王萬停+華紅勝

摘要：文章主要從通信控制設(shè)計(jì)、鍵盤接口設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化攜行設(shè)計(jì)等方面研究了便攜式指揮通信系統(tǒng)，其應(yīng)用場景廣泛，主要用于專網(wǎng)指揮調(diào)度、開設(shè)應(yīng)急指揮系統(tǒng)、搶險(xiǎn)救突、反恐維穩(wěn)等方向。

關(guān)鍵詞：便攜；通信指揮；終端

1現(xiàn)有指揮通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)

在野外或突發(fā)環(huán)境條件下，公共網(wǎng)絡(luò)不能使用或不便于使用時(shí)，需要應(yīng)急開設(shè)指揮通信系統(tǒng)來進(jìn)行通信組網(wǎng)以及相應(yīng)數(shù)據(jù)話音通信功能?，F(xiàn)主流的應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)中，多為通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備分離的各個(gè)單體設(shè)備完成相應(yīng)的指揮通信功能。

如MFT-1型指揮系統(tǒng)，其通信控制器完成通信控制和組網(wǎng)功能，接口設(shè)備和控制面板組合完成終端用戶的話音和數(shù)據(jù)通信功能；電話機(jī)完成話音接口通信。MFT-1型指揮系統(tǒng)的用途是實(shí)現(xiàn)通信控制器與8個(gè)終端設(shè)備之間的語音和數(shù)據(jù)通信；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)和話音互通，以及實(shí)現(xiàn)MFT-1型指揮系統(tǒng)與上級指揮系統(tǒng)的信息互通。其工作原理是：通信控制器是系統(tǒng)控制中心，完成通信控制、管理、參數(shù)設(shè)置、語音及數(shù)據(jù)交換；通信接口設(shè)備是數(shù)據(jù)、話音復(fù)分接終端。系統(tǒng)采用數(shù)話同傳技術(shù)，通信控制器與通信控制器、通信接口設(shè)備間通過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)鏈路連接，鏈路數(shù)率可達(dá)33.6kbps，傳輸距離可達(dá)10km。通信接口設(shè)備有一個(gè)語音終端（耳機(jī)話筒組）接口和一個(gè)RS422數(shù)據(jù)終端接口（接信息處理機(jī)），從通信控制器來的話音分接到語音終端、數(shù)據(jù)分接到數(shù)據(jù)終端；語音終端的語音數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)經(jīng)過復(fù)接后發(fā)往通信控制器，由通信控制器完成分接和交換，實(shí)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)的交換。它們都存在設(shè)備多附件多、成本高、終端設(shè)備分離不便于使用的缺點(diǎn)。

其他系統(tǒng)有局域網(wǎng)手持設(shè)備，但也須設(shè)置基站，不能實(shí)現(xiàn)在無基站情況下的手持設(shè)備之間無線局域網(wǎng)方便快捷地通信。

藍(lán)牙和WiFi技術(shù)在便攜機(jī)上應(yīng)用是目前民用領(lǐng)域內(nèi)的主流。藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無線連接工作，提供了接入數(shù)據(jù)網(wǎng)的功能，并且具有外圍設(shè)備接口，可以組成一個(gè)特定的小網(wǎng)。其帶寬達(dá)到十幾兆赫茲，可在幾百米范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)和話音的傳輸。因其通信距離近，只能實(shí)現(xiàn)最大百米內(nèi)的通信；繞射能力差，只能在可視范圍內(nèi)使用。

可見現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備組合復(fù)雜，連接線纜多、附件多；在野外環(huán)境、應(yīng)急指揮、攜行使用時(shí)不便于快速開設(shè)指揮所。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為克服上述缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)所要解決的技術(shù)問題是，把通信、控制、計(jì)算機(jī)集成在計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)有線、無線的通信指揮和控制，又增加觀測、氣象等應(yīng)急條件下必需使用的接口，便于通信設(shè)備攜行和快速地開設(shè)與撤收。本設(shè)計(jì)通過以下技術(shù)方案解決上述問題。

2.1便攜式指揮通信設(shè)備

便攜式指揮通信設(shè)備包括：內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)、通信控制板和嵌入式通信模塊。

2.1.1內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)

內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)包括計(jì)算機(jī)主板、信號轉(zhuǎn)接盒、鋰電池組、鍵盤、顯示屏和電子硬盤，內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)完成上層的應(yīng)用軟件處理且與底層的通信控制單元的信息交換；通過計(jì)算機(jī)主板提供電源變換及電源管理，給通信控制板和嵌入式通信模塊供電，內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)通過信號轉(zhuǎn)接盒實(shí)現(xiàn)通信控制信號與外部設(shè)備的互連；通過鋰電池組連接計(jì)算機(jī)主板，實(shí)現(xiàn)對整機(jī)便攜式指揮通信設(shè)備供電，計(jì)算機(jī)主板通過串口與通信控制板實(shí)現(xiàn)信息交換，通過電源口給通信控制板供電；通信控制板通過串口和話音口與嵌入式通信模塊連接，實(shí)現(xiàn)對嵌入式通信模塊的有線、無線的通信控制；計(jì)算機(jī)主板的處理器通過總線連接系統(tǒng)控制器、內(nèi)存、串口、鍵盤、電子盤、顯示屏、電源變換及管理模塊完成整個(gè)內(nèi)嵌計(jì)算機(jī)信息處理功能；嵌入式通信模塊完成與手持終端的有線/無線的數(shù)據(jù)和話音通信。

