基于ＧＳＭ的空情傳遞系統設計與實現

摘要：在介紹了雷達情報密語格式及分析了GSM提供的業務的基礎上，提出了一種基于GSM網絡的空情傳遞系統，系統克服了目前傳遞方式的缺點，具有較大的應用價值。從結構、軟硬件的角度詳細介紹了系統實現的全過程。

關鍵詞：空情；傳遞系統；GSM；設計

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)36-2633-02

Design and Application of Air Situation Transmission System Based on GSM

GAO Jing-quang，QIAO Li-ping

(Air Force 93251 Armies， Qiqihar 161000， China)

Abstract：Paper introduced the type of Radar information and analyzed the operation provide by GSM，and proposed a air situation transmission system based on GSM，this system overcomed the disadvantage of traditional technique，possess some applications value，expatiated the structure of system and process of application from design、software and hardware point.

Key words: air situation; transmission system; GSM; design

1 引言

空情傳遞是指空軍雷達兵部隊的警戒、引導雷達終端將接收到的目標信息，以電碼的形式傳送給指揮系統后，空情標圖員將電碼信號翻譯成數據，在方格坐標上以曲線形式表示出敵我雙方戰機的飛行情況(如批次、架數、機型、高度、飛行坐標， 等等)，同時，一些重要的空情信息也傳送給地方人防部門，供人防指揮部門及時做出防空決策，發放警報信號，便于人民采取防衛措施，減少人員傷亡和國家財產損失，奪取防空襲斗爭的勝利。目前在一些邊遠、偏僻、不發達地區，空情傳遞主要是依靠上空電話、短波、微波通信來實現的。傳遞過程中，受天氣情況、地理環境的因素影響比較大，通信效果不夠理想。再加上各級指揮所的轉遞，空情的傳遞周期比較長，時效性差。同時由于標圖員的人工操作，差錯現象不可避免。

GSM(Global System for Mobile communication)系統是目前基于時分多址技術的移動通信體制中比較成熟完善、應用最廣泛的一種系統，已建成了覆蓋全國的GSM數字蜂窩移動通信網，利用現成的GSM網絡設計開發空情傳遞系統，能夠較好地解決傳統傳遞方式存在的各種問題，是目前傳遞方式的一個有益補充與備份。

2 雷達情報密語格式

雷達情報編組格式就是對空情內容按照規定格式進行編組，目前空情傳遞中涉及一些信息時使用 “雷達情報密語”，比如：我機、敵機、大型機、小型機、分批、合批、消失、重現、我機遇險、敵機擊落。密語用3位數表示，為確保空情通報的保密性，情報密語按上級規定要求進行更換。空情標圖要求的情報編組格式如下：

1) 起始點目標性質密語/批號/方格坐標/高度/型別/數量/起批時間( 小時/分鐘)

2) 終點密語/批號/方格坐標/時間( 小時/分鐘)

3) 中間各點包括以下四種情況：

① 一般情況時的情報編組格式: 批號/方格坐標/時間( 分鐘)；

② 分批、合批時的情報編組格式：

分批密語/原批號/方格坐標/時間( 分鐘)；

分批號/方格坐標/高度/架數/時間( 小時/分鐘)；

合批密語/批號1/批號2/方格坐標/時間( 分鐘)。

③ 消失、重現時的情報編組格式：

消失密語/批號/方格坐標/時間( 分鐘)；

重現密語/批號/方格坐標/時間( 分鐘)。

④ 我機遇險、敵機被擊落時的情報編組格式：

我機遇險密語/批號/方格坐標/時間( 分鐘)；

敵機被擊落密語/批號/方格坐標/時間( 分鐘)。

3 GSM業務選擇與分析

GSM的最基本的業務是話音業務，除此之外還提供數據、短信息業務，后兩種手段為空情傳遞系統的系統提供了基礎。數據業務中，GSM提供2400bps、4800bps、9600bps的異步數據傳輸能力，使用需要通過撥號建立連接。

短消息業務是由短消息服務中心(SMSC)來完成的，短消息服務中心被認為是在功能上與GSM網完全分離的外部實體，它相連到移動交換中心(MSC)，通過基站與移動臺通信，它的傳輸只與客戶和短消息服務中心有關，而與GSM基礎設施無關，不僅可服務于GSM客戶，亦可服務于具備接收短消息業務功能的固定網客戶。根據短消息工作方式不同，短消息業務可分為點對點的短消息業務和點對多點的小區廣播短消息業務。

點對點的短消息業務可在移動臺處于呼叫狀態(話音或數據)時進行，也可在空閑狀態下進行。當其在控制信道內傳送時，信息量限制為140個8位組(7比特編碼，160個字符)。由于短消息傳輸用的是信令信道，采用的是存儲轉發的方式而不是像話音和數據那樣建立需要電路連接，不占用業務信道，傳輸延時較長而且不固定，一般時延在5秒左右。

點對多點的小區廣播短消息業務是指在某一特定區域內以有規則的間隔向移動臺重復廣播具有通用意義的短消息，如道路交通信息、天氣預報等。此種短消息也是在控制信道上發送，但移動臺只有在空閑狀態時才可接收，其最大長度為82個8位組(7比特編碼，93個字符)。

