某型車載短波電臺視景模擬系統設計

李榮偉 余紅英 宋霄敏

【摘要】基于Unity3D三維引擎開發平臺，采用嵌入式技術和網絡通信技術研制了一套短波電臺模擬訓練系統;該系統有設備管理分軟件和電臺模擬器組成;實現了短波電臺模擬器的操作訓練、輸入控制、狀態監測、數據存儲、電臺自檢、信道選擇、信息交互等基本功能;實踐證明該系統操作簡單，性能可靠。

【關鍵詞】Unity3D;嵌入式技術;網絡通信;狀態監測;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三維引擎開發的虛擬仿真系統具有良好的動態交互性能，它可以通過附加在GameObject上的腳本實現三維場景的動態交互[1]。

針對短波電臺的業務訓練手段，為了提高通信訓練水平，減少對現有設備的磨損，充分利用嵌入式技術和視景仿真技術，研制開發了短波電臺視景模擬系統。能在一個局域網內實現對電臺進行模擬仿真和各種操作訓練，實現了電臺輸入控制、狀態監測、數據存儲于顯示、電臺自檢、信道選擇、數據交互等基本功能[2-3]。

2.系統硬件設計

短波電臺模擬器主要完成電臺設備仿真功能。系統采取的模擬仿真方式為半實物仿真方式。采取OK6410ARM開發平臺作為硬件核心，輔以其它外圍設備電路，完成終端模擬的硬件設計[4-5]。OK6410ARM開發板檢測面板的按鍵輸入和話筒PPT的按鍵輸入，同時對輸入的信息進行分析、處理，進而判斷模擬器當前的工作狀態。模擬短波電臺留有串行模塊調試模塊結構，主要是便于軟件的更新，實現系統的不斷升級。OK6410ARM硬件組成如圖1所示。

圖1 系統硬件組成

3.系統軟件設計

3.1 電臺模擬器與設備分軟件通信

在Windows開發環境下，采用面向對象編程的思想，在Unity3D平臺上開發。模擬器與設備管理分軟件之間的通信采用UDP進行交互，處理其上傳參數信息并通過各種指令對其進行控制與管理。電臺模擬器和設備管理分軟件通信協議流程如圖2所示。

注冊階段：電臺模擬器終端向服務器發出注冊命令，等待服務器響應。服務器告知其在線，進入下一個階段。

協商階段：主要完成電臺模擬器終端和服務器地址和時間的統一。

數據傳輸階段：完成電臺模擬器與服務器信息的交互。

注銷階段：當電臺模擬器與服務器完成信息交互時，電臺可以發出注銷命令。

3.2 基于Socket網絡通信

Socket就是一組網絡編程接口，主要有兩種形式：流式套接字和數據包套接字。流式套接字雖通信穩定，正確率高，但對系統資源的占用率高。本系統采用了Socket數據包套接字通信方式。

UDP協議取消了重發校驗機制，能夠達到較高的通信速率，對于實時性要求較高且網絡可靠性較高的場合，具有很好的效果。在Socket通信過程中，調用Socket（）函數創建一個UDP套接字，在函數中設置要創建套接字的多重屬性，調用bind（）函數將創建的套接字與本地的某一端口綁定，再調用recvfrom（）和sendto（）函數進行數據交互[6-7]。

圖2 通信協議工作流程

圖3 系統通信幀協議格式

4.仿真結果

實驗結果：主要通過鼠標點擊電臺界面的按鈕代替人手操作實際電臺的旋鈕，觸發信息發往核心模塊進行處理。虛擬電臺與設備管理分軟件相連，采用UDP協議進行數據交互，虛擬電臺根據設備管理器分軟件的信令來修正虛擬電臺的顯示界面[8]。

5.結束語

隨著計算機技術及虛擬仿真技術的發展，嵌入式技術和三維引擎技術的進步，實時的虛擬仿真將成為發展的必然趨勢。本文基于Unity3D的短波電臺模擬器進行了深入的研究，對電臺和設備管理分軟件進行了深入的研究，明確了仿真對象的開發重點，改進了新裝備的教學手段（見圖4）。

參考文獻

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[8]董志明，王凱，彭文成，黃一斌.新型指控通信裝備仿真訓練系統設計與實現[J].系統仿真學報，2010，22（01）：94-95.

作者簡介：

李榮偉（1989—），男，山西太原人，中北大學計算機與控制學院碩士研究生，研究方向：監測技術與自動化裝置。

余紅英，女，中北大學計算機與控制學院教授，碩士生導師，研究方向：信號及信息處理，計算機控制技術。