车载雷达（共7篇）
车载雷达 篇1
摘要：在车载雷达需求不断扩大的情况下,如何选择车载雷达半挂列车的牵引车,是雷达结构设计者的重要课题。为了能够快速简便正确地选择牵引车,采用简单的计算方法,对雷达天线半挂列车有效载荷所需最小的驱动力、牵引车驱动力、地面附着力,以及列车爬坡度进行计算,以获得相匹配牵引车的功率和型号,从而确保所选牵引车在运输中安全可靠。
关键词：雷达,半挂列车,牵引车,牵引力,爬坡度
0 引 言
为了适应现代电子战的需要,提高雷达抗打击和摧毁能力,将地面雷达安装在天线车上,使地面雷达在受到敌方威胁的情况下,迅速转移到安全地域,同时又能迅速展开,并恢复正常工作,从而为指挥系统提供可靠的数据。天线车不但是雷达天线的工作平台,同时又是雷达天线的运输载体,所以雷达天线半挂列车牵引车的选型就显得极为重要。本文采用简便的计算方法,列出了雷达天线半挂列车牵引车的牵引力和爬坡度的计算公式,并给出了牵引车选型的步骤和原则。
1 雷达天线半挂列车的组成及载荷分布
雷达天线半挂列车主要由雷达天线结构系统、雷达天线半挂车和牵引车等三部分组成,图1为天线半挂车和牵引车的连接关系结构简图。
图1中:P1为雷达天线的质量(单位:kg);P2为雷达天线半挂车的质量(单位:kg);F1为雷达天线半挂车后轴所承受的载荷(单位:N),F1=(P1 + P2)×g- F2;F2为雷达牵引车鞍座所承受的载荷(单位:N),F2=(P1×L1+ P2×L2)×g/L3。
2 平坦道路牵引车牵引力的计算
牵引车选型的主要目的是选择的牵引车能够通过半挂车将雷达结构系统可靠安全地、并以一定速度转移到目的地。
对于雷达天线半挂列车牵引车的选型不但要考虑到牵引车的功率、牵引能力,同时也要考虑雷达半挂车的载荷分布。
2.1 计算所用各量的符号及名称
rq为牵引车车轮滚动半径(驱动轮)(单位:m);iq为牵引车(从发动机到驱动轮)的总传动比;η为传动效率;P为发动机最大功率(单位:kW);Ft为驱动力(牵引车发动机所具有的牵引能力)(单位:N);Fk为牵引车的附着力(单位:N);n为发动机转速(单位:rad/min);Ff为滚动阻力(单位:N);Fw为空气阻力(单位:N);Fi为坡度阻力(单位:N);Fj为加速阻力(单位:N);Fb为雷达天线半挂列车运行所需要的最小驱动力(单位:N);m为牵引车的质量(单位:kg);φ为附着系数;fg为滚动阻力系数;D为动力因数;A为牵引车迎风面积(单位:m2);CD为空气阻力系数(0.6～1.0);u为相对速度(无风时,即为汽车速度)(单位:km/h);α为道路坡度(单位:(°));a为汽车运行加速度(单位:m/s2);g为重力加速度(单位:m/s2)。
2.2 计算公式
2.2.1 牵引车的驱动力Ft
牵引车的驱动力是由发动机的功率、效率、及发动机到驱动轮轴之间的传动比所决定的。
注:牵引车在不同档位工作时,若发动机转速n不同,则牵引车的驱动力Ft不同。
2.2.2 牵引车的附着力Fk
牵引车的附着力是指牵引车在不同负载,不同道路条件下,地面对牵引车驱动轮所能提供的最大切向力,主要由牵引车的质量,牵引车鞍座负载大小及道路条件决定。
对于非全驱动牵引车,牵引力则按下式计算:
式中:N为(mg+F2)分布在牵引车驱动轮上的载荷;φ为附着系数,其数值见表1。
2.2.3 雷达天线半挂列车运行需要的最小驱动力Fb
半挂列车所需要的最小驱动力是指能够将雷达天线半挂列车及其所安装的雷达拖动的最小驱动力。
式中:fg为滚动阻力系数,其数值见表2。
2.2.4 半挂列车行驶方程
半挂列车要能够正常行驶,必须满足如下方程:
式中:Ff=(mg+F1+F2)fg;
3 雷达天线半挂列车爬坡度的计算
3.1 按照发动机的能力计算爬坡度
式中:D= (Ft- Fw)/G;G=(m+P1+P2)g。
雷达天线半挂列车在爬坡时,牵引车一般以Ⅰ挡行使,此时,雷达天线半挂列车的行驶速度小于30 km/h,在无风情况下,Fw可不计。
