電臺數據采集與干擾效果評估系統設計與實現

　　摘要:為滿足通信干擾與反干擾對抗訓練和演習評估需求，實現數據自動采集、對抗實時分析與干擾效果評估功能，設計了一套電臺數據采集與干擾效果評估系統。研究了系統總體設計方案。系統以外場背負式電臺數據采集設備和內場數據分析與評估中心機為核心。首先，實裝電臺工作數據由采集器實時采集和預處理，然后通過無線加密傳輸鏈路回傳中心機，最后，由中心機完成數據統計與分析評估。闡述了系統構成和工作流程，對電臺數據采集器、數據分析與評估中心機等系統關鍵設備的模塊設計進行了詳細分析。系統的實現與應用解決了通信干擾與反干擾對抗訓練數據自動采集與傳輸缺乏有效手段的問題，評估中心機得出的統計分析結果能夠真實反映干擾條件下的通信保障水平，為訓練問題查找解決與通信保障能力提升提供支撐。

　　關鍵詞:通信干擾與反干擾，對抗訓練，背負式電臺，數據采集，采集終端，中心機，干擾效果評估，訓練信息系統

　　通信工程師論文投稿刊物：《電信技術》(月刊)創刊于1954年，人民郵電出版社主辦。是我國電網信領域創刊最早的雜志。始終緊跟我國通信事業前進的步伐，及時介紹新技術和新產品，交流網絡建設和運營維護管理經驗。集指導性、知識性、實用性為一體，現已成為我國通信領域讀者面最廣、發行量最大的雜志。

　　0引言

　　隨著信息技術在軍事領域的廣泛應用，部隊訓練條件得到大幅改善。以信息采集傳輸、分析處理和訓練效果評估為核心的訓練信息系統，為實戰化對抗訓練提供了有力支撐。通信干擾與反干擾對抗訓練作為一項重要的訓練內容，可有效提升電臺操作人員對通信干擾的認知能力，強化干擾應對處置能力，從而整體提高指揮通信保障水平�；谕ㄐ鸥蓴_與反干擾對抗訓練在電臺數據采集、數據分析與傳輸、訓練效果評估等方面的需求，設計了一套電臺數據采集與干擾效果評估系統[1￣5]。系統的主體是外場電臺數據采集器和內場數據分析與評估中心機。受訓人員的背負式電臺數據由采集器實時采集，完成通信信號處理，得出通信質量分析結果，然后，通過無線加密傳輸鏈路將通信質量回傳中心機，最后，由中心機完成統計分析與訓練效果評估。本文介紹了系統總體設計方案，包括系統構成和工作流程。在此基礎上，詳細說明了采集器和中心機的設計方法。

　　1系統設計方案

　　電臺數據采集與干擾效果評估系統測量背負式電臺在復雜電磁環境下的實際工作情況，通過預定規則和分析方法，定量給出電臺工作質量效果，結合電磁干擾環境的復雜程度和威脅程度，判定受訓人員在電臺受擾后的情況處置能力，評估電臺、通信網的指揮通信保障水平。此外，也可推斷出電子藍軍的電磁干擾環境構設效果。系統還可進行電臺實際通話內容的監聽與實時存盤，用作訓練結束時的講評。

　　1.1系統構成

　　系統由外場電臺數據采集器和內場數據分析與評估中心機組成。采集器通過數據線連接背負式通信電臺，實時采集電臺數據，再通過4G或CDMA無線網絡加密傳輸至中心機信號處理設備，由數據分析與評估計算機完成數據統計處理與分析評估。

　　1.1.1采集器

　　電臺數據采集器通過專用數據線與背負式通信電臺直連，用于采集電臺的工作方式、當前信道、功率大小、主屬、定頻頻率、頻率表號、密鑰號和網號。采集器的核心是質量分析與通信監聽模塊，能夠對采集的話音通信和數據通信進行質量分析，得出分級判定結果，同時，還能夠實時監聽電臺通話內容[6￣7]。采集器嵌入的GPS/北斗定位模塊可以獲取電臺的地理坐標和高度，從而確定電臺所處的位置。此外，采集器還包含狀態識別模塊，用于識別電臺開關機狀態，以及采集器與電臺的連接狀態。采集器所收集的數據通過無線加密傳輸網絡回傳至中心機，由中心機信號處理設備接收處理。

　　1.1.2中心機

　　中心機由信號處理設備和數據分析與評估計算機組成。中心機信號處理設備接收并存儲采集器上報的數據報文，并對報文進行解析，再按預定格式通過網線傳送至數據分析與評估計算機，進行統計分析和評估顯示。中心機信號處理設備可通過無線網絡遠程控制采集器的工作狀態，包括初始化、上報模式、監聽和關機等，也能夠實時播放采集器監聽的語音通信數據，并選擇錄音存儲在本機數據庫。數據分析與評估計算機主要用于對采集的通信數據進行統計分析，進而完成電臺和通信網絡的干擾效果評估，以定性和定量相結合的方式評價對抗訓練成績。評估結果通過文字和圖表的形式顯示。

