地球站自动日凌处置系统

+ 石永录 刘春辉（山西广播电视卫星地球站）

地球站自动日凌处置系统

+ 石永录 刘春辉（山西广播电视卫星地球站）

本文来源于该项目的研制实践，针对地球站实际工作中遇到的日凌干扰问题，提出了智能处置方案，实现了自动值班预警日凌干扰、地球站功率自动增益系统和天线自动跟踪系统自动规避日凌干扰的目标，提升了安全播出应急保障能力。

卫星传输 日凌干扰 自动处置

0 引言

卫星广播传输开放式的无线传输方式容易受到自然环境影响，这些干扰对电视节目播出安全的影响十分严重,日凌就是其中之一。日凌中断每年会发生两次，每次持续约十几天。这种现象是一种客观现象，影响不能完全消除，它会影响到地球站卫星电视信号的接收，对各省地球站配备的功率自动增益系统和卫星信标接收设备将产生严重影响，因此日凌期开始前，各卫星公司会通过国家广电总局向各级卫星地球站下发详细的日凌时段表，以便于各站人工处置，及时规避其干扰。

为更加准确有效的处置日凌干扰，我站自行研发了地球站自动日凌处置系统，利用自动控制技术，实现了无人工干预的、上行传输链路设备自动规避日凌的目标。

1 日凌简介

对于从事广电传输行业的人来说，日凌是一个熟悉的现象，它是太阳辐射在春秋分前后的一段时间内对卫星通信，尤其是地球同步轨道卫星通信，产生严重干扰的一种现象。当太阳和地球站位于卫星两侧并在同一条直线上，此时太阳各种噪声直接进入地球站天线，大大抑制了卫星的信号，造成严重干扰，甚至信号中断，形成日凌现象。各地球站所处的地理位置不同，所以日凌发生的日期和时间都不一样。日凌期计算方法多种多样且非常成熟，这里不再赘述。

2 系统介绍

针对日凌问题，我们拓展原有监控系统，规范化处理流程，实现了用计算机自动处置上行链路日凌干扰的问题。

图1 自动日凌处置系统框图

2.1 工作原理

通过串口服务器接入原有监控系统的日凌处置工控机，既负责日凌期的计算、校正，又负责在日凌期控制上行链路受干扰设备规避干扰，实现了处置过程的自动化。

系统采用日凌算法生成100年的日凌期，并通过多种方法进行校正。在日凌期系统会结合卫星接收解码器送来的节目信噪比信息自动识别日凌的开始和结束，并生成日凌干扰信息。

日凌处置系统根据日凌干扰信息生成预警信息，并发送给值班报警系统，以便提醒值班员密切观察日凌干扰。日凌干扰信息直接送往抗干扰功率自动增益系统。该系统内置的干扰信息判断逻辑会使用该信息主动规避日凌干扰；日凌处置系统根据日凌干扰信息生成并发送天线跟踪启、停指令，来控制天线自动跟踪系统规避日凌干扰。

2.2 软件介绍

本系统软件利用卫星通讯原理提供的日凌期算法，从理论上计算出日凌时间表。利用微波通讯技术中的卫星接收节目信噪比变化，实际监测到日凌起止时刻。综合比对理论日凌时刻表和实测日凌起止时刻生成干扰信息及相应的控制命令。日凌处置系统运用网络通讯技术向上行传输系统传递信息或指令，实现规避日凌干扰的目标。下面我们就具体介绍这些软件模块。

1）逻辑功能模块

本系统软件分2大部分：计算程序、自动处置程序。为具有良好的人机交互界面以及应用已有的成熟算法，日凌计算程序用Javascript编程开发平台实现；为满足实时性的要求，日凌期自动处置程序用VC2012开发平台实现。

2）日凌计算程序

（1) 日凌计算

(1.1)计算软件介绍

日凌计算部分主要完成针对各种天线日凌起止时间的计算，需要设定卫星定点经度、节目下行频率、地球站的经纬度、地球站所用天线的口径、年份等等信息。日凌计算软件界面如下图所示：