3.2 按照道路地面附着能力计算爬坡度
式中:Gq=mg+F2,为牵引车总重量;φ=0.7,为附着系数;G=(m+P1+P2)g为列车总重量。
3.3 雷达列车爬坡度的确定
比较式(6)、式(7)的计算结果,计算结果较小者即为所选牵引车牵引下雷达列车的最大爬坡度。
4 牵引车的选型步骤及原则
选取雷达天线半挂列车牵引车时,首先依照以上的分析计算,利用式(1)和式(5),便可以求出不同速度下牵引车的功率。其次,还必须满足以下原则:
(1) Fk≥Fb。否则,牵引车只有原地打滑,并不能拖动半挂车及雷达天线。
(2) 为了雷达列车的安全,在设计车载雷达天线结构系统时,雷达天线半挂车长度确定后,一定要合理布局,使F2必须小于所选牵引车的鞍载质量、F1小于天线半挂车后轴的承载能力。必要时,可以选择双轴或双轴以上的联合桥。
(3) 所计算的爬坡度必须满足工程要求。
5 实 例
某型雷达天线半挂车的载荷参数为:P1=1.15×104 kg,P2=1.95×104 kg,m=1.081×104 kg,L1=2.6 m,L2=3.9 m,L=8.75 m,要求爬坡度不小于11°。
暂选牵引车的型号为ND4253(2534AS),其性能参数如下:
牵引车的质量为10 810 kg;鞍座最大可承受的载荷为1.406×105 N;牵引车的功率为250 kW;发动机转速为2 000 r/min;牵引车车轮滚动半径为0.53 m;低速时的总速比为170;传动效率为79%。
牵引车匀速运动时,代入数据经过计算可得:
F2=1.17×105 N,小于牵引车鞍座最大可承受的载荷。
P=179.6 kW;Fk=1.58×104 N;Fb=8.36×103 N。
由此可知,Fk>Fb,满足要求。
按照发动机的能力(式(6))计算爬坡度α=30.17°。
按照道路地面附着能力(式(7))计算爬坡度α=19.66°。
所以本雷达天线列车的最大爬坡度为19.66°。
通过以上计算结果可知:所选牵引车可满足工程实际要求。
6 结 论
通过上述简单计算便可确定所需牵引车的功率、型号和雷达列车的最大爬坡度, 也可以通过上述式(1)、式(6)、式(7)计算出牵引车在各档位工作时雷达列车的爬坡度。
参考文献
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车载雷达 篇2
测速雷达是应用多普勒效应原理,即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应,由接收到的反射波频移量计算得出被测物体的运动速度。当某一目标相对于雷达有一定的径向运动时,运动目标的回波将同杂波一道进入雷达接收机,且运动目标的回波电平往往比杂波电平低很多倍,运动目标回波被淹没在杂波中;这时要想在时域范围内将它们区别开来已不太可能;本文从分析运动目标与杂波的频谱特性入手,介绍某车载测速雷达中利用快速傅里叶变换(以下简称FFT)进行谱分析。
数字信号处理单元(DSP)是将雷达收发机送来的连续波信号由时域转换到频域进行谱分析处理,它是整个雷达系统的核心部件,DSP采用Texas Instrument公司高速、高精度定点DSP处理器(TMS320C64XX)作为谱分析平台,可同时输入和处理两路模拟信号,运行速率达1000MHz,单指令周期为1ns,非常适用于信号分析。测速雷达集计算机软件技术,通信技术,测控检测技术为一体,对微量信号变化采用FFT变换处理,使用DSP的内核实时处理反映当前速度值变化,每0.08秒输出一个脉冲形式的速度信号,距离分辨率:4mm/pulse,误差范围控制在5%。
2 设计思想和系统框图
2.1 基本设计概念和处理流程。
DSP将雷达收发机送来的两路连续波信号放大后,A/D按照100KHz的采样频率采集多普勒频移信号,接口FPGA把这些采样值缓存在双口RAM中,每缓存8K×12bit的雷达采样数据向DSP送中断,DSP的中断处理程序把这一帧的值作转换、滤波后进行FFT变换,再取频谱的最大值的下标,再把下标转换成频率值,再由公式转换出当前速度值。
