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无线电车载监测站的信号采集与通讯系统

无线电车载监测站的信号采集与通讯系统

2008/4/18 15:05:00
摘 要:本系统采用LabVIEW对无线电监测信号进行采集和处理,并开发用户界面。在Delphi平台上运用远程访问服务实现了无线电车载监测站与中心固定站的通讯。LabVIEW主程序对通讯子程序进行调用。
关键词:信号采集;车载监测站;LabVIEW通讯;远程访问

1   远程访问(RAS)是Windows 9 车载监测站系统简介
  本系统是无线电监测网络系统中的车载站部分。由于车载站与中心固定站的通讯是无线远程方式,因此,我们在Delphi7.0环境下,利用远程访问RAS拨号服务开发了车载站与中心固定站的拨号连接部分。由于本系统用于采集无线电接收机、频谱仪等仪器的数据,为了克服仪器面板小、图形显示呆板、数据分析处理功能不灵活等缺点,因此采用LabVIEW开发用户界面和进行数据分析。系统中,对Delphi语言编写的程序,通过LabVIEW对其进行调用。

2 系统配置
  系统采用C/S模式,中心站PC机作为服务器,车载站PC机作为客户端,客户端和服务器之间采用无线调制解调器通讯。服务器提供服务接入功能,即等候客户机的拨号联网,管理客户机的登录名及密码。配置时服务器操作系统安装Windows 2000 Server,启用“路由和远程访问”服务,在“网络和拨号连接”中新建连接,其中需配置每一个将与服务器连接的客户端的登录名及密码。

3 系统硬件组成
  系统硬件部分由中心站PC机,车载站PC机及无线调制解调器组成,框图如图1所示。





4 系统软件组成
4.1 RAS原理简介
        RAS是通过使用工业标准分帧协议建立的。通常有如下的协议:点到点的协议(PPP)、串行线路网际协议(SLIP)、异步NetBEUI。这些是一些数据传输的标准,他描述了怎样通过RAS连接进行数据传输,指定RAS连接采用何种网络通信协议进行通信。至于采用何种协议建立连接,主要取决于服务器采用或者能够支持几种协议。如果服务器支持上面的某种协议,则客户端RAS便可建立一个基于这种协议的连接。在微软公司提供的一系列的操作系统中,RAS服务器组件能够支持前面所说的任何一种分帧协议。RAS客户机和服务器之间的连接建立以后,网络协议堆栈(与所用的分帧协议有关)就通过这个RAS连接与远程计算机通信,就像在局域网中一样。
  RAS服务器接收到一次拨号连接请求时,首先处理前面列出的一种分帧协议,然后便与客户机开始通信。分帧协议一旦确立,RAS就会对客户端的接入进行身份验证。RAS客户机会为RAS服务器指定用户名,密码和域登录凭证。当Windows NT/2000等RAS服务器接收到这条消息时,就会使用Windows NT/2000的域安全访问控制验证登录凭证。
4.2 拨号连接部分
  拨号连接部分是在Delphi7.0环境下使用远程访问(RAS)的控件TapdRasDialer开发的。由于直接使用Windows的RASAPI来编写程序比较复杂,所以在开发的时候借助于TapdRasDialer控件,他调用Windows RASAPI对Modem等硬件进行控制。该部分程序只在客户机上,内含拨号所需的信息及结构,系统图如图2所示。




  TApdRasDialer控件提供了Microsoft远程访问服务API的接口。通过Windows拨号网络,这个控件主要用来与一个远程计算机建立和终止连接,然而他也用来处理RAS电话薄项(RASPhonebook Entries)和枚举活动连接(Active Connection)。
  通过Dial和DialDlg方法执行拨号。用Dial方法,同步和异步拨号选项都有效。Hangup方法终止呼叫。
CreatePhonebookEntry,DeletePhonebookEntry ListEntriesEditPhonebookEntry,方法操作Phonebook项。
  GetDialParameters和SetDialParameters方法可以访问一个特殊呼叫拨号参数。
(1)Password属性
  指定一个包含用户密码的字符串。密码为用户访问远程计算机的授权密码。
(2)domain属性
  指定一个字符串,其中包含授权(Authentication)发生的域。空字符串指定域(远程访问服务器在域中是一个成员)。一个*号指定存储在Phonebook中的域。
(3)Dial属性
  在RAS客户端和RAS服务器端之间,用Dial建立一个远程访问服务连接。如果一个连接错误发生,这个连接将自动挂断。
  在异步方式拨号(ialMode=dmAsync)中,连接建立前,拨号立即返回。连接进度通过OnDialStatus,OnDialError和OnConnected事件表达。另外,如果StatusDisplay指定TApdRasStatus控件,StatusDisplay控件显示一个拨号状态对话框,直到建立或取消连接。
  在同步拨号期间(DialMode设为dmSync),拨号不会返回,直到连接尝试已经成功完成或失败。没有事件触发,拨号函数结果必须检查以决定连接状态。
  一个不同于ecOK的返回值表明一个错误发生并且返回的值是个错误代码。这个值传递给GetErrorText可以获得错误的描述信息。
  通过ConnectState属性,可获得连接状态信息,直到应用程序调用HangUp终止连接。在一个连接已经成功建立后,应用程序最后必须调用HangUp。
  拨号不显示一个登录对话框。
4.3 程序接口子VI
  对其他语言程序的调用可提高系统的灵活性,更易于扩展。LabVIEW对C语言和Matlab提供了调用接口,还提供了调用Windows动态链接库DLL函数等高级功能。此外,LabVIEW还提供了对操作系统中可执行程序的调用。本系统使用Functions模板下的Communication下的SystemExec.vi模块如图3所示来实现对拨号连接生成的可执行程序进行调用。输入端Command to Execute设置为欲调用的*.exe文件路径及文件名;run minimized?(F)设置所调用的文件运行时是否需要最小化。
4.4 数据采集与处理
  采集无线电监测接收机的数据并进行电平、带宽、频率等波形显示,以及进行数据分析,动态显示频偏、频移等参数。主要用到Functions模板下的Communication下的TCP模块。其中的关键点是把接收机返回的数据块一组一组地分开(组与组之间是用换行符隔开的),再把一组中的数据一个一个地分开(数据之间是用逗号隔开的),然后把数据显示在相应的Graph中。





5 系统调试
包括LabVIEW程序和Delphi程序的调试。
        在LabVIEW中,程序运行时可以实时显示数据流动画面。这种调试方法可以使用户更加清楚地观察程序运行的每一个细节,为查找错误、修改程序提供了有效的手段。我们采用了查看语法错误,设置执行程序高亮,设置断点与单步执行,设置探针等多种调试的方法。
  对于拨号连接部分,调试内容包括当Modem的状态,线路情况以及拨号信息等出现异常时,该系统能否进行检测,并且给出正确的错误提示信息。

6 结语
  利用LabVIEW丰富的界面效果和信号的动态分析与处理功能,使该车载监测系统功能更加完善、更加高效。对通讯模块的调用,大大提高了系统开发的灵活性。
  该系统程序略加改动就可用于频谱仪、测向仪等无线电监测设备数据的采集和处理。在中心固定站与其他固定站联网情形下,本系统还可以通过中心站与其他站进行通讯。


参考文献


[1]LabVIEW Function Manual.USA:National Instruments Corporation,2001.
[2]杨乐平,李海涛,肖相生,等.LabVIEW程序设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.
[3]李建华,郭明.RS232和调制解调器高级通信编程[M].北京:人民邮电出版社,2001.
[4]黄军,熊勇,等.Delphi串口通信编程[M].北京:人民邮电出版社,2001.

 


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