超低空分布式多傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

由于雷達(dá)探測(cè)存在盲區(qū),低空與超低空飛行的入侵目標(biāo)給雷達(dá)防御系統(tǒng)帶來(lái)困難與威脅。基于GPS技術(shù)、多傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)出一種分布式多傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn),把遠(yuǎn)程分布的多傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)所探測(cè)到的信息實(shí)時(shí)、有效地匯集在一起,實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的多傳感器信息融合,實(shí)時(shí)進(jìn)行目標(biāo)發(fā)現(xiàn),可彌補(bǔ)雷達(dá)防御系統(tǒng)存在的漏洞,有效地杜絕雷達(dá)防御系統(tǒng)存在的安全隱患。

1 引言

由于電磁波是沿直線傳播的，受地球曲率的限制以及山地的影響，使雷達(dá)探測(cè)產(chǎn)生盲區(qū)， 看不到低空與超低空飛行的目標(biāo)，所以低空目標(biāo)給雷達(dá)探測(cè)帶來(lái)困難與威脅。為了及早地發(fā) 現(xiàn)和探測(cè)中、低空，特別是超低空高速入侵的*、武裝直升機(jī)等，就要解決遠(yuǎn)程探測(cè) 目標(biāo)的問(wèn)題。目前主要采用發(fā)展低空補(bǔ)盲雷達(dá)、采用升空平臺(tái)監(jiān)視雷達(dá)系統(tǒng)(如空中預(yù)警機(jī) 系統(tǒng)、系留氣球載雷達(dá)系統(tǒng)、飛艇載雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)等)、改進(jìn)和提高雷達(dá)的低空探測(cè)性能等 幾種措施，提高雷達(dá)對(duì)空、對(duì)海警戒的作用距離[1]。這些措施有效地提高雷達(dá)對(duì)空、對(duì)海警 戒的作用距離，但造成了防御成本的大規(guī)模增加、雷達(dá)載體目標(biāo)暴露易遭受對(duì)方的攻擊等， 同時(shí)仍然存在著探測(cè)盲區(qū)，使安全防御系統(tǒng)存在一定的隱患。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出利用 MSP430F133 嵌入式微處理器設(shè)計(jì)出一種分布式多傳感 器探測(cè)節(jié)點(diǎn)，可隨機(jī)地分散地設(shè)置在雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)的盲區(qū)，利用GPS 系統(tǒng)授時(shí)和定位、利 用多傳感器提供觀測(cè)數(shù)據(jù)、利用GPRS 網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行多傳感器信息融合，實(shí)時(shí)進(jìn)行目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、優(yōu)化綜合處理，獲取狀態(tài)估計(jì)、目標(biāo)屬性、行為意圖、態(tài)勢(shì)*估、威脅分析和輔助決 策等，可彌補(bǔ)雷達(dá)防御系統(tǒng)存在的不足之處，杜絕安全防御系統(tǒng)存在的隱患[2-4]。

2 分布式多傳感器信息融合系統(tǒng)總體框架

整個(gè)分布式多傳感器信息融合系統(tǒng)由若干個(gè)不規(guī)則分布的多傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)、 INTERNET 網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心服務(wù)器、交換機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、多傳感器信息 融合終端和探測(cè)節(jié)點(diǎn)控制終端等組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

當(dāng)探測(cè)目標(biāo)進(jìn)入到多傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)所能夠探測(cè)到的區(qū)域內(nèi)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)通信模塊 (GPRS 模塊)把傳送數(shù)據(jù)分組，無(wú)線傳送到GPRS 網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)INTERNET 網(wǎng)把數(shù)據(jù)傳送 到監(jiān)控中心服務(wù)器上。

監(jiān)控中心服務(wù)器實(shí)時(shí)接收各探測(cè)節(jié)點(diǎn)傳遞過(guò)來(lái)得信息，并通過(guò)交換機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、 應(yīng)用服務(wù)器、多傳感器信息融合終端和探測(cè)節(jié)點(diǎn)控制終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

信息融合終端對(duì)監(jiān)控中心服務(wù)器收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過(guò)其它服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 實(shí)現(xiàn)信息融合，實(shí)時(shí)進(jìn)行目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、優(yōu)化綜合處理，來(lái)獲取狀態(tài)估計(jì)、目標(biāo)屬性、行為意圖、 態(tài)勢(shì)*估、威脅分析和輔助決策等。

探測(cè)節(jié)點(diǎn)控制終端傳送各種指令到各探測(cè)節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)各探測(cè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況，并對(duì)各探 測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

布式傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)硬件部分主要由通信模塊(GPRS 模塊)、GPS 模塊、存儲(chǔ)模塊、 電源模塊、時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、各種傳感器和嵌入式微處理器組成，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

微處理器選擇德州儀器公司生產(chǎn)的 16 位單片機(jī)MSP430F133，芯片處理能力強(qiáng)、運(yùn)行 速度快，采用了JTAG 技術(shù)、FLASH 在線可編程等先進(jìn)技術(shù)。其片上資源豐富，含有8KB FLASH 存儲(chǔ)器，并含有UART 接口,可用于異步或同步通信，同時(shí)還可通過(guò)Timer-A 軟件實(shí) 現(xiàn)串行通信。