2.2 系统框图。系统框图只对雷达的主要处理过程作描述;图1中,各方框表示系统组成的各个单元功能模块。系统框图见图。
系统框图只对雷达的主要处理过程作描述;图1中,各方框表示系统组成的各个单元功能模块。系统框图见图1。
3 系统硬件设计和功能
DS是整个设备的核心部分,包括运算器和控制器,而TMS320C64XX还将外围电路部件的定时计数器、中断控制器、D M A控制器、多功能串口等集成的DSP中。其中雷达收发机将运动目标的速度变换成微弱的正弦波信号与杂波一同送给DSP单元。
SDRAM、SSRAM作为同步动态数据存储器,是系统数据存储器之一。FLASH用作程序存储器,存放系统程序;A/D转换将模拟的信号转换成数字量的信号输出到FPGA。
数据传输:系统可用两种方式作数据的输出;分别是脉冲方式、RS422或RS232串口方式;输出的数据是检测到的速度值。
FPGA:实现三部分的功能。a.对A/D进行控制;b.对A/D转换的数据进行采集和转换,并缓存在FPGA内存中,由DSP响应中断再发送给DSP处理;c.定时接受DSP的控制信号。
信号放大:对微弱的电信号进行放大,系统采用可编程增益放大器对微弱的速度电信号放大到系统所需的电信号,增益放大范围0~30d B,步径1d B。
电源:系统电源部分由±5V直流电输入:DC1:+5V/1A;DC2:-5V/200m A;总功耗:小于5W。
4 系统软件设计和功能
软件系统采用了模块化的设计流程,编译环境充分利用TI公司提供Setup CCS2(C6000)系统软件,其软件框架图如图2。
4.1 软件包括5个模块。
4.1.1信号采集模块:A/D按照100KHz的采样频率采集多普勒频移信号经软件进行数据转换后送FPGA把这些采样值缓存在双口RAM中,DSP接受中断后将数据读取处理。
4.1.2窗函数滤波模块:用窗函数法设计FIR数字滤波器,对A/D采样的多普勒频移信号进行滤波。
4.1.3FFT变换模块:DSP接受中断后将经过滤波的数据读取,按照FFT变换进行频谱分析,计算出临时fd附近的频谱。
4.1.4计算速度模块:按照FFT变换分析的频谱,求出频谱的最大值对应的下标,按照下标求出频率,按照频率求出速度。
4.1.5输出模块:a.信号通过RS422输出;b.信号通过TTL方波发生器输出。
4.2 程序处理流程。雷达收发机送出两路I/Q双路正交多普勒频移信号经放大首先由A/D进行
雷达收发机送出两路I/Q双路正交多普勒频移信号经放大首先由A/D进行采样转换送FPGA,采样频率值100KHz。采集过程当缓冲区数据满时,FPGA产生中断信号,DSP响应中断,DMA开始读取块数据,同时对接收数据进行分实部、虚部为数据分配存储空间(其中虚部为0)。注意在程序实现时将数据在经过缓冲区时进行转换、分帧处理。
FFT变换模块完成的工作:对输入信号进行FFT变换求出临时fd附近频谱,根据频谱分析理论该算法能估计出信号的主频,此变换是整个系统软件中的核心。FFT子程序中的难点是有三重循环,一为各级蝶形运算;二为各级中的旋转因子;三为各旋转因子的各DFT序列值。FFT是有效实现DFT的一系列算法,它的基本原理是分而治之的方法,即将N点的DFT分解为数目逐步增加的较小DFT,与原始的N点DFT相比降低了计算量,还可以利用旋转因子的周期性和对称性进一步降低计算量;FFT变换程序流程图见图3。
5 结论
目前该项目已于2007年底完成工程样机试制,室内测试结果显示高速阶段测量误差符合标准,性能稳定,具有灵活性强、易于升级换代等优点。
参考文献
[1]颜允圣.数字信号处理器——体系结构、实现与应用[M].北京:清华大学出版社.
[2]马晓岩,向家彬.雷达信号处理[M].长沙:湖南科学技术出版社.
