海警舰艇组合电台仿真训练系统实验平台的设计
摘要：采用对象建模技术对组合电台仿真系统实验平台进行总体设计，在功能实现上采用模块化设计开发理念，以ActionScript作为程序语言开发海警舰艇组合电台电话仿真模块及DSC（数字选择性呼叫）仿真模块。通过分析界面仿真模块、语音通信仿真模块中使用的关键技术，提出采用FMS（Flash Media Server）开发各仿真模块间数字选择性（DSC）呼叫与应答的技术方案。组合电台仿真系统用于学员教学和海警培训，能够增强海警部队海上舰艇通信的组织指挥能力。
关键词：海警舰艇；组合电台仿真；语音通信；FMS（Flash Media Server）
中图分类号：U675.9 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）22-0244-03
Abstract： The object design technology is used to design the integrated radio simulation system experimental platform. The modular design and development concept is adopted in the function， and the telephone simulation module and the DSC simulation module are developed by ActionScript. By analyzing the key technology used in the interface simulation module and the voice communication simulation module， the technical scheme of developing the DSC call and response between the simulation modules by FMS （Flash Media Server） is proposed. Combined radio simulation system for student teaching and maritime police training is to enhance the Marine Police communication organization and command ability.
Key words： marine police ship；combined radio simulation；voice communication；FMS （Flash Media Server）
海上执法力量整合后，海警执勤任务的复杂性，舰艇装备的大型化，仪器设备的多样性促使海警官兵必须迅速掌握舰艇装备的操作方法以应对海上日益复杂的维权、执法、服务需求。熟练掌握舰艇装备特别是通信设备操作方法成为部队官兵专业技术培训的当务之急。学员使用真机设备进行组合电台操作培训存在训练费用高，仪器设备短缺，训练效率低下的不利局面[1-2]。真机实验平台操作可能造成误报警而干扰正常通信。充分依托浙江省实验教学示范中心——海警舰艇综合仿真训练示范中心的有利条件，设计并开发海警舰艇组合电台仿真实验平台，能够有效避免此类问题，仿真训练系统开发无论对学员教学还是对海警部队培训都具有较强的现实意义。
1 舰艇组合电台仿真实验平台的设计思路
1.1 采用对象建模技术对组合电台仿真系统进行总体设计
舰艇组合电台是地面通信系统重要的船载设备[3]，由收发信机及其终端设备组成，包括单边带收发信机、单边带无线電话、NBDP终端、DSC终端。其作用是能发射和接收DSC、无线电传、单边带信号，实现船到岸、岸到船、船到船的遇险报警和遇险通信、紧急呼叫和紧急通信、安全呼叫和安全通信、常规呼叫和常规通信以及中高频遇险和安全频率的自动值守。