2.1.2通信控制板

完成有線通信控制或無線通信控制、話音數(shù)據(jù)的復(fù)接與分接、有線遠(yuǎn)距離通信的遠(yuǎn)傳、外圍接口電路的控制與匹配。通信控制板以ARM處理器模塊作為整機(jī)的交換控制中心，完成接口配置、控制管理，各種傳輸接口的初始化，模式、速率設(shè)置，數(shù)據(jù)通信過程鏈路狀態(tài)的監(jiān)控和管理以及對接口電氣管理；完成內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)、第一無線電臺和第二無線電臺的協(xié)議解析；完成數(shù)據(jù)收發(fā)、轉(zhuǎn)發(fā)和交換，數(shù)據(jù)收發(fā)包括各種接口數(shù)據(jù)的收包和發(fā)包處理，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)包括系統(tǒng)內(nèi)部接口間相同數(shù)據(jù)協(xié)議格式的交換收發(fā)處理，數(shù)據(jù)交換包括通信協(xié)議或輸入指令完成各種接口間一對一、一對多以及多對一共3種路由形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理；DSP模塊完成話音壓縮編碼及解碼，包括G.729和CVSD方式，G.729話音用于V.34接口話音，CVSD話音用于K話音；完成話音交換、融合、增益調(diào)節(jié)和回聲抵消，在核心控制處理器的控制下完成話音的交換和融合。FPGA模塊完成話音時(shí)隙信號、控制邏輯產(chǎn)生、電平匹配，K口鏈路協(xié)議解析；串并轉(zhuǎn)換電路完成串口的擴(kuò)展；編解碼器模塊實(shí)現(xiàn)話音接口的A/D，D/A轉(zhuǎn)換；K接口電路作為預(yù)留電路；MODEM遠(yuǎn)傳模塊完成遠(yuǎn)距離的數(shù)話同傳功能；電源模塊A產(chǎn)生通信板所需的所有電源。

2.1.3嵌入式通信模塊

由DSP處理器模塊、訓(xùn)練器、射頻電路、基帶信號、調(diào)制解調(diào)模塊構(gòu)成；DSP處理器模塊與訓(xùn)練器、基帶信號、調(diào)制解調(diào)模塊、串行接口電路、話音編解碼電路互連，訓(xùn)練器和射頻電路互連，基帶信號和調(diào)制解調(diào)電路互連，調(diào)制解調(diào)電路與功放接口電路互連；DSP處理器模塊通過總線連接訓(xùn)練器、基帶彳目號、串行接口電路、話首編解碼電路完成有線、無線的數(shù)據(jù)和話音控制與處理。

2.2ARM處理器模塊

通過總線與DSP處理器模塊、FPGA模塊、MODEM遠(yuǎn)傳模塊、K接口電路、第一無線電臺接口電路、第二無線電臺接口電路、編解碼彳吳塊、串并轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路的互連，完成通信有線接口控制、遠(yuǎn)傳接口控制、無線電臺接口控$|J、時(shí)分體制的時(shí)隙交換、話音編解碼的輸入輸出、數(shù)據(jù)和話音復(fù)接和分接等核心控制和數(shù)據(jù)處理功能。

2.3鍵盤

設(shè)有話音一鍵、話音二建、話音三鍵、話音指示燈一、話音指示燈二、話音指示燈三、數(shù)據(jù)指示燈一、數(shù)據(jù)指示燈二、數(shù)據(jù)指示燈三，且與通信控制板連接；鍵盤還設(shè)有通信管理鍵、常用口令鍵、開始口令鍵、輔助功能鍵、數(shù)據(jù)管理鍵、圖形顯示鍵，且與計(jì)算機(jī)主板連接。endprint

