專利名稱：：一種短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于通信仿真
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前，短波數(shù)字化電臺廣泛配發(fā)于部隊，由于是新裝備，存在著操作人員少，新裝備使用率不高的問題，而該裝備操作人員的培訓(xùn)工作仍采用傳統(tǒng)的施訓(xùn)模式，其弊端主要表現(xiàn)在1、訓(xùn)練效率無法保證—方面，兵員服役期的縮短使得業(yè)務(wù)訓(xùn)練時間相應(yīng)縮短，而訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)卻不可能降低，只能通過提高訓(xùn)練效率保證訓(xùn)練質(zhì)量；而另一方面，造價高昂的實(shí)際裝備無法大規(guī)模用于訓(xùn)練，往往只能多人共用一機(jī)，輪流操作，訓(xùn)練效率十分低下。2、設(shè)備維護(hù)成本高傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式，將裝備長期置于不間斷、高頻度的重復(fù)操作狀態(tài)下，導(dǎo)致裝備磨損嚴(yán)重，增加了使用維護(hù)投入，同時，也難以達(dá)到裝備完好率要求。3、不利于信息資源安全保密訓(xùn)練中設(shè)備頻繁的開機(jī)操作，極易造成射頻信號泄露，造成工作頻段、發(fā)射功率等設(shè)備參數(shù)的外泄。4、對操作人員身體損傷較大訓(xùn)練中由于電臺工作于射頻段，所產(chǎn)生的輻射對人的身體有影響，特別是長期從事教學(xué)或者一直工作與電臺前面的人員，無形的傷害了操作人員。5、不利于頻譜管理訓(xùn)練中電臺的頻繁開關(guān)機(jī)以及更換頻率，極易對周邊的電磁環(huán)境造成干擾，不利于頻譜管理。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的訓(xùn)練效率低、設(shè)備維護(hù)成本高、不利于信息資源安全保密、對操作人員身體損傷較大及不利于頻譜管理的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括主控計算機(jī)，主控計算機(jī)和以太網(wǎng)交換機(jī)、語音交換機(jī)相連接，以太網(wǎng)交換機(jī)還和路由器、模擬電臺終端相連接，模擬電臺終端和語音交換機(jī)相連接，其中的主控計算機(jī)，用于對整個系統(tǒng)的仿真活動進(jìn)行管理、監(jiān)控及調(diào)度；路由器，用于通過接入廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)管理；以太網(wǎng)交換機(jī)，用于構(gòu)建一個星型的交換式以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端和主控計算機(jī)之間的互連，對主控計算機(jī)的控制信息以及模擬電臺終端的狀態(tài)信息進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真的各種訓(xùn)練功能，保證模擬電臺終端與主控計算機(jī)的信息傳輸；語音交換機(jī)，用于以音頻交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)構(gòu)建音頻信號傳輸網(wǎng)，音頻信號傳輸網(wǎng)獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，語音交換機(jī)通過接收主控計算機(jī)發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端話音通信鏈路的建立與拆除，實(shí)現(xiàn)仿真終端點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)話音通信；模擬電臺終端，用于實(shí)現(xiàn)工作模式設(shè)置與調(diào)用，操作行為響應(yīng)的仿真以及工作狀態(tài)信息的上傳。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中的模擬電臺終端包括主控模塊，主控模塊上連接有網(wǎng)絡(luò)通信模塊、鍵盤掃描及顯示驅(qū)動模塊和話音信號處理模塊。本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)有益效果是，以實(shí)際電臺為仿真對象，采用分布式交互模擬(DIS)技術(shù)，在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)電臺的通信仿真過程，該系統(tǒng)可適用于多人多機(jī)電臺操作訓(xùn)練，也可用于單人單機(jī)電臺操作訓(xùn)練。