对象建模技术（OMT-object modeling technique）[4]是软件工程建模的常用方法，一般可以分为功能模型、对象模型和动态模型。利用对象建模技术三种模型对海警舰艇组合电台仿真训练系统实验平台进行建模，可以对不同的终端设备建立不同的功能模型、对象模型及动态模型，从而对组合电台各个终端设备进行仿真。在系统分析阶段，充分掌握组合电台系统各设备的工作原理和工作内容，提出各个子设备的仿真需求。在系统设计阶段，确定系统中各设备的功能模型、对象模型及动态模型，确定各个设备之间的关系并进行接口设计，最后以文档的形式纪录。对象设计阶段，根据设计阶段提出的三个模型，给出各个设备的仿真对象软件结构，为后续编码工作做准备。在实现阶段，选择ActionScript作为程序开发语言，根据提出的对象软件结构进行编程实现。
1.2 采用模块化设计理念开发实验平台功能
实验平台功能在开发时注重模块化设计，整个软件被划分成若干独立命名的部分，具体体现在对软件各部分功能的分层次设计上。由于实验平台较为复杂，使其相对于一个较小的平台不易被理解。因此，把功能及子功能的分解与软件开发中的系统及模块对应起来，就能够把一个相对复杂的软件系统划分成易于理解的比较简单的模块结构。
对于舰艇组合电台仿真系统可以划分界面仿真模块、无线电话终端仿真模块与DSC终端通信仿真模块。界面仿真模块是使用者首先接触的部分，界面是否生动逼真，一定程度上影响使用者的交互体验和学习效果。其不但包括所有功能按键、旋钮，通过点击按钮实现仪器功能还包括人机交互窗口，跟随按键点击实现内容的切换，引导使用者进行更深入的操作。功能菜单模块是组合电台仿真系统开发的核心，实现频率改变、模式切换、遇险报警等功能。中高频组合电台仿真系统实验平台的总体模块化设计如图1所示。实验平台的各个模块又设计了多个子模块。例如DSC呼叫模块设计成常规呼叫模块和遇险呼叫模块（DISTRESS CALL），图2就是设计的遇险呼叫子模块，包含了火灾、搁浅、弃船、海盗等遇险呼叫仿真子菜单。
2 组合电台仿真训练系统实验平台开发的关键技术
组合电台仿真训练系统实验平台开发中充分运用多媒体制作技术、计算机编程技术、网络通信技术，采用面向对象、基于事件、ActionScript编程语言等关键技术。在仿真系统设计中，使用Photoshop， HyperSnap等多媒体处理软件对组合电台真机照片进行处理，以Flash为多媒体集成开发工具，实现与用户进行交互的、具有高仿真度的组合电台仿真系统。
2.1 界面仿真模块中的关键技术
面板和按键通常情况下并不是一个规则的窗体，为此，首先将真机的图片利用 Photoshop中的魔术棒法、色彩范围法、磁性索套法、羽化法等进行图像处理，获得一幅按键按下的图片。在程序运行过程中，交替使用按键按下和按键弹出两张位图，实现操作按键的效果。先用数码相机对真机设备拍照，然后导入电脑进行处理。用相机拍出的照片边沿外凸，并且由于光线不均匀导致图片整个界面亮度不一，甚至整個界面偏暗或者偏亮。使用Photoshop图像处理软件，通过任意变形、亮度、对比度、色度等方式调整，调整后得到的图像整齐清楚，作为图像处理的母图片。为了使界面仿真模块更加贴近真机，其屏幕、各种功能按钮等元器件，借助母图片“抠”出来并加以进一步处理。在程序实现上，首先定义一个内存显示设备对象和位图对象，通过相应的函数分别建立一个与屏幕显示兼容的内存显示设备和一个与屏幕显示兼容的位图，同时加载按键按下和按键弹出的两张位图资源，然后将位图选入到内存显示设备中[5]。只有选入了位图的内存显示设备才有地方绘图，画到指定的位置上，最后将内存中的位图拷贝到屏幕上显示。
2.2 语音通信仿真关键技术
FMS（ Flash Media Server）是一个功能强大的网络通信服务器平台，它能够使两个或多个人同时进行一个基于文本、音频或视频的实时会话。基于FMS流媒体服务器使用RTMP通讯协议实现基于FMS连接对象的网络通信、进行以Flash Remote MX与Web服务器和关系数据库进行链接[6-7]。借助FMS提供的NetConnection、Stream和SharedObject类，Flash媒体服务器能够非常方便地实现各仿真模块间的实时多媒体通信。
