一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)及方法，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)，仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)相連接，本發(fā)明的仿真控制計(jì)算機(jī)生成了紅外場景和激光脈沖，并通過可編程邏輯陣列發(fā)送至后端系統(tǒng)，可滿足紅外告警和激光告警仿真系統(tǒng)的需要，相對于單功能的告警系統(tǒng)，本系統(tǒng)提高了光電對抗武器的全天候和抗干擾性能，降低了虛警概率。
【專利說明】
一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，未來戰(zhàn)爭的戰(zhàn)場環(huán)境變得越來越復(fù)雜，陸地、海洋、天空等世界的各個(gè)角落都有可能成為未來的戰(zhàn)場，各種制導(dǎo)武器必須在復(fù)雜的背景和強(qiáng)干擾的環(huán)境中準(zhǔn)確地識別、跟蹤目標(biāo)，雖然目前的精確制導(dǎo)技術(shù)能有效地提高導(dǎo)彈的作戰(zhàn)能力，但是每一種都有自身的特點(diǎn)和缺陷，應(yīng)用背景也不盡相同，單個(gè)傳感器的對抗武器已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代武器對抗的要求，因此越來越多的對抗武器采用復(fù)合的制導(dǎo)技術(shù)。相比只應(yīng)用單個(gè)的高性能傳感器的對抗武器，這種應(yīng)用了多種傳感器組合起來的對抗武器有著更好的全天候和抗干擾的性能，并且能降低虛警概率。早在本世紀(jì)初，美國的洛馬公司就已經(jīng)研發(fā)了紅外成像和激光雷達(dá)的雙模導(dǎo)引頭，該產(chǎn)品同時(shí)具備激光制導(dǎo)和紅外制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)，相對于先前的制導(dǎo)武器，其系統(tǒng)的性能有了明顯的改善和提高，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn):
[0003]1.紅外波束較寬，激光波束較窄，將兩種制導(dǎo)技術(shù)復(fù)合后，紅外傳感器可作為初始探測器。當(dāng)探測到目標(biāo)后，可通過激光光束對準(zhǔn)目標(biāo)，充分發(fā)揮激光波長范圍窄、分辨率高的特點(diǎn)；
[0004]2.紅外探測有著隱蔽性好的特點(diǎn)，因此作為初始探測器不易被敵方發(fā)現(xiàn);而激光可測目標(biāo)的距離、方位，為己方提供了有效的信息。
[0005]論文《基于PCI總線圖像注入式紅外探測器仿真系統(tǒng)》中，以FPGA器件為處理核心，通過PCI總線將PC機(jī)仿真的紅外場景傳輸?shù)紽PGA中，F(xiàn)PGA將紅外圖像保存至SDRAM中，通過時(shí)序控制將紅外數(shù)據(jù)有序地輸送給后端的處理設(shè)備，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了紅外圖像的預(yù)處理，能夠?yàn)榧t外告警、紅外搜索跟蹤等設(shè)備的紅外實(shí)時(shí)信號處理平臺提供有效的仿真數(shù)據(jù)信號。而系統(tǒng)通過FPGA和單片機(jī)為處理核心，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)傳送圖像數(shù)據(jù)，單片機(jī)解析整個(gè)系統(tǒng)的控制指令，通過數(shù)據(jù)包的形式清晰而有效地將指令發(fā)送至下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)系統(tǒng)的控制，提升了系統(tǒng)的性能，緩解了FPGA的數(shù)據(jù)處理的壓力，進(jìn)一步滿足了實(shí)時(shí)紅外圖像處理的要求。本系統(tǒng)還提供了多路脈沖信號，為后端的光電對抗設(shè)備提供脈沖控制信號，有效地提高了光電對抗武器的反應(yīng)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)及方法，能夠有效地產(chǎn)生激光偵察告警實(shí)驗(yàn)和武器的紅外場景實(shí)驗(yàn)所需的信號，并將信號傳輸至后端的光電對抗實(shí)驗(yàn)裝置。
[0007]為了達(dá)到上述目的，一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)，仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)相連接；
[0008]所述仿真控制計(jì)算機(jī)，用于控制單片機(jī)和可編程邏輯陣列的運(yùn)行工作，發(fā)送控制指令，并生成紅外仿真場景和激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，分別發(fā)送至可編程邏輯陣列和單片機(jī)；
[0009]所述可編程邏輯陣列，用于接收紅外仿真場景，對輸入信號進(jìn)行邏輯控制，實(shí)現(xiàn)有序的輸出信號，為后端的紅外導(dǎo)引頭設(shè)備提供數(shù)據(jù)流；
[0010]所述單片機(jī)，用于接收來自仿真控制計(jì)算機(jī)的控制指令和激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，并將這些信號有序地傳輸給可編程邏輯陣列。