圖1是本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬電臺終端5的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬電臺終端5采用的主控制器芯片LPC2132的原理圖；圖4是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬電臺終端5采用的矩陣鍵盤接口電路圖；圖5是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬電臺終端5采用的功能指示燈電路圖；圖6是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬電臺終端5采用的話音處理單元話音發(fā)端工作原理圖；圖7是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)中模擬電臺終端5采用的話音處理單元話音收端工作原理圖；圖8是本發(fā)明訓(xùn)練系統(tǒng)采用的程控語音交換機(jī)原理圖。圖中，l.主控計算機(jī)，2.路由器，3.以太網(wǎng)交換機(jī)，4.語音交換機(jī)，5.模擬電臺終端，6.廣域網(wǎng)，7.主控模塊，8.鍵盤掃描及顯示驅(qū)動模塊，9.話音信號處理模塊，IO.網(wǎng)絡(luò)通信模塊。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明?！?、本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作過程本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括主控計算機(jī)1，主控計算機(jī)1和以太網(wǎng)交換機(jī)3、語音交換機(jī)4相連接，以太網(wǎng)交換機(jī)3還和路由器2、模擬電臺終端5相連接，模擬電臺終端5和語音交換機(jī)4相連接，路由器2通過RJ45連接到廣域網(wǎng)6，其中的主控計算機(jī)1，用于對整個系統(tǒng)的仿真活動進(jìn)行管理、監(jiān)控及調(diào)度；路由器2，用于通過接入廣域網(wǎng)6實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)管理功能；以太網(wǎng)交換機(jī)3，用于構(gòu)建一個星型的交換式以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端5和主控計算機(jī)1之間的互連，對主控計算機(jī)1的控制信息以及模擬電臺終端5的狀態(tài)信息等進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真的各種訓(xùn)練功能，保證模擬電臺終端5與主控計算機(jī)1實(shí)時、可靠、便捷的信息傳輸；語音交換機(jī)4，用于以音頻交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)構(gòu)建音頻信號傳輸網(wǎng)，音頻信號傳輸網(wǎng)獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，語音交換機(jī)4通過接收主控計算機(jī)1發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端5話音通信鏈路的建立與拆除，實(shí)現(xiàn)了仿真終端點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)話音通信等通信功能；模擬電臺終端5，用于實(shí)現(xiàn)工作模式設(shè)置與調(diào)用，操作行為響應(yīng)的仿真以及工作狀態(tài)信息的上傳。本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的工作過程為模擬電臺終端5、太網(wǎng)交換機(jī)3和主控計算機(jī)1通過雙絞線依次連接組成局域網(wǎng)，在局域網(wǎng)內(nèi)每個模擬電臺終端5都有自己固定的IP地址以及統(tǒng)一編址的臺號，參訓(xùn)人員對模擬電臺終端5進(jìn)行訓(xùn)練操作，每一個按鍵動作以及工作模式設(shè)置的變動都通過ARM和顯示芯片在面板上顯示相應(yīng)的動作并形成一個數(shù)據(jù)報文，通過以太網(wǎng)交換機(jī)3向主控計算機(jī)1發(fā)送；主控計算機(jī)1根據(jù)從數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)報文實(shí)現(xiàn)對模擬電臺終端5操作過程的監(jiān)控，同時從中提取各模擬電臺終端5的信道或者頻率信息，匯總判斷后，形成音頻交換控制命令，通過RS232串口控制語音交換機(jī)4進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各模擬電臺終端5之間的語音通信，同時系統(tǒng)工作時主控計算機(jī)1還可以通過向相應(yīng)的模擬電臺終端5發(fā)送指令來設(shè)置相應(yīng)的工作模式、背景環(huán)境、故障代碼等信息。