　　1.2工作流程

　　電臺數據采集與干擾效果評估系統在啟動使用后，具備信息采集、存儲、上報、監聽、分析、評估等多項功能[8￣11]。訓練開始前，將采集器下發受訓人員安裝至背負式電臺上，采集器上報自檢狀態至中心機，中心機安排組訓人員值守，確保所有下發采集器連接正常。訓練開始后，中心機下發控制指令，啟動采集器，采集器對電臺數據實時進行采集，并上報中心機，中心機接收采集器上報的數據進行存儲。組訓人員可在數據分析與評估計算機進行報文調閱以及統計分析與干擾評估，也可回放通信干擾與反干擾對抗訓練過程數據和評估結果。同時，系統可在訓練過程中執行話音通信監聽任務。訓練結束后，中心機停止所有采集器工作，組訓人員組織設備撤收。

　　2采集器與中心機設計

　　2.1電臺數據采集器

　　電臺數據采集器主要由主控板、電池、電纜和配套件組成。主控板是采集器的核心部件，主要包括主控模塊(嵌于主控芯片)、電源管理與分配模塊、定位模塊、無線傳輸模塊、串口收發模塊、音頻監測模塊等。采集器主控程序采用基于多任務并行操作系統的方式來實現。開機后，首先進行硬件自檢和狀態檢測操作，然后等待中心機初始化命令以啟動工作，最后根據控制命令的要求，執行采集、監聽、定位、通信質量分析等任務，并將相關數據實時上傳至中心機。電源管理與分配模塊與便攜式可充電電池連接，電池選用聚合物鋰電池。電池輸出電壓經穩壓、變壓向主控芯片和各模塊供電。各模塊采用獨立可控電源芯片，在保證供電電流充足穩定的同時，使主控芯片可以單獨控制各個模塊的啟停，實現休眠時的能耗控制。

　　主控芯片還可通過開關管控制電源的總輸入，使采集器具有遠程關機功能。采集器可根據用戶需求嵌入GPS或北斗定位模塊實現精確定位。芯片選用遵循低功耗和高精度原則。定位模塊以每秒一次的頻率向主控芯片上報位置信息。天線采用有源天線，天線單元增益高、方向圖波束寬，可確保低仰角信號接收效果，在一些遮擋嚴重的場合仍能正常接收信號。采集器還可根據用戶需求定制4G或CDMA模塊，實現無線數據傳輸，并進行數據加密滿足安全性要求。以CDMA模塊為例，基于擴頻技術將需傳送的信息數據，用帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使數據信號帶寬擴張，再進行載波調制發送。

　　接收端使用完全相同的偽隨機碼與接收信號作相關處理，還原信息數據以實現數據通信。采集器通過串口下發指令，查詢電臺的工作參數。電臺通過數據接口上報報文，主控芯片讀取報文進行預處理，并將處理結果上報給中心設備解析作進一步分析處理。由于主控芯片和電臺間的串口電平不一致，需要經過電平轉換。音頻監聽模塊主要是檢測電臺耳機語音信號的起止時間，并對通話內容進行實時監聽。該模塊一旦檢測到電臺耳機端接收到語言信號，就開始對通話時間進行標定。電臺通話結束時，給出通信結束標志，并將此次通話內容和通話時長傳輸給主控模塊分析。

　　2.2數據分析與評估中心機

　　數據分析與評估中心機主要用于對下行端(采集器)進行管理控制，完成上傳信息的存儲、分析與評估處理。評估計算機根據預設訓練方案給中心機信號處理設備的每個命令通道分配采集器，并發送初始化命令與相應設備建立連接。訓練過程中，中心機信號處理設備根據評估計算機指令控制采集器進行數據采集。數據由評估計算機綜合分析處理。

　　3系統應用

　　電臺數據采集與干擾效果評估系統既可獨立運行，為通信干擾與反干擾對抗訓練提供信息采集與訓練效果評估的手段，又可作為電子干擾與反干擾對抗訓練系統的分系統，服務于電子干擾與反干擾全流程、全要素對抗中，通信與通信對抗訓練環節和任務。作為分系統時，電臺數據采集與干擾效果評估系統按照演訓導演部統一規劃展開工作。實現的電臺數據采集與干擾效果評估系統已成功應用在訓練基地。組訓人員在數據分析與評估計算機上擬制電臺數據采集方案，設置電臺與數據采集器的掛接關系。

　　訓練開始后，電臺工作數據由采集器自動采集并回傳中心機，在數據分析與評估計算機上進行顯示，包括采集時間、設備名稱、電臺工作方式、電臺功率、信道號、網號等信息。設計的電臺數據采集界面主要包括電臺編組結構、采集器掛接關系、電臺數據采集情況、電臺頻率分布情況等。訓練結束后，組訓人員對存儲在數據分析與評估計算機上的訓練數據進行分析評估。設計的數據分析與評估界面主要功能包括:分析顯示電臺在某時段內的通話次數，統計顯示電臺總體工作效能，如通信暢通率和干擾影響率，顯示電臺通話質量直方圖。

　　4結論

　　電臺數據采集與干擾效果評估系統為通信干擾與反干擾對抗訓練中的信息采集與訓練效果評估提供了硬件手段和軟件平臺，滿足基于信息系統的實戰化訓練需求。本文闡述了系統總體設計方案，梳理了系統工作流程，對電臺數據采集器、數據分析與評估中心機兩個系統關鍵組成設計進行了詳細描述。系統部署與運行時，外場采集器與內場中心機信號處理設備間通過無線加密鏈路進行信號傳輸。因此，通信加密模塊的優化設計，以及電源模塊的小型化與續航能力提升是下一步技術改造的重點。

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