[0011]所述仿真控制計(jì)算機(jī)包括紅外場景生成模塊、脈沖信號生成模塊和控制模塊；
[0012]所述紅外場景生成模塊用于生成紅外仿真場景；
[0013]所述脈沖信號生成模塊用于生成激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，激光脈沖編碼數(shù)據(jù)的編碼形式為等間隔編碼或者變間隔編碼；
[0014]所述控制模塊用于生成控制命令，控制命令包括啟動(dòng)和停止，加載紅外仿真場景的啟動(dòng)和停止以及場景的參數(shù)的設(shè)置，加載脈沖的啟動(dòng)和停止以及脈沖參數(shù)的設(shè)置。
[0015]所述可編程邏輯陣列能夠輸出多個(gè)脈沖信號，為后端的武器系統(tǒng)提供控制信號。
[0016]所述激光脈沖編碼的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送至單片機(jī)，數(shù)據(jù)包的大小為若干個(gè)字節(jié)，其中數(shù)據(jù)包的包頭為固定的字符，用于解析該數(shù)據(jù)包是否為激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，若為激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包還包含激光脈沖編碼數(shù)據(jù)的編碼形式，若為等間隔編碼，則還包含脈沖的間隔周期，單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生中斷，并通過總線將脈沖的數(shù)字信號至可編程邏輯陣列；若為變間隔編碼，則將所有脈沖編碼信號以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，待單片機(jī)解析該數(shù)據(jù)包之后，將數(shù)據(jù)脈沖發(fā)送至可編程邏輯陣列。
[0017]所述控制指令以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，數(shù)據(jù)包的大小為若干個(gè)字節(jié)，其中數(shù)據(jù)包的包頭為固定的字符，用于解析該數(shù)據(jù)包是否為控制命令，該數(shù)據(jù)包還包含指令標(biāo)識和校驗(yàn)信息，單片機(jī)解析該指令后，通過總線將命令信號發(fā)送給可編程邏輯陣列。
[0018]所述仿真控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和可編程邏輯陣列均通過總線連接。
[0019]—種激光紅外復(fù)合告警仿真方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一、仿真控制計(jì)算機(jī)生成紅外仿真場景，并將場景數(shù)據(jù)發(fā)送至可編程邏輯陣列，單片機(jī)接收仿真控制計(jì)算機(jī)的控制指令，并判斷是否為脈沖編碼；
[0021]步驟二、若不為脈沖編碼，則判定是否為控制指令;若為脈沖編碼則判斷是否為等間隔編碼；
[0022]步驟三、若為控制指令，則返回固定字符至仿真控制計(jì)算機(jī)，執(zhí)行步驟五;若不為控制指令，則返回步驟一；
[0023]步驟四，若為間隔編碼，則啟動(dòng)定時(shí)中斷寄存器，執(zhí)行步驟六;若不為間隔編碼，則單片機(jī)直接將脈沖信號發(fā)送至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的脈沖信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)；
[0024]步驟五、單片機(jī)解析控制命令，將相應(yīng)的信號發(fā)送至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)；
[0025]步驟六、單片機(jī)定時(shí)發(fā)送脈沖信號至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的脈沖信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的仿真控制計(jì)算機(jī)生成了紅外場景和激光脈沖，并通過可編程邏輯陣列發(fā)送至后端系統(tǒng)，可滿足紅外告警和激光告警仿真系統(tǒng)的需要，相對于單功能的告警系統(tǒng)，本系統(tǒng)提高了光電對抗武器的全天候和抗干擾性能，降低了虛警概率。在通常情況下，如果直接將所有數(shù)據(jù)傳送給可編程邏輯陣列，會導(dǎo)致當(dāng)前器件數(shù)據(jù)處理壓力過大，直接影響數(shù)據(jù)處理速度。而采用當(dāng)前設(shè)計(jì)，將仿真數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，減輕fpga處理壓力，有效提高數(shù)據(jù)處理速率。
[0027]進(jìn)一步的，本發(fā)明將激光脈沖編碼數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，有效的區(qū)分了激光脈沖編碼數(shù)據(jù)和控制信號；單片機(jī)將編碼數(shù)據(jù)信息發(fā)送給可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列生成碼型和周期可調(diào)可控的激光脈沖編碼信號，信號生成靈活，擴(kuò)大了適用范圍。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖2為本發(fā)明單片機(jī)工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0031 ]參見圖1，一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)，仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)相連接，仿真控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和可編程邏輯陣列均通過總線連接；