假設某雷達掃描一圈所需的時間為20S，空情目標為100批，雷達情報密語平均長度為30個字節，當采用7比特編碼時，傳輸的速率共需（100×30×7）%20=1.05Kbps，GSM的數據業務完全能夠滿足需要，并且傳輸時延比較小。當空情目標比較少時，短信息業務則能夠滿足需要，經過計算，基本上每5.8秒能夠發送一條140字節的短信，約每秒能夠傳送一批空情目標信息，基本上能夠滿足一般的空情傳遞需求。此外，與移動運營商進行溝通協商，將號碼設置為特殊服務號碼，短信息的傳送速率能夠更快。

如果指揮中心需向地方的多個人防指揮辦公室發布空情信息時，點對多點的小區廣播短消息業務能夠較好地適應。為減少短信的傳輸時延，用戶還可讓網絡運營商提供專門的通信服務。

4 系統功能、結構與原理

系統所實現的功能主要有以下幾點：

1) 傳遞功能：當遠程雷達終端探測到空情時，能夠及時將空情信息傳送到指揮中心或者人防指揮部門，以便迅速采取措施；

2) 移動勤務電話；

3) 跟蹤、顯示功能：指揮中心或者人防指揮部門的顯示終端能夠在電子地圖復合背景上及時顯示空情信息、飛行軌跡。

4) 記錄、回放、查詢功能：將空情目標的軌跡信息保存在計算機系統中，并可進行回放，根據需要可進行查詢。

系統結構如圖1所示：

圖1系統組成示意圖

系統由空情信息產生終端和指揮中心、GSM網絡構成，結構相對比較簡單。其中空情信息產生終端安裝在雷達電子方艙內，核心是GSM模塊，用來產生上報的空情信號。GSM網絡是空情信息數據的交換通道。指揮中心的功能是對探測目標的位置進行圖形化顯示和軌跡推算，其硬件主要是計算機和GSM模塊。當雷達探測到空情時，經過自動錄取設備或者人工判別，形成標準的雷達情報密語信息，通過GSM網絡傳送到各級指揮中心，實現了空情信號的長距離傳輸。指揮中心通過GSM模塊從移動網絡中取得空情信息數據后，在電子地圖的支持下，通過一定的算法，圖形化顯示空情目標的實際位置（經緯度坐標數據），并及時做出判斷決策，一些重要空情信息可利用同樣的手段傳遞給地方人防指揮辦公室。

5 軟硬件設計

5.1 GSM模快

用于建立無線信道， 接收、發送短信，采用的是西門子公司開發的高性能GSM模塊TC35，在應用系統中很容易集成，適用范圍廣。模塊的工作電壓為3.3-5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz兩個頻段，所在頻段功耗分別為2W(900MHz)和1W(1 800MHz)。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。模塊由GSM基帶處理器、射頻模快、閃存、ZIF連接器、供電模快、天線連接器六部分組成。

模快與微機聯系的串行接口通過電平轉換芯片MAX202，用RS232方式連接，由于是異步串行通信，可采用無流控制方式。在初始化中，TC35模塊首先用定時器延時約5s，等待TC35模塊自檢完畢，然后檢查其SIM卡，如果檢查不到SIM卡，就繼續檢查。有SIM卡之后，繼續檢查移動運營商，然后對GSM模塊進行初始化，主要的就是用AT命令初始化發送方式和設置短信中心號碼。

5.2 相關的AT指令

GSM引擎模塊提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07規范。GSM07.07中定義的AT Command接口，提供了一種移動平臺與數據終端設備之間的通用接口，GSM07.05則對短消息作了詳細的規定。與SMS有關的GSM AT指令如表l所示。

由于雷達情報密語信息一般只包含數字，因此短消息發送格式為TEXT模式即可，設置AT+CMGF=1。

5.3 顯示管理系統

采用MapInfo Professional V6.0中文版進行地圖數字化及管理地理空間和屬性數據，以VC++6.0為開發平臺，通過OLE技術調用MapInfo中的相應功能句柄，實現電子地圖的基本控制操作，以MSComm控件為通信接口，采取中斷的方式查詢通信端口，系統在Microsoft Windows 2000 Advanced Server環境中開發應用。當收到雷達終端包含有雷達情報密語的短信或者數據業務時時，系統對數據進行處理，查詢數據庫，把空情目標的實際地理位置各飛行軌跡在電子地圖背景上實時顯示出來。程序流程如圖2所示。

6 總結

GSM網絡具有覆蓋范圍廣、通信質量高、抗干擾能力強的特點，實踐表明，采用基于GSM的數據、短信息業務方式進行數據流通的空情傳遞系統，一方面提高了空情傳遞的準確度，另一方面通信距離不受限制，在無須再建設通信網絡的基礎上，可實現對空情目標的實時監控，是目前空情傳遞方式較好的備份和補充，并且，基于短信息發送的數字空情信息，更容易利用計算機進行處理。

此外，隨著現代通信技術的發展和GPRS、3G技術在我國的普及，根據需要，系統還可進一步進行升級，如采用GPRS的通用無線分組技術等，使傳遞效率更高、數據量更大、保密性更強。該系統成本低，運行穩定，易于升級，技術成熟可靠，具有實際意義，有一定的推廣價值。

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