车载雷达 篇3
1 机箱的结构设计
为降低成本、减少工期, 采用威图公司生产的户外紧凑型标准机箱进行改造设计。该机箱规格为宽×高×深=600mm×380 mm×350 mm, 为卧式单侧开门机箱, 箱体和箱门通过铰链连接, 在箱体底部开有一传输线口用来连接电源和信号线。根据系统功能要求, 机箱内加装一块安装200 mm×150 mm的触摸屏和滤波器及空气开关等控制器的操作面板, 顶部安装防雨蓬, 右侧需安装电缆转接板。
通过开孔、焊接等方式对机箱进行改装, 一方面满足系统的功能性要求, 另一方面达到所需的机械、电磁兼容等指标要求。改造前后的机箱外形图如图1所示。改造后的控制箱可以看出其结构主要是由箱体、雨蓬、面板及转接板组成。面板通过铰链固定在箱内, 左侧用收缩搭扣和松不脱螺钉固定在箱体框架上。
1.1 机箱的器件布局及内部走线设计
方位举升控制柜器件布局遵循的原则是强电部分和弱电部分分区域集中布局方式, 如所有空气开关装在一根导轨上, 交流接触器和继电器装在另一根导轨上, 两根导轨的周围是加热器, 温控器, 电源滤波器 (防止电网的干扰进入本系统, 同时也可阻断本系统的干扰进入电网) , 此区域所有器件都和强电有关, 将其集中在一起, 有利于减少对弱电部分的干扰。
转接板上的插座XS01～XS06是强电输入输出, XS07～XS10是CAN通讯接口, XS11～XS14是24 V电源输出, 在布局时将它们分区集中在一起。
方位举升控制柜内部走线遵循的原则是强电部分和弱电部分分开走, 如本系统的强电部分导线走在右侧, 弱电部分走在左侧。这样, 能有效消除走线不合理带来的干扰。
安全地线接入原则是各部分单独走线, 最后单点共地。这样, 能有效消除共地不合理带来的干扰。
CAN通讯抗干扰能力虽然强, 但在控制柜内全部用屏蔽电缆, 电缆屏蔽层两头接地, CAN+和CAN-信号线双绞处理, 以减少通讯时的误码率。
1.2 防雨、防尘、防盐雾的设计
1.2.1 防雨
根据技术指标的要求, 该机箱要求在工作和运输两种状态下都能防雨。在机箱顶部安装防雨蓬。转接板与侧板之间增加密封橡胶条, 插头座的固定全部带密封胶固定。所有零部件、元器件都具有防潮湿、防盐雾、防霉菌的能力。对半键元器件、环境敏感的元器件进行灌封处理, 并特别加强电缆接头、插头座、接口、变压器等的“三防”措施。
1.2.2 防尘、防盐雾
机箱的进风口, 出风口采用成熟的某公司室外电子产品专用空气过滤器技术。并另将加工过的机箱进行热喷铝后再重新涂覆处理。
2 色彩的设计
机箱的色彩由于使用环境的特殊性, 采用的是颜色较深的中绿色。为了弥补视觉上较暗淡的不足, 机箱的涂覆采用了表面为桔纹的喷塑方法, 以此营造出类似于非金属材料的肌理, 在总体上给人一种柔和、明快的感觉。
3 电磁兼容设计
为提高机箱的屏蔽性能, 本机箱采用密封结构, 进行了导电氧化处理, 在箱体与门的接触面、箱体和转接板的接触面都安装了用于典型军用/航空航天场合的优质导电橡胶屏蔽条, 保证了整机的电连续性, 从而实现了较好的屏蔽效果。
4 热设计
通过对风道的特别设计, 保证在特定条件下进、出风口能带走最大热量, 满足了模块正常的工作条件。
冷风从箱体底部右侧的进风口通过空气过滤器, 以大于3 m/s的风速流经组件模块之间的间隙, 与组件壳体进行热交换后经箱体左端的风扇、空气过滤器、从箱体底部左侧出风口流出。设计时箱体底部的出风口大于箱体底部的进风口, 箱体底部的进风口的有效面积不小于0.015 m2。设计箱体时, 对风道的设计要考虑周到, 防止风向短路。
5 抗振性设计
振动和冲击常常给电子设备造成很大危害, 使其损坏而不能正常工作。为了隔振和缓冲, 根据该机柜的重量和重心, 在底框的底座上安装了4个E60减振器。
6 结语
该机箱采用对标准室外机箱进行改造加固设计, 使之适用于某车载天线的方位举升控制系统。经过多方测试及验证, 还通过了冲击、振动等一系列试验, 证明该机箱在加固方式, 走线布局、刚强度设计及热设计各方面均考虑合理。特别适用于迫切需要降低生产成本、减少工期的应用场合。
参考文献
[1]邱成悌.电子设备结构设计原理[M].江苏:东南大学出版社