以太網(wǎng)交換機(jī)3還通過路由器2接入廣域網(wǎng)6接收督導(dǎo)檢查計算機(jī)的命令從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)和管理。局域網(wǎng)內(nèi)信息的傳輸采用UDP通信協(xié)議，串口采用標(biāo)準(zhǔn)的9針RS232接口。為了便于施工，無論是計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)還是程控語音交換網(wǎng)絡(luò)均使用超5類非屏蔽雙絞線(UTP)構(gòu)成。計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)線序定義為T568A標(biāo)準(zhǔn)，程控語音交換網(wǎng)絡(luò)線序自行定義。系統(tǒng)工作過程中以太網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸少而對數(shù)據(jù)收發(fā)的實(shí)時性要求很高，在這種情況下，UDP的低開銷和多播(組播)能力比TCP更合適系統(tǒng)的需求。NIU采用的是UART串口轉(zhuǎn)化為網(wǎng)口的網(wǎng)卡(ZNE-10T)，因此對NIU的操作本質(zhì)上是對串口的操作，利用UART驅(qū)動發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送幀格式服從NIU中UDP報文的格式要求。ZNE-10T的通信接口電路包括與微控制器接口及與以太網(wǎng)接口兩部分。與微控制器采用串行接口進(jìn)行通信；以太網(wǎng)接口則為RJ45標(biāo)準(zhǔn)接口。表1給出了該模塊各管腳功能的定義。表1ZNE-10T管腳定義<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>其中，管腳5、15、19是LED信號，用于串口或以太網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送、接收指示；W/R_485是RS485發(fā)送控制端，保證RS485半雙工輸出，發(fā)送數(shù)據(jù)時為高電平，接收數(shù)據(jù)為低電平；RSTJl為模塊復(fù)位引腳，低電平有效，在該管腳輸入大于20i!S的負(fù)脈沖，模塊復(fù)位；將nCOM_CFG管腳拉低，模塊進(jìn)入串口配置模式；1/001/03是可控制通用I/O口；SHELL為外殼地引腳，可連接RJ45接口的屏蔽外殼。二、本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中的模擬電臺終端5設(shè)計模擬電臺終端5實(shí)現(xiàn)了工作模式設(shè)置與調(diào)用，操作行為的響應(yīng)，工作狀態(tài)信息的上傳，自檢和故障查詢的模擬，以及實(shí)裝話音信號的模擬等功能。該終端采用嵌入式設(shè)計，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可編程技術(shù)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括主控模塊7，主控模塊7上連接有網(wǎng)絡(luò)通信模塊10、鍵盤掃描及顯示驅(qū)動模塊8、話音信號處理模塊9。(1)主控模塊7主控模塊以PHILIPS公司推出的ARM7系列芯片LPC2132為主控制器，包括11.0592MHz時鐘電路，CAT1025復(fù)位芯片、JTAG等外圍電路及與其它模塊的接口電路。LPC3132的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其主要特點(diǎn)如下.小型LQFP64封裝；*片內(nèi)16KB靜態(tài)RAM，64KB的Flash程序存儲器，128位寬度接口/加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz的操作頻率；片內(nèi)Boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用編程(IAP);含有2個32位定時器(帶有4路捕獲和4路比較通道)、P麗單元(6路輸出)和看門狗；實(shí)時時鐘具有獨(dú)立的電源和時鐘源，在節(jié)電模式下極大地降低了功耗；多個串行接口，包括2個16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART、2個高速的12C接口、SPI和具有緩沖作用和數(shù)據(jù)長度可變功能的SSP;(2)仿真電臺矩陣鍵盤接口如圖4所示，矩陣鍵盤接口模塊采用智能顯示驅(qū)動芯片SD7218A作為鍵盤掃描及顯示驅(qū)動芯片，把鍵盤掃描和部分顯示功能電路相結(jié)合。