基于GSM的空情传递系统设计与实现

摘要：在介绍了雷达情报密语格式及分析了GSM提供的业务的基础上，提出了一种基于GSM网络的空情传递系统，系统克服了目前传递方式的缺点，具有较大的应用价值。从结构、软硬件的角度详细介绍了系统实现的全过程。

关键词：空情；传递系统；GSM；设计

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：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

空情传递是指空军雷达兵部队的警戒、引导雷达终端将接收到的目标信息，以电码的形式传送给指挥系统后，空情标图员将电码信号翻译成数据，在方格坐标上以曲线形式表示出敌我双方战机的飞行情况(如批次、架数、机型、高度、飞行坐标, 等等)，同时，一些重要的空情信息也传送给地方人防部门，供人防指挥部门及时做出防空决策，发放警报信号，便于人民采取防卫措施，减少人员伤亡和国家财产损失，夺取防空袭斗争的胜利。目前在一些边远、偏僻、不发达地区，空情传递主要是依靠上空电话、短波、微波通信来实现的。传递过程中，受天气情况、地理环境的因素影响比较大，通信效果不够理想。再加上各级指挥所的转递，空情的传递周期比较长，时效性差。同时由于标图员的人工操作，差错现象不可避免。

GSM(Global System for Mobile communication)系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟完善、应用最广泛的一种系统，已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，利用现成的GSM网络设计开发空情传递系统，能够较好地解决传统传递方式存在的各种问题，是目前传递方式的一个有益补充与备份。

2 雷达情报密语格式

雷达情报编组格式就是对空情内容按照规定格式进行编组，目前空情传递中涉及一些信息时使用 “雷达情报密语”，比如：我机、敌机、大型机、小型机、分批、合批、消失、重现、我机遇险、敌机击落。密语用3位数表示，为确保空情通报的保密性，情报密语按上级规定要求进行更换。空情标图要求的情报编组格式如下：

1) 起始点目标性质密语/批号/方格坐标/高度/型别/数量/起批时间( 小时/分钟)

2) 终点密语/批号/方格坐标/时间( 小时/分钟)

3) 中间各点包括以下四种情况：

① 一般情况时的情报编组格式: 批号/方格坐标/时间( 分钟)；

② 分批、合批时的情报编组格式：

分批密语/原批号/方格坐标/时间( 分钟)；

分批号/方格坐标/高度/架数/时间( 小时/分钟)；

合批密语/批号1/批号2/方格坐标/时间( 分钟)。

③ 消失、重现时的情报编组格式：

消失密语/批号/方格坐标/时间( 分钟)；

重现密语/批号/方格坐标/时间( 分钟)。

④ 我机遇险、敌机被击落时的情报编组格式：

我机遇险密语/批号/方格坐标/时间( 分钟)；

敌机被击落密语/批号/方格坐标/时间( 分钟)。

3 GSM业务选择与分析

GSM的最基本的业务是话音业务，除此之外还提供数据、短信息业务，后两种手段为空情传递系统的系统提供了基础。数据业务中，GSM提供2400bps、4800bps、9600bps的异步数据传输能力，使用需要通过拨号建立连接。

短消息业务是由短消息服务中心(SMSC)来完成的，短消息服务中心被认为是在功能上与GSM网完全分离的外部实体，它相连到移动交换中心(MSC)，通过基站与移动台通信，它的传输只与客户和短消息服务中心有关，而与GSM基础设施无关，不仅可服务于GSM客户，亦可服务于具备接收短消息业务功能的固定网客户。根据短消息工作方式不同，短消息业务可分为点对点的短消息业务和点对多点的小区广播短消息业务。

点对点的短消息业务可在移动台处于呼叫状态(话音或数据)时进行，也可在空闲状态下进行。当其在控制信道内传送时，信息量限制为140个8位组(7比特编码，160个字符)。由于短消息传输用的是信令信道，采用的是存储转发的方式而不是像话音和数据那样建立需要电路连接，不占用业务信道，传输延时较长而且不固定，一般时延在5秒左右。

点对多点的小区广播短消息业务是指在某一特定区域内以有规则的间隔向移动台重复广播具有通用意义的短消息，如道路交通信息、天气预报等。此种短消息也是在控制信道上发送，但移动台只有在空闲状态时才可接收，其最大长度为82个8位组(7比特编码，93个字符)。

假设某雷达扫描一圈所需的时间为20S，空情目标为100批，雷达情报密语平均长度为30个字节，当采用7比特编码时，传输的速率共需（100×30×7）%20=1.05Kbps，GSM的数据业务完全能够满足需要，并且传输时延比较小。当空情目标比较少时，短信息业务则能够满足需要，经过计算，基本上每5.8秒能够发送一条140字节的短信，约每秒能够传送一批空情目标信息，基本上能够满足一般的空情传递需求。此外，与移动运营商进行沟通协商，将号码设置为特殊服务号码，短信息的传送速率能够更快。