[2]曹白杨.电子组装工艺与设备[M].北京:电子工业出版社
车载雷达 篇4
关键词：车载雷达,天窗,升降机构,机电控制系统,设计方式
雷达机电控制, 整合了继电器、对应着的驱动器, 建构控制模式。这种惯用模式, 平日之中的响应偏慢, 且控制柜耗费掉的舱体空间偏多。系统没能提升柔性, 设计成型以后, 很难再去变更。车载雷达天窗、体系架构之中的升降机构, 采纳了机电及自动控制。新颖情形下的机电体系, 省去了偏多耗费, 保障体系稳定。这类车载系统, 应对了突发态势下的恶劣气候, 带有临时变更的优势。
1 机电总体架构
车载架构内的雷达天窗、车载升降系统, 都包含新颖特性的机电控制。控制体系硬件, 是带有智能特性的伺服配件, 这种电机被设定成主体的管控单元。驱动控制配件衔接着操作盒、天窗交流电机、升降管控必备的配件、传感器单元等。这种布设方式, 建构了整体架构下的机电控制。设计路径中, 采纳惯用的C语言, 拟定了细化流程。在操作页面之中, 设定驱动参数, 以便管控整体体系。
2 新式硬件搭配
系统硬件框架, 包含小规格特有的电源模块、电机驱动配件。这种伺服电机, 带有高功率独有的优势, 采纳标准软件来建构支撑。它整合了更高层级的运动控制、功率放大装置、网络架构之中的新式通讯。不用布设额外驱动, 即可启闭天窗。这种配件固有的质地优良, 占据空间被缩减, 提升响应速率。采纳直接控制, 提升了固有的灵活水准。
天窗运动控制、车载升降机构, 带有互锁的倾向。具体而言, 天窗启动至拟定好的方位时, 体系才可供电。在这个时点, 升降范畴的关联动作, 并不受到限制。唯有升降至设定好的下限之时, 天窗才会供电。在这时, 电动天窗关涉的常见动作, 都摆脱了限制。
3 多项新颖性能
3.1 控制互动界面
车载雷达管控的天窗及升降, 采纳人机显示, 把它设定成最佳界面。这种人机界面, 衔接着手动操控, 它并不关涉控制柜。依托操控按钮, 能够启停天窗, 有序升降这样的构件。筛选适宜模式, 提升宏观情形下的电机性能。触发按键以后, 驱动接口即可传递精准指令。
手动操控面板布设的指示灯, 也反应这一指令。指示灯表征的内涵, 包含这一时点的传感状态、电源通电情形、出错报警信息。操作盒添加了通断管控必备的按钮, 若发觉意外情形, 迅速切断贯通的总电源, 以便处理意外。这种控制步骤, 便利常规调试;在平常步骤中, 也增添了安全性。
3.2 随时予以测定
随时测定某一时段的控制状态, 在开关特有的构件周边, 添加了传感器。与此同时, 在天窗固有的构架之中, 添加了带有感应倾向的某类铁片。天窗移动至特有的端点时, 传感配件能判别这一方位, 予以精准回应。升降机构附近, 也添加类似配件, 以便检定反馈得来的升降状态。升降传感紧密衔接着限位开关, 若升降触发这一开关, 则升降运动原初的速率就缩减至零。触发限位开关, 应对紧急态势下的突发情形, 保障升降安全。
3.3 设定电动天窗
机电架构内的电动天窗, 包含导轨及顶盖、减速配件及交流电机、齿条齿轮这样的附带配件。天窗衔接的顶盖, 包含深沟球特有的某一轴承。体系中的导轨, 能保障最佳数值的直线度。伺服电机布设了制动配件, 断开电源以后, 它能固定住周边的电机轴, 不让它们旋转。减速器特有的周边, 添加了输出轴;顶盖添加齿条。依托齿轮传动, 顺利启闭顶盖。这种传动架构, 提升了成效性及荷载力, 带有可靠及便捷的独有优势。
4 拟定软件流程
4.1 软件控制路径
天窗及升降配有的软件控制, 采纳更高层级的编程。智能伺服被设定成中心, 整合了本源的微机控制、多重路径的传感控制, 便于体系拓展。伺服驱动路径下的控制架构, 能辨识各时段的传感信号、人机控制数据。依托驱动处理, 拟定关涉的某一指令。这种精准指令, 紧密关联着接续的升降活动、天窗运动流程。
总体驱动框架, 涵盖天窗机构、必备的升降机构, 满足彼此互锁。按照解析得来的多重功能, 结合某一时点的信息输入, 来辨识传感配件现有的状态。传感配件凸显的数值是1, 则表征它被触发;若对应数值被设定成0, 则它并没被触发。
4.2 搭配适宜参数