当设置好卫星定点经度等信息后，点击软件右上角的[计算日凌]按钮，日凌计算的结果会显示在软件左下角的那个文本框中，值班员可以很方便的查看日凌期的相关信息；同时结果还会被保存在计算机SSD盘指定的目录下。

(1.2)日凌计算结果展示：

中星6B 115.5

C波段 下行频率 3846 4199

太原 112.57 37.87

图3 日凌计算界面

(1.3)日凌算法的误差及校正

从上面的比对看出，采用不同的算法给出的日凌期起止时间略有差别，但是发生日凌的日期以及每日日凌最严重的时间是完全吻合的，而且日凌起止时间相差不到1分钟。

我们采用下面几种方法对日凌期进行校正：

(i)监测时间二维扩展原则。开始和结束日期各自外延3天。每日起止时间各自外延3分钟。

图2 日凌自动处置系统软件逻辑模块

举例如下：

理论计算出的结果是：

7.3 米天线

日期 2016.10.6 12.03 ～ 12.05 2

日期 2016.10.7 12.01 ～ 12.06 5

日期 2016.10.8 12.00 ～ 12.06 6

日期 2016.10.9 12.01 ～ 12.06 5

根据二维扩展原则：

开始日期向前外延为2016.10.3日，结束日期向后外延为2016.10.12日。

每日监测时间按照最长日凌干扰时段(2016.10.8 12.00～ 12.06 6分钟)为标准，外延为11.57 ～ 12.09.

(ii)人工校准。每次日凌开始前5天，本系统会提醒值班人员根据总局下发的日凌期校准自动生成的日凌时段。人工校准仍然遵循二维扩展原则。

(iii)自动监测校准。此功能位于日凌自动处置程序中，后面会详细介绍。

（2)日凌期自动处置

日凌现象对地球站卫星天线的干扰是不可避免的，地球站值班员在日凌期间需要对功率自动增益系统和天线自动跟踪系统等相关受影响设备进行相应的设置，以便主动规避日凌的不良影响。由于日凌期的起止时刻是非常精确的，而且对相关设备的处置也已经非常规范化，因此完全可以通过计算机自动完成相关工作，减轻值班员压力，提高操作准确度。

自动处置程序被设计成驱动程序常驻在计算机的内存中,它会根据系统当前时间和SSD盘中存储的日凌期起止时刻数据文件的内容，在每日日凌开始时刻向值班告警系统发出预警信息，结束时刻发出取消预警信息。每次预警声光告警时间为半分钟，以此提醒值班员密切关注日凌干扰。

在值班预警的同时，启动自动监测校准功能。自动监测校准模块根据发收天线接收节目信号的信噪比变化，生成日凌信息。当9m、7.3m及3米天线信号信噪比5s平均值均降至其下限值+2dB以下时，将日凌信息设定为1，反之设定为0。驱动程序通过调用串行通讯接口将日凌来临的信息经预设串口传给功率自动控制单元，功率自动控制单元的判断逻辑中加入对日凌信息的分析，以此来主动规避日凌干扰；在日凌信息发生变化时，会向天线自动跟踪单元发送不同的命令。信息由0翻转为1时，发送停止执行自动跟踪功能命令，由1翻转为0时，发送启动自动跟踪功能命令，这样天线自动跟踪单元就能规避日凌干扰。

日凌自动处置驱动程序的串行通讯接口部分向指定串口发送信息。它的功能主要有两个。一是将日凌自动处置驱动程序生成的日凌信息传送给功率自动增益系统，二是将日凌自动处置驱动程序生成的启动或停止指令发送给天线自动跟踪系统。我们利用.NET Framework 2.0中提供的SerialPort类实现的串行通讯接口，包括串口通讯参数设置、串口初始化、打开、关闭及串口通信等通讯功能。

（3) 关键源代码

结论

每年春秋两次日凌干扰，是各省地球站必须要面对和妥善处置的自然环境干扰问题，处置失当会对安全播出造成影响，我们这个自动处置日凌干扰的系统，在很大程度上避免了人为操作的失误，对其他地球站有一定的借鉴意义和推广价值。