SD7218A是一片具有兩線式串行接口(準(zhǔn)I2C)的、可同時驅(qū)動8位共陰極數(shù)碼管(或64只獨(dú)立LED)、100Bytes靜態(tài)RAM的智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣。本發(fā)明采用LPC2132自帶的I2C接口與SD7218A的串行接口直接相連設(shè)計硬件電6路，SDA接DATA腳，SCL與CLK腳相連。這種設(shè)計方法復(fù)用了I2C接口，利用總線的相似性使用硬件12C接口提高了系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性。(3)功能指示燈顯示模塊功能指示燈顯示模塊采用HLMP系列的發(fā)光二極管，如圖5所示，該系列的發(fā)光二極管發(fā)出的光亮度高、方向性好、均勻，使用SD7218A對其進(jìn)行驅(qū)動。其中公共端與數(shù)據(jù)口的DIGOO以及DIG01相連，另一端與位掃描口與八段數(shù)碼管的段選擇引腳SEGA-DP連接，這里可以將所連的發(fā)光二極管看作是兩個數(shù)碼管，各個獨(dú)立的發(fā)光二極管看作是數(shù)碼管不同的段，在編程實(shí)現(xiàn)時可以直接利用SD7218A的段點(diǎn)亮功能點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管。(4)話音處理單元話音處理單元的作用在于采取音頻自動增益控制(AGC)、音頻濾波、放大、音頻靜噪等措施對話音進(jìn)行處理，以增大通信距離，提高話音清晰度。話音發(fā)端的工作過程如圖6所示，將話筒采集到的話音送入音頻前置放大電路，經(jīng)過音頻AGC處理后，在PTT開關(guān)電路控制下，將話音信號送出；話音收端的工作過程如圖7所示，首先將話音信號進(jìn)行音頻AGC處理，經(jīng)音頻帶通濾波器(300-3400Hz)濾除音頻帶外干擾噪音，而后，信號分為兩路，一路作為靜噪取樣信號至音頻靜噪電路，一路至靜噪門，靜噪門的通斷由音頻靜噪電路控制，通過靜噪門后，信號再次分為兩路，分別至耳機(jī)及揚(yáng)聲器輸出。三、本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)中無線話音通信的有線模擬系統(tǒng)構(gòu)建了一個獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的音頻信號傳輸網(wǎng)，以音頻交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)，通過接收主控計算機(jī)1發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端5話音通信鏈路的建立與拆除。本發(fā)明采用2片MT8816構(gòu)建了16X16語音交換器，如圖8所示。MT8816是采用CMOS工藝制造的單片集成電路，它具有功耗低，可靠性高的特點(diǎn)。該器件包含一個8X16陣列的開關(guān)陣列，也就是開關(guān)陣列為8列16行，列為Y，行為X。當(dāng)開關(guān)接通時，模擬開關(guān)陣列將把對應(yīng)的X行同Y列相聯(lián)；當(dāng)開關(guān)斷開時，X行與Y列之間絕對隔離。只有當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入存儲器時，相應(yīng)被尋址存儲器位置的交叉點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)才改變，其余的開關(guān)保持它們原先的狀態(tài)。在控制存儲器寫入適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，可得到X和Y輸入/輸出端相互連接的任何組合。在RESET輸入為邏輯"l"時，不管CS為高電平還是低電平，存儲器內(nèi)所有數(shù)據(jù)都將復(fù)原為邏輯"0"，使所有交叉點(diǎn)開關(guān)斷開。主控計算機(jī)1時刻監(jiān)測模擬電臺終端5工作狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)中某些電臺工作頻率和模式都相同時，主控計算機(jī)1通過RS232接口向語音交換機(jī)4發(fā)送連接命令，命令經(jīng)語音交換機(jī)4中AT89C51識別后，向相應(yīng)MT8816寫控制命令，實(shí)現(xiàn)對應(yīng)模擬電臺終端5之間的對講、群呼和組呼等語音交換功能，否則進(jìn)行拆線處理。