电台数据采集与干扰效果评估系统设计与实现

　　摘要:为满足通信干扰与反干扰对抗训练和演习评估需求，实现数据自动采集、对抗实时分析与干扰效果评估功能，设计了一套电台数据采集与干扰效果评估系统。研究了系统总体设计方案。系统以外场背负式电台数据采集设备和内场数据分析与评估中心机为核心。首先，实装电台工作数据由采集器实时采集和预处理，然后通过无线加密传输链路回传中心机，最后，由中心机完成数据统计与分析评估。阐述了系统构成和工作流程，对电台数据采集器、数据分析与评估中心机等系统关键设备的模块设计进行了详细分析。系统的实现与应用解决了通信干扰与反干扰对抗训练数据自动采集与传输缺乏有效手段的问题，评估中心机得出的统计分析结果能够真实反映干扰条件下的通信保障水平，为训练问题查找解决与通信保障能力提升提供支撑。

　　关键词:通信干扰与反干扰，对抗训练，背负式电台，数据采集，采集终端，中心机，干扰效果评估，训练信息系统

　　通信工程师论文投稿刊物：《电信技术》(月刊)创刊于1954年，人民邮电出版社主办。是我国电网信领域创刊最早的杂志。始终紧跟我国通信事业前进的步伐，及时介绍新技术和新产品，交流网络建设和运营维护管理经验。集指导性、知识性、实用性为一体，现已成为我国通信领域读者面最广、发行量最大的杂志。

　　0引言

　　随着信息技术在军事领域的广泛应用，部队训练条件得到大幅改善。以信息采集传输、分析处理和训练效果评估为核心的训练信息系统，为实战化对抗训练提供了有力支撑。通信干扰与反干扰对抗训练作为一项重要的训练内容，可有效提升电台操作人员对通信干扰的认知能力，强化干扰应对处置能力，从而整体提高指挥通信保障水平。基于通信干扰与反干扰对抗训练在电台数据采集、数据分析与传输、训练效果评估等方面的需求，设计了一套电台数据采集与干扰效果评估系统[1￣5]。系统的主体是外场电台数据采集器和内场数据分析与评估中心机。受训人员的背负式电台数据由采集器实时采集，完成通信信号处理，得出通信质量分析结果，然后，通过无线加密传输链路将通信质量回传中心机，最后，由中心机完成统计分析与训练效果评估。本文介绍了系统总体设计方案，包括系统构成和工作流程。在此基础上，详细说明了采集器和中心机的设计方法。

　　1系统设计方案

　　电台数据采集与干扰效果评估系统测量背负式电台在复杂电磁环境下的实际工作情况，通过预定规则和分析方法，定量给出电台工作质量效果，结合电磁干扰环境的复杂程度和威胁程度，判定受训人员在电台受扰后的情况处置能力，评估电台、通信网的指挥通信保障水平。此外，也可推断出电子蓝军的电磁干扰环境构设效果。系统还可进行电台实际通话内容的监听与实时存盘，用作训练结束时的讲评。

　　1.1系统构成

　　系统由外场电台数据采集器和内场数据分析与评估中心机组成。采集器通过数据线连接背负式通信电台，实时采集电台数据，再通过4G或CDMA无线网络加密传输至中心机信号处理设备，由数据分析与评估计算机完成数据统计处理与分析评估。

　　1.1.1采集器

　　电台数据采集器通过专用数据线与背负式通信电台直连，用于采集电台的工作方式、当前信道、功率大小、主属、定频频率、频率表号、密钥号和网号。采集器的核心是质量分析与通信监听模块，能够对采集的话音通信和数据通信进行质量分析，得出分级判定结果，同时，还能够实时监听电台通话内容[6￣7]。采集器嵌入的GPS/北斗定位模块可以获取电台的地理坐标和高度，从而确定电台所处的位置。此外，采集器还包含状态识别模块，用于识别电台开关机状态，以及采集器与电台的连接状态。采集器所收集的数据通过无线加密传输网络回传至中心机，由中心机信号处理设备接收处理。

　　1.1.2中心机

　　中心机由信号处理设备和数据分析与评估计算机组成。中心机信号处理设备接收并存储采集器上报的数据报文，并对报文进行解析，再按预定格式通过网线传送至数据分析与评估计算机，进行统计分析和评估显示。中心机信号处理设备可通过无线网络远程控制采集器的工作状态，包括初始化、上报模式、监听和关机等，也能够实时播放采集器监听的语音通信数据，并选择录音存储在本机数据库。数据分析与评估计算机主要用于对采集的通信数据进行统计分析，进而完成电台和通信网络的干扰效果评估，以定性和定量相结合的方式评价对抗训练成绩。评估结果通过文字和图表的形式显示。

