摘要：研制适用于特定领域的通用模拟器，可以实现同一系列不同型号装备的模拟训练功能，从而压缩成本、方便管理。设计并实现了一套基于计算机网络的LCD电子标识牌系统，并成功应用于某舰艇通用作战模拟训练系统中，实践证明该系统可以较好地解决通用模拟器台位标识任意切换的问题。
关键词：LCD 电子标识牌 通用模拟器
中图分类号：TN873.93 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0036-03
1 引言
随着模拟技术的不断发展，研制适用于特定领域的通用模拟器在人才培养方面起到了重要作用，发挥出了重大的经济效益和社会效益[1-3]。通用模拟器实现了硬件与软件的通用化，可以模拟同一系列的不同型号装备、设备。在实际训练使用过程中，通用模拟器根据用户的设置可以实现不同型号装备的模拟。由于一般模拟器的功能是固化的，所以采用各种印刷标识牌。这些标识牌无法适应通用模拟器台位功能随训练需要变化的需求。为了实现通用模拟器的标识，需要设计可更换显示内容的标识牌。
在实践中通常采用LED电子桌牌来标识通用模拟器台位，实现模拟器的通用标识。通过通过硬件电路、嵌入式程序实现该功能。但是存在以下问题：采用嵌入式技术不方便与模拟训练系统网络溶合，实现标识牌显示内容与组训设置相配套的设计实现难度大；接收方通过串口接收数据，传输速率较低，使得文本图像显示延迟，且易受环境干扰，造成误码率极高；硬件电路及显示设备故障率高，维护成本高。
针对LED电子桌牌的上述问题，本文设计并实现了基于网络结构的LCD电子标识牌系统，并成功应用到通用模拟训练系统中。该方案的优点：通过设计基于Windows平台的软件实现标识牌显示切换，无需设计硬件电路；基于可视化的编程技术，调试方便；采用网络传输数据，传输速率高且外界环境干扰小；实现显示图像技术简单，无需采集图像像素且无需定时扫描。
2 通用模拟训练系统组成
本文设计实现的LCD电子标识牌系统应用于某舰艇通用作战模拟训练系统中，该系统中大量训练台位模拟了舰艇电子装备标准显控台（简称标显台）。某舰艇通用作战模拟训练系统主要由服务器、A型网络交换机（用于实现通用模拟器台位联网）、B型网络交换机（用于实现LCD电子标识牌联网）、N个通用模拟器台位、N个电子标识牌组成（见图1）。
某舰艇通用作战模拟训练系统由两个网络分系统组成，一个网络分系统用于实现模拟器台位网络通信与协同训练，另一个网络分系统用于实现LCD电子标识牌与服务器的网络通信与标识内容切换。
为了实现多个型号不同专业装备的模拟，在N个通用模拟器台位的计算机主机中设计并安装了多种软件，可实现多个型号装备的功能和性能模拟。在服务器中设计并安装了供用户进行功能设置的组训软件。
在实际使用过程中，用户通过服务器配置每个通用模拟器台位的功能。通用模拟器台位的主机通过网络接收到服务器初始化命令后，启动运行指定型号装备的模拟软件。各模拟器台位上的电子标识牌通过网络接收服务器设置的台位功能信息，并根据该信息选择相应的显示方案进行标识内容切换。
3 电子标识牌系统组成
通用模拟训练系统包括N个通用模拟器台位，每个通用模拟器台位都有一个对应的电子标识牌来显示当前通用模拟器台位所模拟的装备或设备名称。
LCD电子标识牌由网络终端机和LCD显示屏组成。本文选取的网络终端机是Net Station 6680。具有轻便、小巧、成体低等特点。其操作系统是WinCE系统。LCD显示屏为9英寸64万真彩色。
通用模拟训练系统中的电子标识牌实现显示当前通用模拟器台位所模拟的装备或设备名称，组成结构见图2。
在通用模拟器系统中用到N个LCD电子标识牌，网络终端机作为LCD电子标识牌的主机通过远程桌面访问服务器。首先在服务器上设置N+1个计算机用户，分别为Server和Client1、Client2、……ClientN。服务器使用Server访问本机，电子标识牌主机1—N分别通过服务器用户Client1、Client2、……ClientN远程登录服务器。在服务器安装客户端软件程序，实现不同型号多个装备名称的显示。在服务器的Server端安装组训管理软件程序，完成配置通用模拟器台位模拟设备功能及电子标识牌的显示功能。为实现客户端软件与服务器软件自动启动，将客户端软件与服务器软件均设为开机自启动。
在实际使用中，用户通过服务器软件配置电子标识牌的显示功能。电子标识牌收到服务器命令后，客户端软件程序根据指令显示相应的不同型号的设备名称。
4 服务器软件设计
4.1 设计台位信息配置文件
通用模拟训练系统模拟不同型号的不同专业的装备或者设备，为实现LCD电子标识牌显示控制，需要设计台位信息配置文件格式。
下面给出台位信息配置文件所需各类仿真实体的定义：
定义1：模拟舰艇SimSub是由r个型号的舰艇Sub组成，具有独立的功能和特性，能够单独运行。
定义2：单个型号的舰艇Sub是由s个不同专业的装备ProfessionE组成，按照一定的组合方式共同实现舰艇协同训练。
定义3：单专业装备ProfessionE是由模拟方式SimWay、装备名称EName、所属型号Type、装备程序ESoft组成。
根据定义1设计不同型号舰艇配置数据，根据定义2及定义3设计不同型号装备配置数据。最后，将舰艇配置信息和装备配置信息组合生成台位信息配置文件。
4.2 设计组训配置文件
