站控控制单元，控制方法具体如下：
32.1)启动站控控制单元，从数据库读取设备参数信息；
33.2)根据读取到的设备属性绘制机架var图及网络拓扑图；
34.3)站控控制单元通过检索在线受控设备与数据库中已存在的受控设备进行比对，当发现存在新的受控设备时，将新的受控设备信息保存至数据库，并针对该新的受控设备重新绘机架var图、制拓扑结构图；
35.4)站控控制单元定时查询更新设备状态，在机架var图、拓扑结构图中提示故障设备的位置以及故障信息；
36.5)站控控制单元记录每个设备的参数设置信息，形成受控设备操作数据信息，以及记录受控设备故障告警信息。
37.进一步地，所述站控业务单元，控制方法具体如下：
38.1)启动站控业务单元，业务操作终端登入站控业务单元的web页面发起业务流程；
39.2)站控业务单元传送业务需求给站控控制单元；站控控制单元根据需求找到相应串口管理设备所管理的受控设备，设置受控设备相应参数，从而实现卫星通信业务。
40.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
41.实施例
42.本实施例中卫星地面站设备包括卫星天线、卫星信道、音视频设备、网络设备、站内服务器设备等。所述控制方法基于多个串口管理设备分布式控制卫星地面站设备，可通
过电脑终端登入串口管理设备web页面进行设备参数的配置、查看及参数的保存；站内服务器设备控制单元通过1个1000mps网口作为wan口与多个串口管理设备相连，另外1个1000mps网口作为lan口与站内服务器设备业务单元相连进行网络信息的交互，可通过电脑终端登入控制单元web页面对相应串口管理设备管理的卫星地面站设备进行参数的配置、查看及参数的保存；业务单元通过1个1000mps网口作为wan口与业务操作终端连接，另外1个1000mps网口作为lan口与控制单元相连进行网络信息的交互，可通过业务操作终端登入业务单元的web页面发起整个卫星地面站的业务流程，在业务单元上查看主要设备的流程执行情况。
43.串口管理设备可在室外方舱、室内卫星地面站机房、室内其他设备机房进行分布式部署，通过控制网络将多个串口管理设备连接在一起，通过站内服务器控制单元进行统一的连接，进行受控设备的管理；设备的业务流程通过业务网络将多个业务设备连接在一起，来进行业务通信流程。
44.串口管理设备嵌入式处理器模块，以及分别与嵌入式处理器模块相连接的开关量控制逻辑电路、rs232收发电路、rs485收发电路、以太网网络变压器及收发电路。结合图1，所述控制方法具体如下：
45.1)启动串口管理设备，通过开关量控制逻辑电路、rs232收发电路、rs485收发电路、以太网网络变压器及收发电路分别与相应的卫星地面站设备连接，通过嵌入式处理器模块实现对卫星地面站设备参数设置及状态的交互；
46.2)在相应的串口管理设备中选择相应设备类型及对应接口类型(串口、网口)，设置设备对应尺寸大小、机架位置，可通过电脑终端登入串口管理设备web页面进行设备参数的配置、查看及参数的保存；
47.3)串口管理设备将采集的各地面设备信息传输至站内服务器设备数据库中。
48.站内服务器设备控制单元并读取数据库中已保存的地面站设备信息，根据读取到的设备属性绘制机架var图及网络拓扑图；同时，站内服务器控制单元通过检索在线地面设备与数据库中已存在的设备进行比对，当发现存在新的硬件设备时，将其设备信息保存至数据库，并针对该新的硬件设备重新绘机架var图、拓扑结构图。结合图2，所述控制方法具体如下：
49.1)启动站内服务器设备控制单元，从数据库读取设备参数信息；
50.2)根据读取到的设备属性绘制机架var图及网络拓扑图；
51.3)站内服务器控制单元通过检索在线地面设备与数据库中已存在的设备进行比对，当发现存在新的硬件设备时，将其设备信息保存至数据库，并针对该新的硬件设备重新绘机架var图、制拓扑结构图。
52.4)站内服务器控制单元定时查询更新设备状态，在机架var图、拓扑结构图中明确提示故障设备的位置以及故障信息，方便维护；
53.5)站内服务器控制单元记录每个设备的参数设置信息，形成设备操作数据信息，以及记录设备故障告警信息。
54.站内服务器设备业务单元提供业务服务，通过1个1000mps网口作为wan口连接业务操作终端登入业务单元的web页面发起整个卫星地面站的业务流程。站内服务器设备业务单元通过另外1个1000mps网口作为lan口与传送业务需求给控制单元，控制单元根据需
求找到相应串口管理设备所管理的设备，设置设备相应参数，从而实现卫星通信业务。结合图3，所述控制方法具体如下：
55.1)启动站内服务器设备业务单元，业务操作终端登入业务单元的web页面发起业务流程；
56.2)站内服务器设备业务单元传送业务需求给控制单元；
57.控制单元根据需求找到相应串口管理设备所管理的设备，设置设备相应参数，从而实现卫星通信业务。
58.本发明针对卫星地面能力不断提升以及扩容、升级国产化的需求，主要依托两个设备三个模块来实现流程化的控制及业务流程。串口通信设备完成设备控制，以一个机架设备为一个单位来实现整体的状态；站内服务器设备分为控制处理单元与业务处理单元，控制处理单元通过后台进程完成设备管理事项，业务处理单元完成人机交互及业务数据流应用与调度。卫星地面站设备分布式控制系统将控制流程、业务流程物理隔离，保证卫星地面站设备控制与业务分开，从而保证系统运行安全性。