[0032]仿真控制計(jì)算機(jī)，用于控制單片機(jī)和可編程邏輯陣列的運(yùn)行工作，發(fā)送控制指令，并生成紅外仿真場景和激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，分別發(fā)送至可編程邏輯陣列和單片機(jī)；
[0033]可編程邏輯陣列，用于接收紅外仿真場景，對輸入信號進(jìn)行邏輯控制，實(shí)現(xiàn)有序的輸出信號，為后端的紅外導(dǎo)引頭設(shè)備提供數(shù)據(jù)流；
[0034]單片機(jī)，用于接收來自仿真控制計(jì)算機(jī)的控制指令和激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，并將這些信號有序地傳輸給可編程邏輯陣列。
[0035]仿真控制計(jì)算機(jī)包括紅外場景生成模塊、脈沖信號生成模塊和控制模塊；
[0036]紅外場景生成模塊用于生成紅外仿真場景；
[0037]脈沖信號生成模塊用于生成激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，激光脈沖編碼數(shù)據(jù)的編碼形式為等間隔編碼或者變間隔編碼；
[0038]控制模塊用于生成控制命令，控制命令包括啟動(dòng)和停止，加載紅外仿真場景的啟動(dòng)和停止以及場景的參數(shù)的設(shè)置，加載脈沖的啟動(dòng)和停止以及脈沖參數(shù)的設(shè)置。
[0039]可編程邏輯陣列能夠輸出多個(gè)脈沖信號，為后端的武器系統(tǒng)提供控制信號。
[0040]激光脈沖編碼的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送至單片機(jī)，數(shù)據(jù)包的大小為若干個(gè)字節(jié)，其中數(shù)據(jù)包的包頭為固定的字符，用于解析該數(shù)據(jù)包是否為激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，若為激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包還包含激光脈沖編碼數(shù)據(jù)的編碼形式，若為等間隔編碼，則還包含脈沖的間隔周期，單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生中斷，并通過總線將脈沖的數(shù)字信號至可編程邏輯陣列;若為變間隔編碼，則將所有脈沖編碼信號以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，待單片機(jī)解析該數(shù)據(jù)包之后，將數(shù)據(jù)脈沖發(fā)送至可編程邏輯陣列。
[0041]控制指令以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，數(shù)據(jù)包的大小為若干個(gè)字節(jié)，其中數(shù)據(jù)包的包頭為固定的字符，用于解析該數(shù)據(jù)包是否為控制命令，該數(shù)據(jù)包還包含指令標(biāo)識和校驗(yàn)信息，單片機(jī)解析該指令后，通過總線將命令信號發(fā)送給可編程邏輯陣列。
[0042]—種激光紅外復(fù)合告警仿真方法，包括以下步驟:
[0043]步驟一、仿真控制計(jì)算機(jī)生成紅外仿真場景，并將場景數(shù)據(jù)發(fā)送至可編程邏輯陣列，單片機(jī)接收仿真控制計(jì)算機(jī)的控制指令，并判斷是否為脈沖編碼；
[0044]步驟二、若不為脈沖編碼，則判定是否為控制指令;若為脈沖編碼則判斷是否為等間隔編碼；
[0045]步驟三、若為控制指令，則返回固定字符至仿真控制計(jì)算機(jī)，執(zhí)行步驟五;若不為控制指令，則返回步驟一；
[0046]步驟四，若為間隔編碼，則啟動(dòng)定時(shí)中斷寄存器，執(zhí)行步驟六;若不為間隔編碼，則單片機(jī)直接將脈沖信號發(fā)送至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的脈沖信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)；
[0047]步驟五、單片機(jī)解析控制命令，將相應(yīng)的信號發(fā)送至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)；