如果指挥中心需向地方的多个人防指挥办公室空情信息时，点对多点的小区广播短消息业务能够较好地适应。为减少短信的传输时延，用户还可让网络运营商提供专门的通信服务。

4 系统功能、结构与原理

系统所实现的功能主要有以下几点：

1) 传递功能：当远程雷达终端探测到空情时，能够及时将空情信息传送到指挥中心或者人防指挥部门，以便迅速采取措施；

2) 移动勤务电话；

3) 跟踪、显示功能：指挥中心或者人防指挥部门的显示终端能够在电子地图复合背景上及时显示空情信息、飞行轨迹。

4) 记录、回放、查询功能：将空情目标的轨迹信息保存在计算机系统中，并可进行回放，根据需要可进行查询。

系统结构如图1所示：

图1系统组成示意图

系统由空情信息产生终端和指挥中心、GSM网络构成，结构相对比较简单。其中空情信息产生终端安装在雷达电子方舱内，核心是GSM模块，用来产生上报的空情信号。GSM网络是空情信息数据的交换通道。指挥中心的功能是对探测目标的位置进行图形化显示和轨迹推算，其硬件主要是计算机和GSM模块。当雷达探测到空情时，经过自动录取设备或者人工判别，形成标准的雷达情报密语信息，通过GSM网络传送到各级指挥中心，实现了空情信号的长距离传输。指挥中心通过GSM模块从移动网络中取得空情信息数据后，在电子地图的支持下，通过一定的算法，图形化显示空情目标的实际位置（经纬度坐标数据），并及时做出判断决策，一些重要空情信息可利用同样的手段传递给地方人防指挥办公室。

5 软硬件设计

5.1 GSM模快

用于建立无线信道, 接收、发送短信，采用的是西门子公司开发的高性能GSM模块TC35，在应用系统中很容易集成，适用范围广。模块的工作电压为3.3-5.5V，可以工作在900MHz和1800MHz两个频段，所在频段功耗分别为2W(900MHz)和1W(1 800MHz)。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、第三组的二类传真以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。模块由GSM基带处理器、射频模快、闪存、ZIF连接器、供电模快、天线连接器六部分组成。

模快与微机联系的串行接口通过电平转换芯片MAX202，用RS232方式连接，由于是异步串行通信，可采用无流控制方式。在初始化中，TC35模块首先用定时器延时约5s，等待TC35模块自检完毕，然后检查其SIM卡，如果检查不到SIM卡，就继续检查。有SIM卡之后，继续检查移动运营商，然后对GSM模块进行初始化，主要的就是用AT命令初始化发送方式和设置短信中心号码。

5.2 相关的AT指令

GSM引擎模块提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的AT Command接口,提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口，GSM07.05则对短消息作了详细的规定。与SMS有关的GSM AT指令如表l所示。

由于雷达情报密语信息一般只包含数字，因此短消息发送格式为TEXT模式即可，设置AT+CMGF=1。

5.3 显示管理系统

采用MapInfo Professional V6.0中文版进行地图数字化及管理地理空间和属性数据，以VC++6.0为开发平台，通过OLE技术调用MapInfo中的相应功能句柄，实现电子地图的基本控制操作，以MSComm控件为通信接口，采取中断的方式查询通信端口，系统在Microsoft Windows 2000 Advanced Server环境中开发应用。当收到雷达终端包含有雷达情报密语的短信或者数据业务时时，系统对数据进行处理，查询数据库，把空情目标的实际地理位置各飞行轨迹在电子地图背景上实时显示出来。程序流程如图2所示。

6 总结

GSM网络具有覆盖范围广、通信质量高、抗干扰能力强的特点，实践表明，采用基于GSM的数据、短信息业务方式进行数据流通的空情传递系统，一方面提高了空情传递的准确度，另一方面通信距离不受限制，在无须再建设通信网络的基础上，可实现对空情目标的实时监控，是目前空情传递方式较好的备份和补充，并且，基于短信息发送的数字空情信息，更容易利用计算机进行处理。

此外，随着现代通信技术的发展和GPRS、3G技术在我国的普及，根据需要，系统还可进一步进行升级，如采用GPRS的通用无线分组技术等，使传递效率更高、数据量更大、保密性更强。该系统成本低，运行稳定，易于升级，技术成熟可靠，具有实际意义，有一定的推广价值。

参考文献：

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