载人航天任务通信设备集中监控系统的设计与实现

论文摘要

我国载人航天工程共分为七大系统,其中通信系统可以看作是整个载人航天任务的耳朵、咽喉和中枢神经,在任务中起着举足轻重的关键作用。载人航天工程通信系统所涉及的通信设备种类繁多,状态复杂,而且设备分散,因而对大量的通信设备进行集中监控就显得非常必要。对通信设备进行集中监控可以有效提高工作的自动化程度和可靠性。本文重点介绍了通信设备集中监控系统的相关技术及其实现。本文首先介绍了载人航天工程通信系统的特点、组成以及集中监控系统的概念,然后通过对目前通信设备监控现状的分析,阐明了开发载人航天任务通信设备集中监控系统的必要性,确立了本文工作的背景和依据。然后提出了利用现有的网络资源,采用串口通信、单片机、网络通信等技术手段,基于客户/服务器模式的通信设备集中监控系统的总体设计方案,重点介绍了指挥调度系统主备倒换模块、调度系统收电平显示模块和利用时间统一系统实现对计算机校时模块的设计与实现。其中,主备倒换模块采用单片机技术,通过程序控制用户的主备状态,改变了以往在配线架上人工手动插拔屏蔽插塞的操作;电平显示模块采用多路电话录音卡,通过程序控制实现256路线路的实时电平监控;时统校时模块利用计算机声卡接收B码信号,通过程序控制实现计算机时间与标准时间的同步,具有一定的创新性。最后文章总结了载人航天任务通信设备集中监控系统的特点和不足,指出了系统的后续工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 载人航天工程通信系统概述
• 1.2 通信设备监控系统概述
• 1.2.1 通信设备监控对象
• 1.2.2 通信设备监控现状及存在的问题
• 1.2.3 集中监控的概念
• 1.3 论文工作的意义
• 1.4 论文的组织结构
• 第二章 载人航天任务通信设备集中监控系统的需求分析与设计
• 2.1 功能需求分析
• 2.1.1 研究的目的
• 2.1.2 课题的任务和要求
• 2.2 系统整体设计分析
• 2.2.1 系统特点
• 2.2.2 集中监控系统研究分析
• 2.3 指挥调度系统主备倒换模块的设计分析
• 2.3.1 硬件设计分析
• 2.3.2 软件设计分析
• 2.3.3 用户界面设计
• 2.3.4 接口设计
• 2.4 指挥调度系统收电平显示模块的设计分析
• 2.4.1 音频信号电平采集方法
• 2.4.2 电平信号显示的方式
• 2.4.3 电平信号的共享
• 2.4.4 用户界面设计
• 2.4.5 网络通信设计
• 2.5 利用时间统一系统实现对计算机校时模块的设计分析
• 2.5.1 硬件设计分析
• 2.5.2 软件设计分析
• 2.5.3 用户界面设计
• 2.5.4 接口设计
• 第三章 系统的关键技术分析
• 3.1 计算机获取标准时间信号的方式
• 3.1.1 时间同步的概念
• 3.1.2 计算机获取标准时间信号的方式
• 3.1.3 利用声卡接收B码信号的可行性分析
• 3.2 声卡校时模块中交流码到直流码的转换
• 3.2.1 B（AC）码与B（DC）码介绍
• 3.2.2 B（AC）码到B（DC）码的转换
• 3.3 根据IRIG-B码信号的特点对B码解调
• 3.3.1 IRIG-B码介绍
• 3.3.2 B码解调
• 3.4 声卡校时误差分析
• 3.4.1 B（AC）码信号传输时延误差
• 3.4.2 B（AC）码信号声卡采样误差
• 3.4.3 B（AC）码信号解算误差
• 3.4.4 B（AC）码信号校时误差
• 第四章 载人航天任务通信设备集中监控系统的实现
• 4.1 系统整体功能描述
• 4.2 指挥调度系统主备倒换模块的实现
• 4.2.1 模块整体功能的实现
• 4.2.2 硬件部分
• 4.2.3 软件部分
• 4.2.4 用户界面
• 4.2.5 接口
• 4.2.6 串口通信模块
• 4.2.7 数据处理及人机界面模块
• 4.2.8 网络通信模块
• 4.3 指挥调度系统收电平显示模块的实现
• 4.3.1 模块整体功能的实现
• 4.3.2 工作流程
• 4.3.3 软件部分
• 4.3.4 用户界面
• 4.4 利用时间统一系统实现对计算机校时模块的实现
• 4.4.1 模块整体功能的实现
• 4.4.2 信号流程
• 4.4.3 软件部分
• 4.4.4 用户界面
• 4.4.5 解码模块
• 4.4.6 内部计时器的实现
• 4.4.7 界面显示和校时模块功能实现
• 4.4 出错处理
• 4.5 系统测试
• 4.5.1 测试目标
• 4.5.2 使用的测试类型
• 4.5.3 功能测试结果
• 4.5.4 性能测试结果
• 4.5.5 恢复测试结果
• 4.5.6 声卡校时精度测试
• 4.5.7 测试结论
• 第五章 总结
• 5.1 通信设备集中监控系统研制总结
• 5.2 通信设备集中监控系统后续发展
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录