借助FMS服务器，ActionScript脚本语言仅仅通过几行简短的代码即可实现各仿真模块间实时的电话通信与广播，极大降低了仿真训练系统的开发难度[8-9]。采用FMS来开发各仿真模块间DSC呼叫与应答，主要利用共享对象来实现。网络连接对象创建远程共享对象，给仿真模块对象定义接收遇险功能方法，而该方法又是组合电台仿真系统通过共享对象的send（ ）方法来指定和调用，从而实现了不同仿真模块间DSC的呼叫与接收。
3 组合电台仿真训练系统开发实例
以JSB-196GM组合电台界面仿真模块为例，其开发过程如下：提前准备好制作模拟器所需的素材，放到一个共享文件夹中，以备调用。准备一张用Photoshop处理过的JSB-196GM设备的照片，要求照片上按钮的字迹清楚，颜色处理均匀，边界清楚。将选好的设备图片导入到库中，命名为待机图片，将图片拖入舞台。此图片主要用作按钮、显示屏幕等来确定位置。为进一步确定图片位置，可点击“视图”菜单，调出“标尺”，精确确定图片和各按钮的位置。按Ctrl + Enter组合键，对影片元件进行测试，在测试界面，用Photoshop对椭圆形按键依次进行截图，然后对其进行细化处理，裁剪其尺寸大小，得到按钮“弹起”“指针经过”“按下”“点击”4种状态。将图片、音频导入到库中，并编入文件夹里，统一管理。插入按钮元件，在按钮弹起、指针经过、按下、点击四帧分别插入关键帧，并将四种状态图片分别导入，与之对应。给按钮导入声音。在“点击”关键帧的属性里有一个<声音>选项，在下拉列表中找到对应的音频文件，按钮在点击时就会发出声音。最后，将制作好的按钮统一放在一个文件夹里管理。然后在动画元件里新建一个图层，命名“模板”，将制作的按钮依次拖入到模板界面中，每个按钮占一个图层，使其与模板按钮位置重叠。按Ctrl + Enter键测试影片，测试按钮效果，然后对按钮的大小、位置进行重新调整，注意在调整按钮位置时按钮图层应与模板层相对应。
旋转类按钮通过旋转来控制实现相应功能。鉴于旋转按钮操作的特殊性，采取以下方法实现旋钮旋转功能：在旋转按钮旁边分别制作向左转和向右转的两个箭头标记，将标记做成具体的按钮。这样，在具体操作时，就可以通过点击这些箭头按钮，实现旋钮相应功能。最后，可对向左转和向右转的箭头按钮做“隐身”处理，既达到点击旋转功能，又不影响组合电台仿真系统的整体视觉效果。
经过界面设计，功能编程控制，开发的组合电台电话仿真模块如图3所示。组合电台NCT-196N DSC模拟呼叫流程如图4所示，椭圆形部分为服务器端流程，其余部分为学员机呼叫流程。DSC仿真模块及测试如图5所示，海警舰艇组合电台仿真训练系统如图6所示。
4 海警舰艇组合电台仿真训练系统应用
组合电台仿真系统用于海警舰艇指挥与航海技术专业、武器发射工程专业学员教学能够较大提高学员的学习兴趣。把枯燥的电台理论教学搬到实验室局域网环境中，通过操作组合电台的各个仿真模块，学员既学会了设备的操作方法，又理解了深奥的通信原理知识。而且能够克服真机设备数量较少，易发生误报警的不利因素。这种教中做，做中学的教学理念更加贴近海警部队实战化教学方法。
使用FLASH技术开发的电台仿真系统软件，体积较小，与互联网较易兼容。如果运用互联网开展远程教学和培训，海警舰艇人员或学校学员即可方便进行在线或离线学习。如此一来，就打破了固定时间、固定地点的教学模式，舰员或学员不必担心由于时间和空间的原因而错过学习机会，可以随时随地进行知识的补充。而且在学习中遇到的问题也可通过网络与教员或他人进行交流，最终可以熟练掌握通信设备操作方法，增强海警部队海上舰艇通信的组织指挥能力。
5 結束语
为克服组合电台操作培训存在仪器设备短缺，真机操作可能造成误报警的不利局面，提高海警综合通信组织指挥能力及执勤效率，依托省级实验教学示范中心的有利条件[12-13]，采用FMS、DSC仿真等关键技术设计并开发了界面仿真模块、电话仿真模块、DSC终端仿真模块，组成舰艇组合电台仿真训练系统。运用该系统可实现多艘舰艇联合执勤通信保障演练，演练中可假设各种执勤情景，利用系统在局域网内与其他舰艇进行信息交互，最终完成通信保障任务。
参考文献：
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