组训配置文件包括组训模式信息、组训模式与装备对应关系信息以及参训装备属性信息等内容。
定义4：组训模式OrgTModel是由t种训练模式TModel组成，每种训练模式具有独立的训练功能。
定义5：每种训练模式 TModel是由n个训练装备TE组成。
定义6：每种训练装备TE由模拟器主机名SHost、电子标识牌访问服务器名CName、装备名称EName、所属型号Type、装备程序ESoft组成。
根据定义4设计组训模式，根据定义5设计组训模式与参训装备对应关系，根据定义6设计装备属性。最后，将三部分信息组合生成组训配置文件。
4.3 服务器软件设计
服务器程序的功能主要包括：读取显示台位信息配置文件及组训配置文件、实时监测网络连接、配置通用模拟器台位、接收客户端软件发送的计算机用户名、下发模拟设备名称至客户端软件，程序界面见图3。
基于VC++设计服务器软件。服务器软件主要包括3个类：CLeftView（左侧树形列表视图类）、CFormViewEx（列表框视图类）、CMainFrame（主窗体类）。
左侧树形列表视图类用来完成读取、记录、显示台位信息及配置模拟设备。列表框视图类用来完成读取、记录、显示每组组训配置文件信息及发送模拟设备信息。主窗体类用来完成网络连接及其检测、显示台位信息及每组组训配置文件信息。
（1）CLeftView（左侧树形列表视图类）。
该类的主要方法有ReadIniFile和DisposeE。
1）ReadIniFile。
该方法用来读取台位信息配置文件并显示模拟设备。输入参数为台位信息配置文件路径。输出参数为所有台位信息的结构体数组。
处理过程：
Step1. 读取台位配置文件，显示模拟设备；
Step2. 记录模拟设备所有相关信息：模拟设备的所属模拟方式、模拟设备名称、模拟设备所属艇型、模拟设备的应用程序路径。
2）DisposeE
该方法实现配置模拟设备。输入参数为模拟设备及其相关信息。输出值为布尔类型，标识配置是否成功。
处理过程：
Step1. 选择模拟设备，存储该模拟设备相关信息；
Step2. 配置该设备至通用模拟器，判断该设备是否符合要求，如果是则转Step3，否则提示不符合要求；
Step3. 将模拟设置配置至通用模拟器台位。
（2）CFormViewEx （列表框视图类）。
该类的主要方法有ReadIniFile、SndOrder。
1）ReadIniFile。
该方法用来读取组训配置文件并将其显示在界面上。输入参数为组训配置文件路径。输出参数为记录所有组训配置文件的结构体数组。
处理过程：
Step1. 读取组训配置文件，显示通用台位信息；
Step2. 记录通用台位所有相关信息：通用台位计算机名、服务器用户名、模拟设备的所属模拟方式、模拟设备名称、模拟设备所属艇型、模拟设备的应用程序路径。
2）SndOrder。
该方法用来将所模拟设备指令下发给通用模拟器或者电子标识牌客户端程序。输入参数为模拟设备相关信息，输出值布尔值，判断发送是否成功。
处理过程：
Step1. 选取要发送的模拟设备；
Step2. 下发指令给通用模拟器或者客户端电子标识牌程序；
Step3. 判断是否发送成功，发送成功结束，否则继续发送。
（3）CMainFrame （主窗体类）。
该类的主要方法是HandleNetWork。该方法实现网络连接、网络接收数据。
处理过程：
Step1. 接收客户端连接请求；
Step2. 接收网络数据；
Step3. 检测网络是否断开。
5 客户端软件设计
客户端软件实现独立控制电子标识牌显示功能，获取访问服务器的用户名并发送给服务器软件。服务器软件根据该用户名控制电子标识牌显示。
电子标识牌客户端软件的功能主要包括：检测网络连接是否正常，若连接失败则继续连接直至成功；实时发送计算机用户名至服务器；接收服务器软件下发的显示指令，根据显示指令显示模拟设备名称及所属艇型。
客户端软件基于VC++设计，主要由LCDShow类实现。该类的主要方法有ShowInfo、ConnnectProc。
（1）ShowInfo。
该方法实现电子标识牌的显示。输入参数是模拟设备名称及其所属艇型，无输出参数。
处理过程：
Step1. 获取计算机用户名；
Step2. 判断该用户名隶属于组训中的哪一组；
Step3. 根据所在组设置背景色；
Step4. 显示接收到的模拟设备名称及所属艇型。
（2）ConnectProc。
该类实现网络连接、发送计算机用户名、接收服务器指令。
处理过程：
Step1. 按照TCP/IP协议进行网络连接，连接失败则继续连接直至成功为止；
Step2. 将计算机用户名发送给服务器，记录当前发送时间，每间隔3S后发送一次；
Step3. 接收指令进行解析。
6 结语
本文设计的基于计算机网络的LCD电子标识牌系统解决了舰艇通用电子装备模拟训练系统中电子标识牌的显示问题。实践证明，该系统稳定、可靠、高效，也可以应用于其他通用模拟器系统。
参考文献
[1]陈蕾，王嵩，张峰.通用型模拟器需求分析[J].计算机与现代化，2012（8）：166-169.
[2]樊诚，周安栋，杨路刚.一种通用模拟器LCD显示方案设计[J].计算机与数字工程，2010，38（5）：163-165.
[3]邹向阳，胡巍彪，王琪.嵌入式系统雷达电子干扰模拟器的设计[J].自动化仪表，2012，33（6）：70-72.