天窗衔接着的伺服驱动, 直接管控着这个范畴的电机。拟定了C语言, 来管控完备的程序。设定好的驱动参数, 紧密关联特有的PC机。设定的多重参数, 应考量各时段的编程。具体而言, 拟定精准的这类参数, 依照如下路径:
第一步, 衔接控制卡, 获取通道句柄。拟定好的某一通讯路径, 对应唯一句柄。开启关联设备, 获取体系架构内的设备句柄。应注重的是, PMD特有的配件, 对应拟定好的唯一句柄。
第二步, 开启必备的轴, 获取关涉的轴句柄。设定精准参数, 包含本体特有的电机类别、初始化时段的PID。控制装置之内, 应随时查验这一时段的传感状态。
第三步, 依照辨识出来的信号, 判别这种态势下的运动倾向、运动之中的可行性。对于按键信号, 应能随时响应。天窗驱动态势下的伺服系统, 应拟定必备流程。
5 结语
建构在伺服驱动根基之上的升降体系、车载天窗等, 提升了原有的自动化水准, 带有高层级的可靠特性。机电控制配有简易架构, 能随时辨识、操控这类系统。按照用户需求, 把惯用的这类设计延展至更广范畴。这种新颖架构, 提升自动化这样的水准, 采纳了带有模块特性的新颖控制路径。
参考文献
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车载雷达 篇5
1 雷达间歇辐射对抗ARM机理分析
为了提高车载机动雷达在对抗反辐射导弹的生存几率,需要充分地发挥出雷达间歇辐射的优势,最大限度地保证防空作战中雷达的安全性能,为现代化军队综合作战能力的增强提供可靠地保障。雷达间歇辐射的主要工作原理是指在高压辐射侦查及断高压静默这两种工作状态的影响下,雷达可以通过一定的工作方式进行频繁地变换,进而形成不断变化的电磁信号,促使ARM截获车载机动雷达的时间大大地延长,为雷达在对抗反辐射导弹过程中生存几率的提高带来了重要的保障作用。在雷达采取间歇辐射工作方式的影响下,随着侦察跟踪目标精度的不断变化,雷达的间隙时间也会发生相应的变化,在提高雷达工作效率的同时,也降低了雷达被反辐射导弹截获的几率,从根本上保证了雷达在这种战争模式下的正常工作,有利于实现雷达生存几率提高的战略目标。
2 一种提高车载机动雷达对抗ARM生存概率的方法
在一定的时间间隔内有效对规避反辐射导弹的侦察,进而提高雷达在这种导弹对抗过程中的生存几率,需要将车载机动雷达与间歇辐射的工作方式有效地结合起来,从而达到实际作战计划的具体要求。车载机动雷达有效地避开ARM的攻击,主要是通过在雷达实际活动的范围内通过相关的机动设施,进而达到规避反辐射导弹攻击的方法。这种方法的主要工作原理是通过加大反辐射导弹引头在侦察地面或者具体目标的过程中所产生的测角误差率,进而降低这种导弹摧毁雷达的几率,从而为车载机动雷达的正常使用提供可靠地保障。在这种的工作机制中,车载机动雷达可以利用自身的特性及ARM侦察时的时间差与测角误差,从而采取必要的措施摆脱被反辐射导弹的追踪,进而达到提高自身生存概率的最终目的。
结合ARM攻击雷达的工作机制,可知影响这种导弹攻击雷达的主要阶段有:(1)在一定的时间内截获雷达信号阶段;(2)通过对截获到雷达信号的分析,进而对雷达进行精确地定位。针对反辐射导弹这样的工作机制,提高雷达在对抗这种导弹过程中的有效方法便是:采用静默与开机相结合的雷达间歇工作方式,延长ARM截获雷达的时间,主要针对的是ARM工作时的第一阶段;利用车载机动的优势,随时改变雷达的具体位置,弱化ARM跟踪定位能力,降低它命中雷达的几率。这样的工作机制,主要适用于反辐射导弹工作时的第二阶段。因此,做好第一阶段与第二阶段相互结合的防御工作,可以有效地提高雷达与ARM对抗过程中的生存概率。这也是一种提高车载机动雷达对抗ARM生存概率方法的主要工作原理。
在实际的研究过程中,采用车载机动与间隙辐射相结合的工作方式,是提高雷达与ARM对抗过程中生存概率的主要方法。在这样的工作模式中,车载机动雷达可以以间歇开机的工作方式,逐渐形成闪烁的电磁信号,使得周围的整个工作环境能够被闪烁的电磁信号包围,在减少载机侦察设备的同时可以有效地降低ARM的命中率,最大限度了保证了雷达作战过程中的安全性。