　　1.2工作流程

　　电台数据采集与干扰效果评估系统在启动使用后，具备信息采集、存储、上报、监听、分析、评估等多项功能[8￣11]。训练开始前，将采集器下发受训人员安装至背负式电台上，采集器上报自检状态至中心机，中心机安排组训人员值守，确保所有下发采集器连接正常。训练开始后，中心机下发控制指令，启动采集器，采集器对电台数据实时进行采集，并上报中心机，中心机接收采集器上报的数据进行存储。组训人员可在数据分析与评估计算机进行报文调阅以及统计分析与干扰评估，也可回放通信干扰与反干扰对抗训练过程数据和评估结果。同时，系统可在训练过程中执行话音通信监听任务。训练结束后，中心机停止所有采集器工作，组训人员组织设备撤收。

　　2采集器与中心机设计

　　2.1电台数据采集器

　　电台数据采集器主要由主控板、电池、电缆和配套件组成。主控板是采集器的核心部件，主要包括主控模块(嵌于主控芯片)、电源管理与分配模块、定位模块、无线传输模块、串口收发模块、音频监测模块等。采集器主控程序采用基于多任务并行操作系统的方式来实现。开机后，首先进行硬件自检和状态检测操作，然后等待中心机初始化命令以启动工作，最后根据控制命令的要求，执行采集、监听、定位、通信质量分析等任务，并将相关数据实时上传至中心机。电源管理与分配模块与便携式可充电电池连接，电池选用聚合物锂电池。电池输出电压经稳压、变压向主控芯片和各模块供电。各模块采用独立可控电源芯片，在保证供电电流充足稳定的同时，使主控芯片可以单独控制各个模块的启停，实现休眠时的能耗控制。

　　主控芯片还可通过开关管控制电源的总输入，使采集器具有远程关机功能。采集器可根据用户需求嵌入GPS或北斗定位模块实现精确定位。芯片选用遵循低功耗和高精度原则。定位模块以每秒一次的频率向主控芯片上报位置信息。天线采用有源天线，天线单元增益高、方向图波束宽，可确保低仰角信号接收效果，在一些遮挡严重的场合仍能正常接收信号。采集器还可根据用户需求定制4G或CDMA模块，实现无线数据传输，并进行数据加密满足安全性要求。以CDMA模块为例，基于扩频技术将需传送的信息数据，用带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使数据信号带宽扩张，再进行载波调制发送。

　　接收端使用完全相同的伪随机码与接收信号作相关处理，还原信息数据以实现数据通信。采集器通过串口下发指令，查询电台的工作参数。电台通过数据接口上报报文，主控芯片读取报文进行预处理，并将处理结果上报给中心设备解析作进一步分析处理。由于主控芯片和电台间的串口电平不一致，需要经过电平转换。音频监听模块主要是检测电台耳机语音信号的起止时间，并对通话内容进行实时监听。该模块一旦检测到电台耳机端接收到语言信号，就开始对通话时间进行标定。电台通话结束时，给出通信结束标志，并将此次通话内容和通话时长传输给主控模块分析。

　　2.2数据分析与评估中心机

　　数据分析与评估中心机主要用于对下行端(采集器)进行管理控制，完成上传信息的存储、分析与评估处理。评估计算机根据预设训练方案给中心机信号处理设备的每个命令通道分配采集器，并发送初始化命令与相应设备建立连接。训练过程中，中心机信号处理设备根据评估计算机指令控制采集器进行数据采集。数据由评估计算机综合分析处理。

　　3系统应用

　　电台数据采集与干扰效果评估系统既可独立运行，为通信干扰与反干扰对抗训练提供信息采集与训练效果评估的手段，又可作为电子干扰与反干扰对抗训练系统的分系统，服务于电子干扰与反干扰全流程、全要素对抗中，通信与通信对抗训练环节和任务。作为分系统时，电台数据采集与干扰效果评估系统按照演训导演部统一规划展开工作。实现的电台数据采集与干扰效果评估系统已成功应用在训练基地。组训人员在数据分析与评估计算机上拟制电台数据采集方案，设置电台与数据采集器的挂接关系。

　　训练开始后，电台工作数据由采集器自动采集并回传中心机，在数据分析与评估计算机上进行显示，包括采集时间、设备名称、电台工作方式、电台功率、信道号、网号等信息。设计的电台数据采集界面主要包括电台编组结构、采集器挂接关系、电台数据采集情况、电台频率分布情况等。训练结束后，组训人员对存储在数据分析与评估计算机上的训练数据进行分析评估。设计的数据分析与评估界面主要功能包括:分析显示电台在某时段内的通话次数，统计显示电台总体工作效能，如通信畅通率和干扰影响率，显示电台通话质量直方图。

　　4结论

　　电台数据采集与干扰效果评估系统为通信干扰与反干扰对抗训练中的信息采集与训练效果评估提供了硬件手段和软件平台，满足基于信息系统的实战化训练需求。本文阐述了系统总体设计方案，梳理了系统工作流程，对电台数据采集器、数据分析与评估中心机两个系统关键组成设计进行了详细描述。系统部署与运行时，外场采集器与内场中心机信号处理设备间通过无线加密链路进行信号传输。因此，通信加密模块的优化设计，以及电源模块的小型化与续航能力提升是下一步技术改造的重点。

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