分布式智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)*

唐 貴，郭 濤，朱 杰，張慶志

(中北大學(xué) 電子測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051)

戰(zhàn)場(chǎng)信息偵察是奪取信息資源的基礎(chǔ)和前提，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的信息偵察是全方位的立體偵察，空中、地面、水下都成為搶占信息空間的陣地。利用大量的傳感器分布在敵后戰(zhàn)場(chǎng)來(lái)了解戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的變化和探測(cè)敵方的動(dòng)向已成為一種必不可少的地面?zhèn)刹焓侄危?］。本文所設(shè)計(jì)的分布式智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)利用多傳感器和信息融合技術(shù)能夠?qū)?fù)雜環(huán)境下的戰(zhàn)場(chǎng)信息進(jìn)行全方位的偵察，能夠準(zhǔn)確地了解戰(zhàn)場(chǎng)敵情，提高了戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)的準(zhǔn)確性［1］。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要是由四個(gè)分機(jī)單元與一個(gè)主機(jī)單元共同組建一個(gè)專用的信息偵察局域網(wǎng)，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。目標(biāo)信號(hào)由多傳感器分機(jī)單元模塊接收，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再由控制模塊與CPU 系統(tǒng)共同完成原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理，接著把處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口送給無(wú)線收發(fā)模塊，由無(wú)線收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交換，并把數(shù)據(jù)上傳到指揮中心。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

1.2 多傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

多傳感器分機(jī)單元模塊主要是對(duì)目標(biāo)信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終由無(wú)線模塊發(fā)送出去。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 多傳感器分機(jī)單元模塊

多傳感器分機(jī)單元模塊采用基于聲、紅外、磁、振動(dòng)等被動(dòng)探測(cè)體制的識(shí)別技術(shù)，應(yīng)用了全新的信息偵察技術(shù)和信息融合技術(shù)，即對(duì)來(lái)自多源的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行檢測(cè)、互聯(lián)、相關(guān)、估計(jì)和綜合等多層次多方面的處理，以獲得準(zhǔn)確的狀態(tài)和身份估計(jì)、完整而及時(shí)的信息態(tài)勢(shì)和威脅估計(jì)，不僅使系統(tǒng)組合的結(jié)構(gòu)更加合理，而且綜合利用多種傳感器信息的互補(bǔ)性和冗余性，提高了信息的確定性和可靠性［3-4］。

2 無(wú)線數(shù)字傳輸模塊的設(shè)計(jì)

本模塊采用國(guó)際最新的無(wú)線數(shù)字傳輸芯片(Chipcon 公司的CC1020)、新型高速AVR 單片機(jī)及相關(guān)的接口電路設(shè)計(jì)而成，為了達(dá)到體積小、功耗小、距離遠(yuǎn)、工作穩(wěn)定可靠等設(shè)計(jì)要求，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要采用了以下新技術(shù)。

圖3 無(wú)線傳輸模塊組成框圖

(1)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)數(shù)字濾波器，不需外接濾波器;

(2)內(nèi)置位同步鎖相環(huán)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步解調(diào)，可以同時(shí)輸出數(shù)據(jù)和位時(shí)鐘，所以收到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，抗抖動(dòng);

(3)高速低功耗AVR 單片機(jī)，完成對(duì)收到的無(wú)線噪聲的識(shí)別和過(guò)濾，真正做到數(shù)據(jù)通信的“所發(fā)即所收”。單片機(jī)還完成“收”“發(fā)”的自動(dòng)控制，不發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)為常態(tài)“收”狀態(tài)，發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為“發(fā)”狀態(tài)。無(wú)線數(shù)字傳輸模塊的組成如圖4所示。

圖4 分機(jī)節(jié)點(diǎn)的主要控制流程圖

3 分布式智能無(wú)線信息偵察局域網(wǎng)絡(luò)的控制

局域網(wǎng)各分機(jī)單元節(jié)點(diǎn)的通信控制結(jié)構(gòu)相同，而局域網(wǎng)的通信控制及相關(guān)的信息處理均由主機(jī)單元完成。傳感器分機(jī)節(jié)點(diǎn)的主要控制流程如圖4所示。主機(jī)單元的主要控制流程如圖5所示。

4 分布式智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)驗(yàn)證

分布式智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)的信息偵察及組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)信息偵察及局域網(wǎng)功能的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)方案如下:

(1)設(shè)置好系統(tǒng)的各種參數(shù)，并把四個(gè)分機(jī)單元分置于四個(gè)離主機(jī)單元30 米的房間里。

(2)讓一人隨意走進(jìn)放有分機(jī)單元的房子，則系統(tǒng)經(jīng)過(guò)輪詢后會(huì)在出現(xiàn)目標(biāo)人物的分機(jī)單元范圍內(nèi)出現(xiàn)閃爍的紅燈預(yù)警，如圖6所示。而且“XX 號(hào)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)”的信息自動(dòng)存入“歷史記錄”。

本次試驗(yàn)很好地驗(yàn)證了分布式智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)功能及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的局域組網(wǎng)通信，得到比較滿意的效果。

圖5 中心控制單元的主要控制流程

圖6 XX 號(hào)分機(jī)單元發(fā)現(xiàn)目標(biāo)界面顯示

5 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的分布式智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)采用最新多信息融合技術(shù)與微電子技術(shù)成果研制而成的高效率、高可靠、高穩(wěn)定、抗干擾、防破譯、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的新型信息偵察網(wǎng)絡(luò)。該智能無(wú)線信息偵察網(wǎng)絡(luò)各類設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求都在實(shí)際應(yīng)用中得到了驗(yàn)證，達(dá)到了預(yù)定指標(biāo)要求。

［1］徐淑梅.無(wú)線局域網(wǎng)WLAN 及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)［J］.西北民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，24(3):50－55.

［2］王洪鋒，單甘霖，夏明飛.地面防空C3I 系統(tǒng)中的多傳感器信息融合［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，2004(22):13－5.

［3］孫濤，張宏建.目標(biāo)識(shí)別中的信息融合技術(shù)［J］.自動(dòng)化儀表，2002，22(2):32－34.

［4］聶偉榮.多傳感器探測(cè)與控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)震動(dòng)信號(hào)探測(cè)與識(shí)別［D］.博士論文.南京理工大學(xué)，2001.