孟 巖，李 佳

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

0 引言

衛(wèi)星通信應用范圍廣泛，體制眾多，包括衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)[1]、甚小孔徑終端[2](VSAT)通信系統(tǒng)[3]、衛(wèi)星互聯(lián)網、衛(wèi)星專網專線和衛(wèi)星干線系統(tǒng)[4]等，在衛(wèi)星載波分析識別[5]、信號截獲還原、主流衛(wèi)星通信體制協(xié)議分析和網臺情分析等方面的技術上存在較大差異。

通過分布式布控，實現(xiàn)對衛(wèi)星信號自動化智能偵察與控守，能夠形成工作頻段全、覆蓋地域廣、監(jiān)控目標多、獲取能力強和智能化程度高的一體化衛(wèi)星信號偵察體系[6]，滿足現(xiàn)有衛(wèi)星信號情報業(yè)務需求并適應未來發(fā)展需要，快速響應并服務于國家情報工作高速拓展的戰(zhàn)略布局。

因此，研究具有功能可重構、能力可擴展的衛(wèi)星信號控守指揮調度系統(tǒng)[7-8]，對于滿足當前及今后的衛(wèi)星通信偵察控守業(yè)務需求具有十分重要的意義。

1 系統(tǒng)架構

本文提出的衛(wèi)星信號控守指揮調度系統(tǒng)的系統(tǒng)架構如圖1所示，由設備層、基礎服務層、應用服務層和應用層組成。

圖1 系統(tǒng)架構

1.1 資源層

資源層[9]主要包括通用設備、專用設備以及軟件模塊和數(shù)據(jù)庫。通用設備主要包括計算機、服務器和網絡設備等；專用設備包括天線伺服、下變頻器、交換矩陣和信號解調器以及信號回放設備等；軟件模塊包括各種以DLL形態(tài)集成到軟件服務集成框架中的信號解譯軟件模塊；數(shù)據(jù)庫考慮按支持多類數(shù)據(jù)庫平臺設計。

1.2 基礎服務層

基礎服務層包括設備控制類服務、軟件類服務、數(shù)據(jù)庫訪問服務以及WebService平臺[10]。設備控制類服務對設備實體進行服務化封裝，屏蔽底層實現(xiàn)的差異，提供統(tǒng)一的接口，提高互操作性，包括通用設備監(jiān)控服務、天線狀態(tài)監(jiān)視服務、下變頻器監(jiān)控服務、交換矩陣監(jiān)控服務、信號解調器監(jiān)控服務和信號回放設備監(jiān)控服務；軟件類服務主要用于集成信號解譯軟件模塊并組織數(shù)據(jù)的輸入和輸出，主要包括服務集成框架和數(shù)據(jù)訪問組件2個部分；數(shù)據(jù)庫訪問服務將各類數(shù)據(jù)庫平臺訪問接口進行封裝，為業(yè)務應用提供數(shù)據(jù)讀寫接口，主要包括業(yè)務數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)庫語句解析和數(shù)據(jù)庫連接組件等模塊；各類服務組件的開發(fā)都采用松耦合的、面向服務的Web Service架構設計，采用SOAP、UDDI與WSDL三種基礎協(xié)議。

1.3 應用服務層

應用服務層結合基礎服務層，實現(xiàn)系統(tǒng)功能業(yè)務邏輯，為前臺系統(tǒng)業(yè)務功能提供支持，主要包括Web門戶服務器、用戶管理服務、業(yè)務應用服務和運行維護服務。Web門戶服務器[11]使用成熟主流BS架構設計，包括Apache+tomcat集群實現(xiàn)負載均衡，Control、Model和View三層MVC應用框架[12]開發(fā)以及數(shù)據(jù)持久層、頁面緩存和數(shù)據(jù)緩存等應用級緩存；用戶管理服務完成用戶登錄、管理和權限配置等功能，主要包括用戶管理、登錄管理、權限管理和組織管理模塊；業(yè)務應用服務完成系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和業(yè)務流程監(jiān)控等業(yè)務功能，主要包括運行狀態(tài)監(jiān)控服務、業(yè)務流程組織服務和數(shù)據(jù)庫管理服務等；運行維護服務主要包括安裝部署、系統(tǒng)備份、運維分析和維護管理等模塊。

1.4 應用層

應用層實現(xiàn)系統(tǒng)功能界面展現(xiàn)和操作，主要包括用戶登錄及管理、運行狀態(tài)監(jiān)控管理、業(yè)務流程監(jiān)控管理、網臺情分析結果可視化、數(shù)據(jù)庫管理應用和運行維護管理。