车载机动与间歇辐射相结合的工作方式,影响了ARM截获雷达信号连续性,使得这种导弹在实际的工作过程中不得不随时地调整自身的准备时间,进而影响了整个制导工作效率,降低了制导时的精确性。即使ARM在一定的时间内截获了雷达信号,在这种导弹发动攻击时的准备阶段,车载机动雷达将会实时地调整自身的工作模式,由原来的辐射模式转变为静默模式,导致ARM无法连续性地探测雷达信号,实际的攻击工作效率也便逐渐地降低。与此同时,车载机动雷达的灵活性好、机动能力强,在实际的工作过程中可以利用各种高科技技术手段相结合的优势,确定出ARM大致的攻击范围,进而做出针对性的工作部署,有效地降低了ARM的命中率。除此之外,间歇辐射与车载机动相结合的方式,可以保证雷达在规避ARM攻击的同时继续完成自身的侦察任务,提高整体的工作效率。在具体的设计过程中,技术人员应该将雷达的静默时间与辐射时间设置为随机变化,促使ARM在实际的工作过程中无法顺利地完成攻击任务,进而为我国现代化防空作战能力的增强提供可靠地保障。
3 结语
反辐射导弹(ARM)的存在,对于车载机动雷达的正常使用带来了巨大的威胁,容易降低这种雷达的生存几率,进而影响军队的防空作战能力。基于此,为了使车载防空雷达在实际的应用中能够避开反辐射导弹的干扰,提高雷达的作战过程中的生存几率,需要相关的技术人员采取必要的措施优化车载机动雷达的安全性能,为其实际侦察能力的提高提供可靠地保障。文中通过对一种提高车载机动雷达对抗ARM生存概率的方法的说明,客观地体现了合理运用这种方法对于现代化军队作战能力增强的重要作用。
参考文献
[1]侯志鹏.雷达与有源诱偏系统联合作战效果分析及战法优化[D].电子科技大学,2012(09).
[2]贾玉贵,王华彬.雷达配置诱饵对抗反辐射导弹的仿真[J].电子与信息学报,2010(06).
[3]王军,马光圆.车载式机动雷达间歇关机对反辐射导弹命中精度的影响[J].舰船电子对抗,2014(01).
车载雷达 篇6
目前倒车雷达系统有超声波测距系统和后视摄像系统,超声波测距和后视摄像各有利弊,前者由于电磁波的散射特性,如果地面有尖锐的突起和横在半空的棱角状物体,现有的系统并不能有效地察觉,超声波无法感应[1];后者具有后视图像直观真实的优点,但无法获得精确地距离。如何把两者的优点结合起来,减少两者的缺点是可视倒车雷达设计的重点。
本文基于Spartan-3A DSP FPGA的车载可视倒车雷达设计可充分发挥其并行结构、嵌入式和D S P处理能力所带来的优点解决可视倒车系统控制层冗余构建问题,使设计结构简化。基于嵌入式的可视倒车雷达涉及众多技术领域,集成超声波测距技术、字符发生和叠加技术、视频显示技术、语音报警技术以及关联技术。它不仅能够识别不同的物体,发现监控画面中的各种情况,并能以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息,从而更加有效地处理危机,并能通过目标相对移动自动控制探头进行跟踪,实现全方位监视。在今后的发展趋势中我们还可以将、数据采集、车载导航、车载音频等系统集成在一起,组成一个意义上更为广泛的集成化系统。
2 关键技术
2.1 字符叠加技术
本设计中将后视摄像图像数据与测距信息字符数据叠加到一起在T F T_L C D屏上同时显示,这就要在摄像头视频信号中混入字符信号,从而在T F T_L C D屏幕上的特定位置上和图像信号同时进行显示。实现字符在原有视频信号上的叠加,是把从字符存储器中提取出米的字符信号转换成满足视频格式的信号,并与输入的原视频信号叠加在一起,根据字符显示与后视拍摄时的同步信号[2]。
本系统运用视频字符叠加的原理,基本工作流程为:液晶显示控制器C P U根据测距信息从R O M字库中取出要显示字符的点阵数据,并设定在屏幕上的显示位置,送到显示RAM的对应位置上去;然后由计数电路对显示RAM进行扫描,将字符点阵信号并行读出;最后经过并串变换电路转化为串行码输出;再与视频图像信号叠加,视频同步信号提取电路得到信号,给液晶显示驱动器一个同步信号,驱动器同时将视频图像信号与字符信号送到T F T_L C D屏,驱动屏幕显示。
2.2 Spartan-3A DSP FPGA特征及功能[3]
