基于GPRS和SVG的战场信息终端通信设计

摘要：针对以往各战场信息终端之闯通过超短波电台实现无线通信，以此来共享战场态势信息的繁琐途径，在此提出并设计一种基于GPRS网络传输战场态势图的方式来共享战场态势信息。在此基础上，采用基于SVG规范的XML文档来记录战场态势信息，以便于网络传输，这种方法使得战场态势信息的表达直观全面，而且大大缩短了战场信息共享的时间，提高了作战效率。
关键词：GPRS；μC／OS-Ⅱ；SVG；战场态势

0 引言
    信息终端之间的战场态势信息传递，通常情况下采用无线电台来实现，无线电台与各终端系统之间采用串行通信模式。该方式多了无线电台这个中间媒介，过程繁琐且安全性不高，如果各信息终端之间可以直接实现战场态势信息共享，不仅简化了信息传输过程，增强了安全性，而且提高了战场效率，本文设计了基于GPRS的终端通信模块，在战术标图中采用SVG对军标符号进行表示，以XML文档对完成的战场态势图进行解析表述，而后利用GPRS模块连接Internet网络，实现XML文档的网络传输，从而实现战场态势信息的共享，系统总体设计如图1所示。

1 硬件设计
    (1)微控制器选择。该终端的微控制器采用三星公司的S3C2440 32 b RISC处理器。这是一款专为手持设备而设计的芯片，它采用ARM920 T内核、新型AMBA总线架构，是一款高性能、高集成度、低功耗的芯片。S3C2440主频400 MHz，理论寻址空间为4 GB，但其中有3 GB的空间预留给了微处理器内部的寄存器和其他设备，所以外部寻址空间为1GB。
    (2)液晶显示电路。S3C2440含有内置的LCD控制器，它可以将显示在LCD上的数据从系统内部的数据缓冲区通过逻辑单元传送到外部的LCD驱动器中，它可以支持不同分辨率的显示，同时支持STN—LCD和TFT—LCD，在该系统中选用的是由Sharp公司生产的TFT—LCD器件LQ080V3DG0 1，该器件的分辨率为640×480。系统配置触摸屏，操作方便。
    (3)GPRS模块。GPRS模块采用的是德国西门子MC39iGSM／GPRS终端，它设计小巧、功耗很低，具有RS 232接口，可通过串口与S3C2440A相连，此外，它的配件有天线，电源，支持短信收发、语音、传真、GPRS上网、数据传输等功能。
    (4)存储器模块：在该系统中，选择16 Mb(1M×16b)的AM29LV160D NOR FLASH芯片作为程序存储器存放引导程序、操作系统和用户程序；128 Mb(16M×8b)的K9F2808UOC NAND FLASH芯片作为文件存储器，存放数据文件；64 Mb(4 Banks×1MX 16 b)HY57V561620 SDRAM芯片作为数据交换存储器。由于终端涉及到对图形信息的编辑，牵扯到大量的军标、文字等地图元素，因而扩展了2 GB的SD卡存储器。

2 软件设计
    软件设计采用的方案为：引入可移植性、可裁剪性较好的μC／OS-Ⅱ作为操作系统，在嵌入式系统上首先安装并运行操作系统μC／OS-Ⅱ，然后运行TCP／IP协议栈，从而实现嵌入式TCP／IP，使基于S3C2440A微处理器的嵌入式系统终端能够在网络中进行数据传输。整个系统的软件流程图如图2所示。

2．1 μC／OS-Ⅱ的移植
    μC／OS-Ⅱ的移植过程需要解决的主要问题有：数据类型的重定义，堆栈结构的设计，任务切换时的状态保存与恢复等。S3C2440A处理器完全满足μC／OS-Ⅱ的移植要求，需要完成的工作非常简单，修改三个和处理器相关的文件即可。这3个文件是：OS_CPU．H，OS_CPU_C．C，OS_CPU_A．ASM。具体过程如下：
    (1)设置OS_CPU．H中与处理器和编译器相关的代码；
    (2)在OS_CPU_C．C中编写6个与操作系统相关的函数；
    (3)在OS_CPU_A．ASM文件中编写4个处理器相关函数；
    完成以上工作之后，嵌入式实时操作系统μC／OS-Ⅱ就可以工作。
2．2 GPRS通信模块设计
    微处理器S3C2440通过执行AT命令，由串口向GPRS模块发送控制命令，已完成网络接入。首先对GPRS模块进行初始化，其中包括对串口、时钟和终端的初始化；然后利用AT指令预先设置PDP场景和服务质量QoS的参数值，拨打GPRS网络特定号码，从而开始PPP链路协商；完成协商后即在终端和GPRS网络之间创建了PPP链路；最后进行TCP连接，连接成功之后，终端以GPRS方式接入Internet，流程图如图3所示。

2．3 战术标图及XML文档的生成
    SVG(Scalable Vector Graphics)是一种将图形信息用XML文本描述的技术。它作为XML的一个描述矢量图形的子集的出现，主要针对战场态势图在网络传输中采用点阵位图的方式难扩展、难修改的缺陷提出的。本文采用SVG规范对军标符号进行表示。流程图如图4所示，标图员通过地图调用函数调用所需电子地图，触发主程序模块，连接到军标地图库和编辑模块，读取并显示所需地图，此时标图员利用虚拟视图完成对态势图的文字以及符号的标绘，当标图员完成态势图的标绘后，调用代码分析模块，得到基于SVG代码的态势图XML文档。此时，生成的XML文档通过网络传输模块进行态势图的网络传输，在调用网络传输模块的同时，主程序模块也调用了XML全文库模块，将态势图XML文档存储到了XML全文库中，以方便重复发送和二次修改。

    而在接收端，在接收到战场态势图后，主程序模块调用代码解析模块实现XML文档的态势图图形再现，再调用存储函数将态势图XML文档存储到接收端的XML全文库中。这样就实现了战场态势图的网络传输和共享。
2．4 网络传输模块
    网络传输阶段通过与TCP协议绑定的SOAP协议来传输态势图的XML文档，SOAP协议采用HTTP作为底层通信协议，RPC作为一致性的调用途径，XML作为数据传送格式，允许通过Internet进行通信交互，从而实现态势图的网络传输及共享。

3 结语
    本文提出了一种共享战场态势信息的新方法，充分利用了日益成熟的GPRS网络和Internet，在实现无线上网的同时，采用SVG表述军标图形，实现基于XML文档的战场态势图的网络传输，相对于传统的通过无线电台传输战场信息的方式来说，直观高效，对于提高战场信息终端的实时传输能力具有一定的参考价值。