4.說明綠色植物的生活需要水和無機鹽（理解）?？疾檫@一內容標準的考題出現(xiàn)在2014年和2018年，每年有一個選擇題，1.5分，其他年份沒有考查。兩年的考點主要考查植物生長需要量最多的無機鹽是哪些。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)邏輯組成如圖2所示，系統(tǒng)按中心站點和設備站點二級設計，中心站點不配置天線、變頻器和解調器等信號處理設備，只配置計算機、服務器和交換機等設備，運行相關服務和終端軟件，調度及監(jiān)控各站資源。設備站點配置衛(wèi)星信號處理設備，采用資源訪問控制架構[13]，完成對衛(wèi)星信號的偵察和控守，接受中心站點指揮調度并上報狀態(tài)。

圖2 系統(tǒng)邏輯組成

3 系統(tǒng)流程

3.1 總體流程

系統(tǒng)信息流程分為3級：信息服務級、邏輯處理級和顯示層級，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)信息流程

信息服務級負責數(shù)據(jù)的組織，設備服務主要負責對每類設備數(shù)據(jù)流的封裝，把不同協(xié)議封裝成SNMP數(shù)據(jù)流，邏輯層中的函數(shù)通過webservice得到設備信息，對信息進行分析處理。數(shù)據(jù)庫服務包含簡單業(yè)務的查詢整合、數(shù)據(jù)庫兼容以及字段和表的增刪改。

邏輯處理級是整個架構的關鍵，負責從服務層中把數(shù)據(jù)抽象出邏輯數(shù)據(jù)，給上層提供接口和API。在數(shù)據(jù)交換中起承上啟下的作用。設計思想采用Domain Model模式，為適應整個系統(tǒng)復雜多變的情況，需要每一個業(yè)務邏輯封裝成BO(Business Object)1個或多個其他的對象。比如：設備參數(shù)的獲取、狀態(tài)的監(jiān)控、對設備進行設置、數(shù)據(jù)庫增刪字段和庫表。組織好數(shù)據(jù)后傳遞給頁面展示層，顯示到可視化頁面中。

顯示層級實現(xiàn)用戶所有可視化操作，包含對設備可視化操作、顯示；線纜連接的狀態(tài)的監(jiān)控；設備資源的管理；數(shù)據(jù)庫的調整；數(shù)據(jù)統(tǒng)計的展現(xiàn)。

3.2 運行狀態(tài)監(jiān)控管理

以部署于中心站的指揮調度應用對指揮調度[14]的工作原理進行說明。

指揮調度應用通過調用部署于各站點的指揮調度服務，獲取狀態(tài)并實施運行參數(shù)控制。用戶通過身份認證進入指揮調度應用，獲得全景視圖。全景顯示在地圖上標繪各個分站點，當各個分站點狀態(tài)出現(xiàn)異常時以閃爍的方式進行告警。點擊分站點圖標，進入分站視圖。分站視圖中對該站點內的狀況進行顯示，用戶可在設備線纜連接和業(yè)務流程2種顯示方式間切換。分站視圖中，對設備的參數(shù)和狀態(tài)等進行顯示，用戶可以通過分站視圖對設備運行參數(shù)進行控制及資源管理[15]。

3.3 業(yè)務流程監(jiān)控管理

業(yè)務流程監(jiān)控管理應用通過調用業(yè)務流程監(jiān)控管理服務提供的接口對當前存在的業(yè)務流程狀態(tài)進行監(jiān)視和控制。用戶通過身份認證進入業(yè)務流程監(jiān)控管理應用，獲得業(yè)務流程全景視圖[16]。業(yè)務流程全景視圖對現(xiàn)有業(yè)務流程狀態(tài)進行顯示。業(yè)務流程的管理界面對業(yè)務流程的詳細連接情況進行顯示，引導用戶進行業(yè)務流程的合法性檢驗、可用性檢驗、啟動、暫停以及停止，對運行中的業(yè)務流程的狀態(tài)進行監(jiān)視和任務規(guī)劃[17]。

信號回放應用利用讀取信號采集文件控制信號發(fā)生器對信號進行回放。用戶通過身份認證進入信號回放應用，獲得信號記錄文件視圖。信號記錄文件視圖對當前存在的信號記錄文件信息進行顯示。用戶點擊信號記錄文件圖標，調用信號發(fā)生器控制接口對模擬信號進行回放。

3.4 數(shù)據(jù)庫管理

數(shù)據(jù)庫管理通過調用數(shù)據(jù)庫管理服務實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫表結構的改變。用戶通過身份認證進入數(shù)據(jù)庫管理應用，獲取數(shù)據(jù)庫表結構。用戶可以自行添加數(shù)據(jù)庫表，并編輯數(shù)據(jù)表項。

3.5 運行維護管理

運行維護管理人員登錄系統(tǒng)后能夠進行運行維護界面，完成安裝部署、系統(tǒng)備份、運維分析和維護管理功能。

4 軟件設計

4.1 運行狀態(tài)監(jiān)控服務

狀態(tài)監(jiān)控獲取，指揮調度功能需要對各采集站的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，對運行參數(shù)進行控制。監(jiān)控對象分為服務器、設備和軟件模塊。服務器和支持SNMP[18]的設備采用SNMP進行監(jiān)控；不支持SNMP的設備和軟件模塊采用私有監(jiān)控協(xié)議進行監(jiān)控。無論采用哪種協(xié)議，需要進行WebService封裝。