具體工作過程為以嵌入式處理器LPC2132芯片為模擬電臺終端5的處理核心，由它控制和協(xié)調(diào)模擬電臺終端5的工作，通過智能顯示驅(qū)動芯片SD7218A作為鍵盤掃描及顯示驅(qū)動芯片，對終端的各個按鍵進(jìn)行識別并通過HLMP系列的發(fā)光二極管以及點(diǎn)陣顯示器HCMS-2975對操作過程的工作模式以及頻率等信息進(jìn)行顯示，然后LPC2132網(wǎng)絡(luò)接口模塊將模擬電臺終端5狀態(tài)信息以及各種參數(shù)傳輸至主控計算機(jī)l，主控計算機(jī)1識別電臺終端的狀態(tài)通過RS232控制2片MT8816構(gòu)建的16X16語音交換器實(shí)現(xiàn)各仿真終端之間的話音通信。本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，以實(shí)際電臺為仿真對象，采用分布式交互模擬(DIS)技術(shù)，在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)電臺的通信仿真過程，該系統(tǒng)可適用于多人多機(jī)電臺操作訓(xùn)練，也可用于單人單機(jī)電臺操作訓(xùn)練。權(quán)利要求一種短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，包括主控計算機(jī)(1)，主控計算機(jī)(1)和以太網(wǎng)交換機(jī)(3)、語音交換機(jī)(4)相連接，所述的以太網(wǎng)交換機(jī)(3)還和路由器(2)、模擬電臺終端(5)相連接，模擬電臺終端(5)和語音交換機(jī)(4)相連接，其中的主控計算機(jī)(1)，用于對整個系統(tǒng)的仿真活動進(jìn)行管理、監(jiān)控及調(diào)度；路由器(2)，用于通過接入廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)管理；以太網(wǎng)交換機(jī)(3)，用于構(gòu)建一個星型的交換式以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端(5)和主控計算機(jī)(1)之間的互連，對主控計算機(jī)(1)的控制信息以及模擬電臺終端(5)的狀態(tài)信息進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)仿真的各種訓(xùn)練功能，保證模擬電臺終端(5)與主控計算機(jī)(1)的信息傳輸；語音交換機(jī)(4)，用于以音頻交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)構(gòu)建音頻信號傳輸網(wǎng)，音頻信號傳輸網(wǎng)獨(dú)立于數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，語音交換機(jī)(4)通過接收主控計算機(jī)(1)發(fā)送的控制指令，實(shí)現(xiàn)模擬電臺終端(5)話音通信鏈路的建立與拆除，實(shí)現(xiàn)仿真終端點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)話音通信；模擬電臺終端(5)，用于實(shí)現(xiàn)工作模式設(shè)置與調(diào)用，操作行為響應(yīng)的仿真以及工作狀態(tài)信息的上傳。2.按照權(quán)利要求1所述的短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征在于，所述的模擬電臺終端(5)包括主控模塊(7)，主控模塊(7)上連接有網(wǎng)絡(luò)通信模塊(10)、鍵盤掃描及顯示驅(qū)動模塊(8)和話音信號處理模塊(9)。全文摘要本發(fā)明公開的一種短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，包括主控計算機(jī)，主控計算機(jī)和以太網(wǎng)交換機(jī)、語音交換機(jī)相連接，以太網(wǎng)交換機(jī)還和路由器、模擬電臺終端相連接，模擬電臺終端和語音交換機(jī)相連接。本發(fā)明短波數(shù)字化電臺網(wǎng)絡(luò)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，以實(shí)際電臺為仿真對象，采用分布式交互模擬(DIS)技術(shù)，在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)電臺的通信仿真過程，該系統(tǒng)可適用于多人多機(jī)電臺操作訓(xùn)練，也可用于單人單機(jī)電臺操作訓(xùn)練。文檔編號H04M7/00GK101702275SQ200910023650公開日2010年5月5日申請日期2009年8月20日優(yōu)先權(quán)日2009年8月20日發(fā)明者周義建,朱海峰,李金良,翁木云,謝鐵城,達(dá)新宇,陳樹新申請人:達(dá)新宇;陳樹新;周義建;朱海峰;李金良;翁木云;謝鐵城