[0048]步驟六、單片機(jī)定時(shí)發(fā)送脈沖信號至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的脈沖信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)，仿真控制計(jì)算機(jī)和單片機(jī)相連接； 所述仿真控制計(jì)算機(jī)，用于控制單片機(jī)和可編程邏輯陣列的運(yùn)行工作，發(fā)送控制指令，并生成紅外仿真場景和激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，分別發(fā)送至可編程邏輯陣列和單片機(jī)； 所述可編程邏輯陣列，用于接收紅外仿真場景，對輸入信號進(jìn)行邏輯控制，實(shí)現(xiàn)有序的輸出信號，為后端的紅外導(dǎo)引頭設(shè)備提供數(shù)據(jù)流； 所述單片機(jī)，用于接收來自仿真控制計(jì)算機(jī)的控制指令和激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，并將這些信號有序地傳輸給可編程邏輯陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真控制計(jì)算機(jī)包括紅外場景生成模塊、脈沖信號生成模塊和控制模塊； 所述紅外場景生成模塊用于生成紅外仿真場景； 所述脈沖信號生成模塊用于生成激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，激光脈沖編碼數(shù)據(jù)的編碼形式為等間隔編碼或者變間隔編碼； 所述控制模塊用于生成控制命令，控制命令包括啟動(dòng)和停止，加載紅外仿真場景的啟動(dòng)和停止以及場景的參數(shù)的設(shè)置，加載脈沖的啟動(dòng)和停止以及脈沖參數(shù)的設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯陣列能夠輸出多個(gè)脈沖信號，為后端的武器系統(tǒng)提供控制信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述激光脈沖編碼的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送至單片機(jī)，數(shù)據(jù)包的大小為若干個(gè)字節(jié)，其中數(shù)據(jù)包的包頭為固定的字符，用于解析該數(shù)據(jù)包是否為激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，若為激光脈沖編碼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包還包含激光脈沖編碼數(shù)據(jù)的編碼形式，若為等間隔編碼，則還包含脈沖的間隔周期，單片機(jī)通過內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生中斷，并通過總線將脈沖的數(shù)字信號至可編程邏輯陣列；若為變間隔編碼，則將所有脈沖編碼信號以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，待單片機(jī)解析該數(shù)據(jù)包之后，將數(shù)據(jù)脈沖發(fā)送至可編程邏輯陣列。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述控制指令以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給單片機(jī)，數(shù)據(jù)包的大小為若干個(gè)字節(jié)，其中數(shù)據(jù)包的包頭為固定的字符，用于解析該數(shù)據(jù)包是否為控制命令，該數(shù)據(jù)包還包含指令標(biāo)識和校驗(yàn)信息，單片機(jī)解析該指令后，通過總線將命令信號發(fā)送給可編程邏輯陣列。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光紅外復(fù)合告警仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述仿真控制計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和可編程邏輯陣列均通過總線連接。7.一種激光紅外復(fù)合告警仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、仿真控制計(jì)算機(jī)生成紅外仿真場景，并將場景數(shù)據(jù)發(fā)送至可編程邏輯陣列，單片機(jī)接收仿真控制計(jì)算機(jī)的控制指令，并判斷是否為脈沖編碼； 步驟二、若不為脈沖編碼，則判定是否為控制指令;若為脈沖編碼則判斷是否為等間隔編碼； 步驟三、若為控制指令，則返回固定字符至仿真控制計(jì)算機(jī)，執(zhí)行步驟五;若不為控制指令，則返回步驟一； 步驟四，若為間隔編碼，則啟動(dòng)定時(shí)中斷寄存器，執(zhí)行步驟六;若不為間隔編碼，則單片機(jī)直接將脈沖信號發(fā)送至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的脈沖信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)； 步驟五、單片機(jī)解析控制命令，將相應(yīng)的信號發(fā)送至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)； 步驟六、單片機(jī)定時(shí)發(fā)送脈沖信號至可編程邏輯陣列，使單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束，可編程邏輯陣列根據(jù)單片機(jī)輸入的脈沖信號和仿真控制計(jì)算機(jī)輸入的場景數(shù)據(jù)將信號輸出至后端系統(tǒng)D
【文檔編號】G05B19/042GK105929730SQ201610255452
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】張建奇, 賀偉明, 張思偉, 何國經(jīng), 余坦秀, 余昌盛
【申請人】西安電子科技大學(xué)