運行參數(shù)設置，指揮調度功能需要對各采集站的運行參數(shù)進行設置。因此，服務需要實現(xiàn)運行參數(shù)設置的功能，并對其進行WebService封裝。

4.2 設備控制類服務

設備主要通過網絡協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。設備服務包括包文轉換、數(shù)據(jù)收發(fā)、設備控制、狀態(tài)監(jiān)控以及新增設備等模塊。設備連接信息放置在XML中，同類設備不同型號的設備在XML的不同節(jié)點進行配置，一個型號設備為一個節(jié)點，在程序中通過設備的唯一標識得到相應的配置信息，進行對設備操作。

包文轉換：當service收到設備發(fā)送的數(shù)據(jù)包時，對包進行協(xié)議判定，如果為snmp協(xié)議直接把包發(fā)至上層處理，如果為其他協(xié)議，如UDP，就需要把UDP包的協(xié)議頭等無關數(shù)據(jù)取出，通過UDP翻譯代碼把字節(jié)流轉換成可讀文本，根據(jù)設備所給文檔解析出文本所帶有的數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)通過XML配置文件中所設定的mib庫按照SNMP的包文格式組裝并發(fā)送上層。

數(shù)據(jù)收發(fā)：根據(jù)上層所調用服務中函數(shù)，根據(jù)參數(shù)在XML中mib信息進行翻譯，把翻譯的數(shù)據(jù)再翻譯為設備所用的協(xié)議，根據(jù)IP與端口號向設備發(fā)送消息，等待設備響應。

設備控制：主要操作為設備啟動和停止，這里采取的是根據(jù)獲取的操作對服務運行狀態(tài)進行改變。

狀態(tài)監(jiān)控：設備的監(jiān)控始終在固定時間進行輪詢查詢，如設備有故障則通過websocket推送至上層，并顯示。

新增設備：當設備新增后，在XML配置文件中進行添加新增加的設備參數(shù)信息，并對其標注，重啟服務，服務第一次運行時對配置文件進行檢測，發(fā)現(xiàn)又新增參數(shù)就增加至數(shù)據(jù)庫中。當網頁中對新增字段翻譯。當網頁對設備查看和設置時，自動增加上新增參數(shù)。

4.3 數(shù)據(jù)庫訪問服務

數(shù)據(jù)主要通過Hibernate進行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)庫服務包含3個模塊：查詢、新增字段和表以及修改字段和表。數(shù)據(jù)庫連接信息放置在XML中，不同類別的數(shù)據(jù)庫在XML的不同節(jié)點進行配置，一個類別為一個節(jié)點，在程序中需要用到時通過配置文件連接至數(shù)據(jù)庫進行查詢。

查詢：當界面發(fā)起查詢設備參數(shù)時，數(shù)據(jù)服務執(zhí)行已定的設備查詢參數(shù)方法，直接將數(shù)據(jù)查詢后返回，避免多表聯(lián)合查詢的繁瑣。

新增字段和表：此模塊主要為軟件模塊新增和設備新增后，發(fā)現(xiàn)多余參數(shù)來進行服務的。

修改字段和表：此模塊主要為軟件模塊新增和設備新增后，發(fā)現(xiàn)參數(shù)需要改變來進行服務的。

4.4 成果應用

系統(tǒng)已經部署應用。實際應用表明，系統(tǒng)能夠統(tǒng)一對各站點中的設備、服務器和軟件模塊等被管對象進行配置、監(jiān)視以及異常告警。同時，用戶可按需增加新的設備和軟件模塊，靈活地增刪其可顯示和配置的參數(shù)，并完成衛(wèi)星信號控守系統(tǒng)業(yè)務邏輯的生成、部署和結果存儲，流程的加載、啟動和停止以及控守結果的保存。主要運行界面如圖4、圖5和圖6所示。

圖4 業(yè)務流創(chuàng)建界面

圖5 設備管理界面

圖6 功能重構界面

5 結束語

針對衛(wèi)星信號態(tài)勢獲取領域的薄弱環(huán)節(jié)，本文借鑒國內外最新成果并結合國內技術發(fā)展情況，設計并實現(xiàn)了衛(wèi)星信號控守指揮調度系統(tǒng)，形成衛(wèi)星信號自動化偵察及控守能力，對于提高衛(wèi)星信號偵察能力、情報獲取能力和目標甄別能力具有重要的現(xiàn)實意義和實際價值。

衛(wèi)星信號控守指揮調度系統(tǒng)采用組件化設計，通用性強，技術積累快。同時，采取高效、靈活的架構可方便地進行新模塊、新功能和新業(yè)務的拓展，既可有效繼承已有系統(tǒng)的功能，也可充分擴展未知領域的業(yè)務處理能力。