0 引言
衛星應用已為我國陸、海、空各類軍民載體提供全天候、全天時的高精度定位監測等服務，已在國防建設和國民經濟中凸現出越來越重要作用。但是衛星極易受到干擾，在大功率干擾或者有匹配干擾入站時，會造成正常入站信號電平下降甚至中斷，用戶信息無法入站等情況，嚴重影響了系統的穩定運行。
為保障衛星正常工作，有必要進行干擾監測，目前，我國利用幅差法可對某些干擾進行一定精度內的定位。基于上述需求，本系統利用LabVIEW開發出1套自動監測、存儲超限干擾信號、提取載噪比及信號重要參數的系統。
對存儲數據可進行復現，分析其來源、類型及對系統的影響，對某些干擾實現定位，消除干擾對系統的影響。
1 系統需求
實時采集并在監控計算機上顯示6個入站波束的頻譜。
系統入站經常存在干擾，干擾足夠大時會壓制入站信號，造成入站捕獲成功率低甚至用戶無法入站，應在系統抗干擾門限內設置觸發，一旦高于門限則聲光報警，用戶可及時提取G/T值進行定位。
針對衛星的入站可能會受到天氣或者衛星自身工作狀態不穩定等因素影響出現入站信號功率下降甚至為零現象，可通過入站信號功率監控此現象并及時報警。
出現干擾時，及時存儲干擾波形數據及重要參數，以便進行后期復現和研究。
2 系統設計與實現
本系統采用研華的工控機通過GPIB卡控制頻譜儀實現衛星入站信號的監測，系統結構如圖1所示。主要由頻譜儀、現場工控機、GPIB卡、交換機、監控計算機組成。
現場工控機通過GPIB卡與頻譜儀建立聯系，通過GPIB端口對頻譜儀發布控制命令，包括：中心頻率、帶寬、分析帶寬、視頻帶寬、參考電平、峰值搜索等；對從頻譜儀上獲取的數據，在工控機上編寫"Dat aSoket Server"數據傳輸協議程序，通過布置在機房間的網絡連接線送到位于信號收發機房的監控計算機。監控計算機收到網絡數據后，在監控窗口中恢復頻譜數據和圖像，并設置干擾門限，當入站干擾觸發聲光報警后，系統則自動存儲干擾信號。
圖1 系統結構
2.1 現場工控機軟件模塊
位于發射機房的工控機采用了如下模塊實現對頻譜儀的控制與數據提取：
1）驅動模塊。
工控機中主要用到驅動模塊如圖2所示。
圖2 驅動模塊
圖2中5個驅動模塊為控制模塊，從左至右依次是：
a）Init ialize VI初始化模塊：用于與頻譜儀進行建立通訊并產生一個visa seesion標識字，采用固定的GPIB地址來表示儀器的方式；b）Frequenc VI頻率控制模塊：通過此模塊來設定頻譜儀的中心頻率；c）Span VI帶寬控制模塊：通過此模塊來設定頻譜儀的帶寬；d）Amplit VI電平控制模塊：通過此模塊來設定頻譜儀的參考電平；e）Marker VI：通過此模塊來控制顯示峰值點的數據。
2）讀取模塊。讀取數據模塊如圖3 所示。
圖3 讀取模塊
圖3中4個驅動模塊為讀取模塊，從左至右依次是：
a）Trace VI軌跡讀取模塊：通過此模塊來還原頻譜曲線；b）Power VI功率讀取模塊：通過此模塊來讀取信號功率；c）Frequenc VI頻率讀取模塊：通過此模塊來讀取頻譜儀的中心頻率；d）Amplit VI電平讀取模塊：通過此模塊來讀取信號的峰值電平。
2.2 監控計算機軟件
監控程序主要流程為：現場工控機所接收到的頻譜數據通過布置在機房間的網絡連接線送到了位于遠控機房的計算機后，利用datasocket read. vi獲取網絡上的采集數據后、在監控窗口中恢復頻譜數據和圖像，計算頻譜功率值，若超出已設定的范圍（門限通常設為偏移正常入站功率3dB和高出正常入站電平10dB）將發出聲光報警。同時程序還兼有存盤功能，實時存儲波形并記錄報警信息的平均功率、載波峰值發生時刻等重要參數信息。
2.2.1 干擾波形、重要參數存儲功能
超限觸發報警功能是由幾個比較器的輸出決定的，比較器對設定的載波/功率門限與入站干擾功率/功率采樣值進行比較：當未超出門限值時，輸出為false；當超出門限值時，輸出為true，觸發聲光報警與干擾存盤模塊，同時將整個入站帶寬內的波形重要參數、干擾發生時刻一并存儲，這是本系統最重要的功能，其部分程序如圖4所示。
圖4 干擾波形存儲功能
2.2.2 干擾復現功能
在需要對存盤的干擾波形進行恢復或進行分析時，可通過編寫的干擾恢復程序復現，通過設置Read waveformfrom file. vi的偏移量進行干擾篩選，查看其干擾發生時刻，同時將干擾的峰值頻率，平均功率等參數顯示，也可根據需要對干擾進行其他參數的分析。
2.2.3 遠程控制
平時對干擾源不需要進行定位，主要是因為測量精確載噪比需要對頻譜儀進行循環設置，故平時不對載噪比進行提取，在需要進行干擾源定位時，可通過遠程登錄實現對現場工控機程序的控制，開始載噪比的測量，同時在監控計算機上實現對載噪比的自動存盤。
2.3 采用的關鍵技術
本系統的實現主要采用了以下關鍵技術。
2.3.1 DataSocket技術
DataSocket是基于TCP/IP協議的1種網絡編程技術，面向測量和網上實時高速數據交換，可用于1個計算機內或者多個應用程序之間的數據交換，其特點就是實時性，它采用Publisher（發布者）、DataSocket. Server和Subscriber（接收者）的架構，DataSocket摒除了較為復雜的TCP/IP底層編程，簡化了應用程序間和計算機間的通訊，數據交換的雙方無需直接對話，而是向第三方DataSocket. Server讀取（Read）或者寫入（Write）數據，應用程序的數據接口變得非常簡單，數據類型也無需轉換。
運用此項技術，監控計算機實現了對現場采集卡的訪問，成為本地的虛擬數據采集卡。
2.3.2 遠程控制
本系統集成了遠程控制技術，監控計算機不僅能以極為簡單的方式直接在本地打開并操作服務器端計算機的VI前面板，允許用戶直接在客戶端上打開并操作位于服務器上的測試程序前面板，甚至可以將測試程序的前面板窗口嵌入到1個網頁中并在網頁中直接操作它，這樣用戶在客戶機上通過遠程面板鏈接或瀏覽器方式就可以直接操作位于服務器上的軟件。圖5所示是1個打開的位于采集現場的虛擬儀器面板。
圖5 在IE瀏覽器中打開的遠端控制程序前面板
3 結論
以頻譜儀和交換機、工控機為硬件平臺，基于LabVIEW的datasocket及remote panels技術的衛星干擾監測系統，不僅實現了對衛星波束的實時處理或在線監測等功能，而且具備報警及干擾事后再分析處理功能，該系統擴展型好，提高了我們的抗干擾手段，一定程度上提高了衛星應用的可靠性。