某型车载短波电台视景模拟系统设计

李荣伟 余红英 宋霄敏

【摘要】基于Unity3D三维引擎开发平台，采用嵌入式技术和网络通信技术研制了一套短波电台模拟训练系统;该系统有设备管理分软件和电台模拟器组成;实现了短波电台模拟器的操作训练、输入控制、状态监测、数据存储、电台自检、信道选择、信息交互等基本功能;实践证明该系统操作简单，性能可靠。

【关键词】Unity3D;嵌入式技术;网络通信;状态监测;信息交互

Abstract：Based on the three-dimensional engine Unity3D development platform，embedded technology and network communication technology were used to develop a Shortwave radio simulation training system.The system was composed of the system management software and the radio simulators.The system achieved shortwave radio operation，the basic function of the input control，condition monitoring，data storage，radio self-test，channel selection，information exchange.The results showed that the system is simple to operation and reliable to performance.

Key words：Unity3D;embedded technology;network communication;condition monitoring;information exchange

1.引言

Unity3D三维引擎开发的虚拟仿真系统具有良好的动态交互性能，它可以通过附加在GameObject上的脚本实现三维场景的动态交互[1]。

针对短波电台的业务训练手段，为了提高通信训练水平，减少对现有设备的磨损，充分利用嵌入式技术和视景仿真技术，研制开发了短波电台视景模拟系统。能在一个局域网内实现对电台进行模拟仿真和各种操作训练，实现了电台输入控制、状态监测、数据存储于显示、电台自检、信道选择、数据交互等基本功能[2-3]。

2.系统硬件设计

短波电台模拟器主要完成电台设备仿真功能。系统采取的模拟仿真方式为半实物仿真方式。采取OK6410ARM开发平台作为硬件核心，辅以其它外围设备电路，完成终端模拟的硬件设计[4-5]。OK6410ARM开发板检测面板的按键输入和话筒PPT的按键输入，同时对输入的信息进行分析、处理，进而判断模拟器当前的工作状态。模拟短波电台留有串行模块调试模块结构，主要是便于软件的更新，实现系统的不断升级。OK6410ARM硬件组成如图1所示。

图1 系统硬件组成

3.系统软件设计

3.1 电台模拟器与设备分软件通信

在Windows开发环境下，采用面向对象编程的思想，在Unity3D平台上开发。模拟器与设备管理分软件之间的通信采用UDP进行交互，处理其上传参数信息并通过各种指令对其进行控制与管理。电台模拟器和设备管理分软件通信协议流程如图2所示。

注册阶段：电台模拟器终端向服务器发出注册命令，等待服务器响应。服务器告知其在线，进入下一个阶段。

协商阶段：主要完成电台模拟器终端和服务器地址和时间的统一。

数据传输阶段：完成电台模拟器与服务器信息的交互。

注销阶段：当电台模拟器与服务器完成信息交互时，电台可以发出注销命令。

3.2 基于Socket网络通信

Socket就是一组网络编程接口，主要有两种形式：流式套接字和数据包套接字。流式套接字虽通信稳定，正确率高，但对系统资源的占用率高。本系统采用了Socket数据包套接字通信方式。

UDP协议取消了重发校验机制，能够达到较高的通信速率，对于实时性要求较高且网络可靠性较高的场合，具有很好的效果。在Socket通信过程中，调用Socket（）函数创建一个UDP套接字，在函数中设置要创建套接字的多重属性，调用bind（）函数将创建的套接字与本地的某一端口绑定，再调用recvfrom（）和sendto（）函数进行数据交互[6-7]。

图2 通信协议工作流程

图3 系统通信帧协议格式

4.仿真结果

实验结果：主要通过鼠标点击电台界面的按钮代替人手操作实际电台的旋钮，触发信息发往核心模块进行处理。虚拟电台与设备管理分软件相连，采用UDP协议进行数据交互，虚拟电台根据设备管理器分软件的信令来修正虚拟电台的显示界面[8]。

5.结束语

随着计算机技术及虚拟仿真技术的发展，嵌入式技术和三维引擎技术的进步，实时的虚拟仿真将成为发展的必然趋势。本文基于Unity3D的短波电台模拟器进行了深入的研究，对电台和设备管理分软件进行了深入的研究，明确了仿真对象的开发重点，改进了新装备的教学手段（见图4）。

参考文献

[1]邱建松.基于Unity3D的实时虚拟仿真系统的研究与实现[J].电子制作，2012.

[2]Zhu D Q，Kong M.A fuzzy CMAC neural network model based on credit assignment[J].International Journal of Information Technology（S0218-7957），2006，12（6）：1-8.

[3]Shi Kai，Serpedin Erchin.Coarse Frame and Carrier Synchronization of OFDM Systems[J].A New Metric and Comparison.IEEE Transactions on Wireless Communications，2004，3（07）：1271-1284.

[4]黄一斌，彭文成，薛青，赵定海.基于服务代理的电台组网训练平台的研究[J].系统仿真，2012，11：229-233.

[5]贺思，刘德良，李正宙，沈大伟.短波电台模拟训练系统的设计与实现[J].通信技术，2011，4（44）：84-86.

[6]刘海洋，王建新，高明.车载无线电台通信训练仿真系统设计与实现.企业技术开发，2009，28（01）：2-3.

[7]那丹彤.电台3D仿真模拟系统的设计应用[J].长春工程学院学报（自然科学版），2007，8（11）：67-69.

[8]董志明，王凯，彭文成，黄一斌.新型指控通信装备仿真训练系统设计与实现[J].系统仿真学报，2010，22（01）：94-95.

作者简介：

李荣伟（1989—），男，山西太原人，中北大学计算机与控制学院硕士研究生，研究方向：监测技术与自动化装置。

余红英，女，中北大学计算机与控制学院教授，硕士生导师，研究方向：信号及信息处理，计算机控制技术。