总第２１８期 ２０１２年第８期 舰船电子工程 Ｓｈｉｐ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．８ ９５ 通信干扰仿真训练系统的设计与实现 王昌宝毕大庆潘启中 合肥２３００３７） （电子工程学院摘要在设置战术想定、生成信号环境的基础上，运用ＶＣ＋＋６．０、ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ语言，设计并实现了通信干扰装备仿真训练系统，且 通信干扰；仿真训练 ＴＰ３９１．９ 能够对训练效果进行评估。该系统可以解决训练中存在的一些实际问题，满足训练的需要，提高训练效果。 关键词中图分类号Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｊａｍｍｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｅ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＷＡＮＧ Ｃｈａｎｇｂａｏ ＢＩ Ｄａｑｉｎｇ ＰＡＮ Ｑｉｚｈｏｎｇ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ＰＩ Ａ，Ｈｅｆｅｉ ２３００３７） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｊａｍｍｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ＶＣ ａｎｄ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｃｒｅａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔａｃｔｉｃｓ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｉｔ ｓｏｌｖｅｓ ｓｏｍｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｈａｔ ｅｘｉｔ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒｏｏｐ＇ｓ ｔｒａｉｎｉｎｇ．Ｉｔ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｐｕｒｐｏｓｅ ｂａｓｉｃａｌｌｙ，ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｒｏｏｐ＇ｓ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｊａｍｍｉｎｇ，ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＰ３９１．９ １ 引言 Ｃ 数据库 ｊ ｅ 通信干扰装备能否充分地发挥战斗效能，取决于 熟练掌握和运用装备的水平，然而由于一些实际问题的存 白方子系统 ｌ地图生成 Ｉ战场态势ｆ 模块 ｝ 『监控模块Ｌ 战场态势 ● ｌ战机航迹生成模块ｌ Ｉ 在，装备的训练存在一定的困难。为了解决这些问题，尽快 提高的训练水平，从通信干扰的角度出发，研究并设计 了一套通信干扰仿真训练系统，目的是满足训练的需 要，提高训练效果。 ｌ战场态势 一 显示模块 ｌ生成模块Ｊ’ｌｆ古算模块ｌ 『生成模块ｌ 枷集评估Ｉ● 模块 １【 ｌ网络倍输 ｚ丌－＋７ ｆ ｌ地理信息分析模块ｌ ｌ ２系统总体设计 ２．Ｉ设计功能 端 介 、，主操作席 ｆ『 ，ｋ／ 副操作席 通信干扰仿真训练系统是一个复杂的互操作系统，在 设计过程中确定了与实际作战具有较高吻合度的军事规 则、军事基础数据等ｌ】 ］。此系统具有以下功能［ ： ｌＦｒｉＬｌ ｌ ＜＝ ｆ：扰发射席 分机３ Ｊ ＜＝＝ ｆ分机５ Ｉ Ｉ Ｐ）４￣１，６ ｆ ｌ１）能够生成战场态势并对态势进行编排部署［４ ； ２）能够生成具有一定战术背景的战场电磁信号环境； ３）能够仿真装备各席位的操作，对战场电磁信号进行 侦察，并可实施单站或多站联合干扰ｌ５ ； ｆ分机２ １ 什 分机４ ｌ 数据库 Ｉ ４）能够显示战场态势并对态势进行动态导调管理； ５）能够对训练效果进行评估。 ２．２系统组成结构 图１通信干扰模拟训练系统结构图 ３ 系统各组成模块的设计 ３．１白方子系统 本文设计的系统基于客户／ＪＲ务器模式。整个系统由 蓝方子系统、白方子系统、红方子系统和各子系统所属的数 白方子系统主要实现仿真训练过程中对战场态势的监 控与管理，由地图生成模块、战场态势生成模块、战场态势 据库以及连接各子系统的网络传输组成＿６］。蓝方子系统和 白方子系统存在于服务器端，红方子系统存在于客户端。 系统组成框图如图１所示。 显示模块、战场态势监控模块和效果评估模块五个模块组 成。下面介绍白方子系统中各模块的功能。 ＊收稿日期：２０１２年２月８日，修回日期：２０１２年３月１５日 作者简介：王昌宝，副教授。毕大庆，讲师。潘启中，讲师。 ９６ 王昌宝等：通信干扰仿真训练系统的设计与实现 总第２１８期 ・地图生成模块：完成系统运行中的地图添加工作，基于电 子地图进行系统仿真中的所有部署、操作、评估等。 ・战场态势生成模块：完成战场态势的初始化工作，并 通过战场态势显示模块把各装备的编排部署在电子地图上 显示出来，生成战场态势。 ・战场态势显示模块：主要完成战场态势的可视化工 作，包括装备部署可视化、战机航迹可视化、信号环境可视 化、侦察范围的可视化、联合干扰压制区的可视化、干扰效 果可视化等。 ・战场态势监控模块：用于训练过程中对战场态势的 监控与管理，实现对战场态势的导调。 ・效果评估模块：实现对训练效果的评估。系统中的 效果评估分为单站操作效果评估和联合干扰效果评估两种 评估模式。 ３．２蓝方子系统 蓝方子系统的功能是实现对蓝方作战目标平台的仿 真，并生成战场信号环境，由战机航迹生成模块、地理信息 分析模块、电波传播估算模块和信号环境生成模块组成。 各个模块的功能如下： ・战机航迹生成模块：生成蓝方作战飞机的运行轨迹。 ・地理信息分析模块：完成各装备间的距离量算，用于 监控人员分析把握战场态势和电波传播损耗的估算。 ・电波传播估算模块ｌ＿７］：建立电波传播损耗估算模型， 确定各种信号从发端通过传播损耗后到达接收端的电平 值。 ・信号环境生成模块：生成战场信号环境。 ３．３红方子系统 红方子系统是通信干扰的装备仿真操作系统，是为训 练装备操作人员而设计的，由多个不同分机组成，它们通过 组合形成主操作席、副操作席和干扰发射席三个席位。红 方子系统模拟实现了干扰装备的侦察功能、干扰功能和指 挥控制功能等。下面是红方子系统中各个席位的功能： ・主操作席：是实施侦察干扰的指挥控制中心，完成对 信号的快速数字处理、特征提取和模式识别等综合处理，实 现对跳频网台（频率集）的快速分选识别，跳频信号参数测 量等，并可对信号实施干扰。 ・副操作席：主要用于对信号的侦察、识别和干扰。实 现对信号的全景显示，测量识别信号的参数。 ・干扰发射席：发射具有一定功率的干扰信号，并能够 根据干扰距离、干扰功率等参数，在电子地图上显示单站或 多站的干扰压制区。 ４部分主要功能的实现 本系统用ＶＣ＋＋６．０编制完成［８］，包括白方子系统和 蓝方子系统的实现以及红方子系统的各个装备席位的仿真 工作，用ＭａｐＩｎｆｏ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ７．０＿９］完成了电子地图图层 的制作以及矢量地图的生成，用ＭａｐＸ ５．０完成了电子地 图的二次开发和电子地图在ＶＣ环境中的调用，根据系统 的需求以及数据存储与管理的需求，本系统选择了ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ２０００作为数据库管理系统，工作模式采用ｃ／ｓ结构。 在仿真训练的过程中，服务器端首先布置战场态势，然 后生成战场电磁信号环境，随后将红方通信干扰站纳入系 统，并向干扰站发送环境信号。当干扰站纳入系统后，就可 以对信号进行侦察、分析、干扰，服务器端可以实时地对战 场态势和信号环境进行导调管理，达到红蓝双方的互动，并 对侦察干扰效果进行评估。 ４．１移动作战目标平台的仿真 作战目标平台是指蓝 方所有载有通信电台的载 体，包括固定的和移动的。 移动作战目标平台由于具 有速度，其位置是不断地 图２移动作战目标 变化的，其飞行示意图如 平台运行示意图 图２所示。