通信管理鍵主要用于設(shè)置通信參數(shù)、終端類型。

便攜式指揮通信終端的控制方法，話音一鍵用于設(shè)定本次通話是對上級指揮所，按下話音一鍵，相應(yīng)的話音指示燈一亮紅燈；話音二鍵用于設(shè)定本次通話是對友鄰便攜式指揮通信終端，按下話音二鍵，相應(yīng)話音指示燈二亮紅燈；話音三鍵用于設(shè)定本次通話是對下級手持終端，按下話音三鍵，相應(yīng)話音指示燈三亮紅燈；與上級之間有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)指示燈一亮綠燈并閃爍；與友鄰之間有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)指示燈二亮綠燈并閃爍；與下級手持終端之間有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)指示燈三亮綠燈并閃爍；按通信管理鍵進(jìn)入到通信管理，按鍵盤上的“TAB”“↑”“↓”鍵選擇通信參數(shù)、終端類型設(shè)置，按鍵盤上的“ENTER”進(jìn)入該菜單對應(yīng)的功能界面；按常用口令鍵進(jìn)入常用口令功能界面，完成對上、對下常用指揮命令的編輯、發(fā)送；按鍵盤上的“TAB”“↑”“↓”鍵選擇對上報(bào)告報(bào)文、對下下達(dá)命令報(bào)文，按鍵盤上的“ENTER”鍵，進(jìn)入三級菜單，再按鍵盤上的“TAB”“↑”“↓”鍵選擇菜單，按鍵盤上的“ENTER”鍵，進(jìn)入相應(yīng)的功能界面；按開始口令鍵進(jìn)入口令編輯菜單，在口令屏中編輯口令；按鍵盤上的“TAB”“↑”“↓”鍵選擇報(bào)文，再按鍵盤上的“ENTER”鍵進(jìn)入該菜單對應(yīng)的功能界面；按輔助功能鍵進(jìn)入輔助功能界面，在輔助功能中，完成系統(tǒng)時(shí)間設(shè)置、數(shù)據(jù)輸入、預(yù)選地點(diǎn)輸入、簡易測地計(jì)算輸入；按數(shù)據(jù)管理鍵進(jìn)入數(shù)據(jù)管理功能界面，進(jìn)行目標(biāo)存儲、查詢有關(guān)數(shù)據(jù)、清除有關(guān)數(shù)據(jù)的操作；按圖形顯示鍵，進(jìn)入圖形顯示功能界面，對圖形進(jìn)行放大和縮小。

本設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的有益效果是，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)便攜式指揮通信終端之間的有線遠(yuǎn)傳，可以實(shí)現(xiàn)對外接電臺的無線控制，可外接觀測、氣象等設(shè)備實(shí)現(xiàn)指揮通信與觀測氣象等功能集成的便攜式指揮通信設(shè)備。通過內(nèi)嵌的嵌入式通信模塊可以實(shí)現(xiàn)與手持終端（含嵌入式通信模塊）有線/無線話音和數(shù)據(jù)通信功能。便攜式計(jì)算機(jī)可配置在前方觀測或后方指揮。一臺便攜指揮通信設(shè)備可攜帶指揮8?30個(gè)手持終端、2?3部無線電臺話音和數(shù)據(jù)通信、一部觀測設(shè)備、一部簡易氣象設(shè)備。

3典型應(yīng)用

便攜式指揮通信設(shè)備具體典型應(yīng)用：前方觀測與后方指揮所各配置一套便攜式指揮通信設(shè)備。

3.1前方觀測便攜式指揮通信設(shè)備與后方指揮所便攜式指揮通信設(shè)備互連

（1）有線采用遠(yuǎn)傳接口互連，通信速率為33.6kB/s，通信距離可達(dá)15km，數(shù)據(jù)和話音可以同時(shí)傳輸；（2）無線采用電臺話音和串口接入控制方式。

3.2便攜式計(jì)算機(jī)與上級指揮所通信

（1）有線采用K口互連，通信速率為128kB/s，通信距離可達(dá)6km，數(shù)據(jù)和話音可以同時(shí)傳輸；（2）無線采用電臺話音和串口接入控制方式。

3.3便攜式計(jì)算機(jī)與下級手持終端通信

便攜式計(jì)算機(jī)與下級手持終端通信。（1）通過有線接口互連，通信速率為19.2kB/s，通信距離2km，數(shù)據(jù)和話音可以同時(shí)傳輸；（2）無線采用擴(kuò)頻方式，通信速率為19.2kB/s，通信距離2km，數(shù)據(jù)和話音可以同時(shí)傳輸。

便攜式計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)在于通過集成計(jì)算機(jī)、通信控制板和嵌入式通信模塊，完成有線15km遠(yuǎn)距離的組網(wǎng)通信；完成近距離2km內(nèi)的有線/無線數(shù)據(jù)和話音通信；且具備專用的調(diào)度指揮按鍵；在大型公共網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)、聯(lián)通、電信等無法使用的情況下，能實(shí)現(xiàn)一定區(qū)域的指揮通信功能；且展開、撤收快速。

4結(jié)語

本設(shè)計(jì)在野外環(huán)境條件下，實(shí)現(xiàn)了集通信、控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體；解決了在突發(fā)環(huán)境，聯(lián)通、移動(dòng)、電信等公共網(wǎng)絡(luò)癱瘓條件下，能實(shí)現(xiàn)便攜式計(jì)算機(jī)與便攜式計(jì)算機(jī)之間的被覆線遠(yuǎn)傳通信距離15km，且能外接無線電臺實(shí)現(xiàn)無線應(yīng)急指揮通信；便攜式計(jì)算機(jī)外接手持終端通過被覆線、無線擴(kuò)頻方式組建局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮通信，通信距離2km；外接觀測器材，實(shí)現(xiàn)對6km之內(nèi)的目標(biāo)物進(jìn)行觀察和定位；能外接簡易氣象設(shè)備對周邊環(huán)境進(jìn)行簡易的風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓的測量。endprint