超低空分布式多傳感器探測節點(diǎn)的設計

由于雷達探測存在盲區,低空與超低空飛行的入侵目標給雷達防御系統帶來(lái)困難與威脅?；贕PS技術(shù)、多傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)及單片機技術(shù)設計出一種分布式多傳感器探測節點(diǎn),把遠程分布的多傳感器探測節點(diǎn)所探測到的信息實(shí)時(shí)、有效地匯集在一起,實(shí)現超遠距離的多傳感器信息融合,實(shí)時(shí)進(jìn)行目標發(fā)現,可彌補雷達防御系統存在的漏洞,有效地杜絕雷達防御系統存在的安全隱患。

1 引言

由于電磁波是沿直線(xiàn)傳播的，受地球曲率的限制以及山地的影響，使雷達探測產(chǎn)生盲區， 看不到低空與超低空飛行的目標，所以低空目標給雷達探測帶來(lái)困難與威脅。為了及早地發(fā) 現和探測中、低空，特別是超低空高速入侵的*、武裝直升機等，就要解決遠程探測 目標的問(wèn)題。目前主要采用發(fā)展低空補盲雷達、采用升空平臺監視雷達系統(如空中預警機 系統、系留氣球載雷達系統、飛艇載雷達監視系統等)、改進(jìn)和提高雷達的低空探測性能等 幾種措施，提高雷達對空、對海警戒的作用距離[1]。這些措施有效地提高雷達對空、對海警 戒的作用距離，但造成了防御成本的大規模增加、雷達載體目標暴露易遭受對方的攻擊等， 同時(shí)仍然存在著(zhù)探測盲區，使安全防御系統存在一定的隱患。

針對以上問(wèn)題，本文提出利用 MSP430F133 嵌入式微處理器設計出一種分布式多傳感 器探測節點(diǎn)，可隨機地分散地設置在雷達系統探測的盲區，利用GPS 系統授時(shí)和定位、利 用多傳感器提供觀(guān)測數據、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)行目標發(fā)現、優(yōu)化綜合處理，獲取狀態(tài)估計、目標屬性、行為意圖、態(tài)勢*估、威脅分析和輔助決 策等，可彌補雷達防御系統存在的不足之處，杜絕安全防御系統存在的隱患[2-4]。

2 分布式多傳感器信息融合系統總體框架

整個(gè)分布式多傳感器信息融合系統由若干個(gè)不規則分布的多傳感器探測節點(diǎn)、 INTERNET 網(wǎng)絡(luò )、監控中心服務(wù)器、交換機、數據庫服務(wù)器、應用服務(wù)器、多傳感器信息 融合終端和探測節點(diǎn)控制終端等組成，其總體結構如圖1 所示。

當探測目標進(jìn)入到多傳感器探測節點(diǎn)所能夠探測到的區域內，探測節點(diǎn)通過(guò)通信模塊 (GPRS 模塊)把傳送數據分組，無(wú)線(xiàn)傳送到GPRS 網(wǎng)絡(luò )，再經(jīng)INTERNET 網(wǎng)把數據傳送 到監控中心服務(wù)器上。

監控中心服務(wù)器實(shí)時(shí)接收各探測節點(diǎn)傳遞過(guò)來(lái)得信息，并通過(guò)交換機與數據庫服務(wù)器、 應用服務(wù)器、多傳感器信息融合終端和探測節點(diǎn)控制終端進(jìn)行數據交換。

信息融合終端對監控中心服務(wù)器收到的數據進(jìn)行處理并通過(guò)其它服務(wù)器進(jìn)行數據交換 實(shí)現信息融合，實(shí)時(shí)進(jìn)行目標發(fā)現、優(yōu)化綜合處理，來(lái)獲取狀態(tài)估計、目標屬性、行為意圖、 態(tài)勢*估、威脅分析和輔助決策等。

探測節點(diǎn)控制終端傳送各種指令到各探測節點(diǎn)，監測各探測節點(diǎn)的運行狀況，并對各探 測節點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

布式傳感器探測節點(diǎn)硬件部分主要由通信模塊(GPRS 模塊)、GPS 模塊、存儲模塊、 電源模塊、時(shí)鐘模塊、復位模塊、各種傳感器和嵌入式微處理器組成，其硬件結構如圖2 所示。

微處理器選擇德州儀器公司生產(chǎn)的 16 位單片機MSP430F133，芯片處理能力強、運行 速度快，采用了JTAG 技術(shù)、FLASH 在線(xiàn)可編程等先進(jìn)技術(shù)。其片上資源豐富，含有8KB FLASH 存儲器，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) 現串行通信。