通过以下几步 来实现移动作战目标平台的可视化显示： １）制作与每个装备相对应的图标，每一种图标代表一 种装备，这些图标符合军标的要求。 ２）制作与每个装备图标相对应的地图图层，并把它们 集成于电子地图上。 ３）根据战机的速度 、所设定的时间步长Ｔ、此刻的位 置Ａ（ＬｏｎＡ，ＬａｔＡ）和战机运行方向角 计算得出战机在下 一个时刻的位置Ｂ（ＬｏｎＢ，ＬａｔＢ）。 ４）在下一个时间步长开始的时候，在相应的地图图层 上的Ｂ点添加此战机的图标。 ５）在做了一定的延时之后，删除图层上Ａ点的战机图标。 通过以上五步，战机可以在地图上“飞行”了。 战机航迹计算，已知战机的初始坐标为Ｅ （Ｘ ，Ｙ ， Ｈ ），Ｘ 为战机的初始经度，ｙ 为战机的初始纬度，Ｈ 为 战机的升空高度，战机的巡航速度为 ，战机的巡航方向 为０，方向按北偏东计算，顺时针为正，逆时针为负。战机运 行时间Ｔ后的坐标为Ｅｚ（Ｘ２，ｙ２，Ｈ２），如图２所示。假设 飞机是水平飞行的，同时不考虑飞机的俯仰飞行等。假设 已知点Ｅｏ（Ｘ０，Ｙｏ，Ｈ。），不妨假设Ｘｏ—Ｘ ＋０．０１，则根据 ， ，Ｔ，可算出： ｆＹｏ—ｙｌ＋（Ｘｏ—Ｘ１）／ｔａｒｄ … Ｉ Ｉ Ｅ１ Ｅ２ Ｉ一 Ｔ ｆ ｆＸ１ Ｘ２ Ｉ—ｌＥｌ ｌ ｓｉｎＯ ｌ ｌｙ１ ｙ２ ｌ＝Ｉ Ｅ１ Ｅ２｝ｃｏｓＯ ｌ Ｉ ＸｏＸｌ｛一Ｉ Ｅ０Ｅｌ ｌ ｓｉｎＯ ｏ … Ｉ ｌ ｙ。ｙ１ Ｉ—Ｉ Ｅ０Ｅ１ Ｉ ｃｏｓＯ Ｏ￣０％ｘ Ｉ ｌＸｃｘ１ Ｉ—ｌ Ｅ１ ｌ ｓｉｎＯ ７ｃ ＜２７ｃ 【ｌＹｏＹｌ ｌ—ｌ Ｅ１ ｌ ｃｏｓＯ ７ｃ ＜２７ｃ 由式（１）和式（２）可以得到（Ｘｚ，ｙ２）： ｆｘ 一ｘ ＋上 ｌ ｌ ｙ２ｙ ｌ（ —ｙ１） （３） Ｉ ｌ 一 。 ＩＹｏＹ１ ｌ ４．２全景显示功能的仿真实现 全景显示就是将搜索到的信号在综合显控台窗口中显 示出来ｌ＿９］，通过这种方式可以将很宽频域内的所有侦察到 的信号全部显示出来。具体通过以下几步实现： １）接收从导调席发送过来的常规信号和跳频信号的跳频 图案、跳频频率表和每个跳频频率表对应的编号，并存储。 ２）接收从导调席传送的信号环境数据流，分选出常规 定频信号和跳频信号的频率表编号。 ２０１２年第８期 舰船电子工程 ９７ 户一服务器”模式，就是在仿 真系统当中，一些席位或分 机同时充当服务器和客户端 两种角色，比如在分机１和 服务器端组成的客户一服务 ３）将常规定频信号和跳频信号的频率表编号发送到 综合显控台和中频显控台。 ４）将定频信号存储，并通过比较跳频信号频率表编号 找到相应的跳频图案和跳频频率表。 ５）设定显控台全景搜索接收机搜索范围，以及搜索门 限等参数。 ６）将在搜索范围之内将信号电平大于搜索门限的信 号在全景显示窗口中进行显示。 图４消息传递图 器系统当中，分机１是客户 端，而在分机１和干扰机组 成的客户一服务器系统当中，综合显控台则是服务器端。这 通过以上六步，完成了对信号的全景显示功能的仿真。 具体实现流程图如图３所示。 接收搜索接收机传送的数据 样做的好处是，每一个模块和与其有消息传递关系的另一 个模块之间只有唯一一个用于通信的端口，这样就避免了 消息传递的混乱。 ５ 结语 提取常规信号参数并存储 本系统是一个复杂的互操作仿真训练系统，用于对通 提取跳频信号编号并存储 设定显控台全景 显示范围和门限 信干扰装备的训练，并可以在一定程度上显示装备的作战 性能。本系统解决了训练中难以解决的战场信号环 境、系统化训练以及训练效果评估等诸多难题，对于提高部 读取常规信号ｌ Ｎ—ｌ读取跳频信号编号 到与之对应的跳频频率集 频图案、信号平均电平 队装备训练水平，强化训练效果，降低训练费用和进行装备 训练改革都具有重要的意义。 —ｊＩ贯零值在接收机搜＼ ＜、 索范围之内，并且电 埴＞接收机灵敏庚一 Ｙ 参考文献 根据跳频频率集读取频率 ［１］王彬如．基于面向对象方法的实时仿真平台的研究与开发［Ｄ］． 武汉：武汉大学，２００５． 机上显示 ［２］石昭祥，王世明．现代通信系统仿真平台的开发ｒＪ１．计算机仿 围之内，并且电平 ＞ 真，２０００，３０（３）：４３—４５． 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