Spartan-3A DSP FPGA是成本敏感型DSP,架构核心是成本优化的XtremeDSP逻辑片(DSP48A),单价低,动态功耗可降低50%,可实现许多独立的算法功能和不同平台系列之间的移植。适合视频及图像处理,其中SelectI/O接口可以控制对图像传感器和LCD平板显示器的LVDS接口。250 MHz的DSP48A Slice和扩大的增强型Block RAM可以实现DSP密集型图像处理流水线。像B a y e r滤镜、色彩空间转换、色度分段取样和MPEG-4视频压缩这类功能都可以在FPGA中实现并实时运行。32位的MicroBlazeTM处理器可帮助管理处理流水线和以太网接口。Xilinx Spartan-3E FPGA与MicroBlaze软处理器。基于该方案的数字视频录像机(DVR)数字视频录像机(DVR)可在内建一个Micro Blaze软处理器的Spartan-3E元件中同时处理4个视频通道。
3 系统硬件结构
整个系统由四部分组成:超声波测距模块、视频采集模块、LCD显示模块、语音报警模块。Spartan-3A DSP将测距信号和数字图像信号进行视频叠加(OSD),最终显示在显示模块上。在整个过程中,S D R A M和F L A S H实现临时数据存储、读取以及系统的自加载功能,其总体体系结构如图2所示。
3.1 超声波测距模块
超声波测距模块主要是利用超声波回声测距原理,测量出车后一定距离内的物体,及时显示出车后障碍物的距离和方位,按照安全区、警示区、紧急停车区分段距离给出报警或语音信号,以警示车辆处于不同的紧急状态。系统核心为单片机,超声波探测车物之间的距离[4],并将数据传送至Spartan-3A DSP进行处理。
当汽车进入倒车状态时,单片机每隔一定时间发出一串40KHz超声波,同时不断检测反射的回波,从而测得时间差T,然后求得距离。见公式(1)。
式中的C为声波在空气介质中传播的速度,从而实现对车尾与车后障碍物之间的距离进行实时测量。
3.2 视频采集与处理模块
用单芯片FPGA或者FPGA协处理支持DSP来实现Altera视频和图像处理技术。FPGA可以作为DSP的协处理器或者完全替代DSP。通过EXP接口实现数据的即使采集和输出。通过节点的动态选择数据发送节点,并在数据发送节点间合理分配数据,实现高质量的媒体数据传输[5]。
其内部结构图如图4:
3.3 LCD显示模块
从图像检测接口将视频采集模块采集的信号进行VGA格式压缩处理,完成模拟图像A/D转换的控制,从软体处理核心接收控制命令以及将将压缩后的图像传送到液晶显示控制器,可实现两路视频输入,一路视频输出,可驳接车载VCD/DVD机;在此方案中采用的显示器件是彩色TFT-LCD,工作制式为P A L制。并通过汽车电子控制电路使汽车进入倒档时自动开启,可同时显示车尾后视摄像景象及倒车测距数据。
3.4 语音报警模块
在汽车进入倒车状态时,倒车雷达系统根据车离障碍物的距离发出相应的语音报距声音,判断距离远近程度并进行报警。本系统选用ML2280 x语音芯片,烧制10段报距语音,并通过功放IC MC34119对语音进行播报。倒车警示语音存储在ML2280x中,通过系统控制音频接口输出地址,在ML2280x中查找相应的需要输出的警示语音信号,输出给功放ICMC34119,进行语音放大。
4 系统软件设计
4.1 节点程序设计
图6为节点主程序框图。它描述了通用模块设计的基本流程,根据读入跳线的状态和读入存储器中设定的状态,决定本模块的作用及本模块的工作方式。选定了工作方式以后,重新进行各自的初始化,主要包括I/O端口的配置、RS232中断的设置、验收滤波器的设置、总线工作方式设置、定时器方式设置、波特率设置等相关设置。在完成初始化设置后,就可以回到工作状态,进入各自的主循环。
4.2 超声波测距软件
超声波测距主要包括测距及数据发送,其流程图如图7所示:
4.3 语音合成软件设计
当测距模块所测距离大小超过系统设定的安全距离时,主处理器发送控制命令,启动语音合成功能提醒驾驶员注意。并给液晶显示驱动器一个同步信号,驱动器同时将视频图像信号与字符信号送到T F T_L C D屏,驱动屏幕显示。其语音合成模块流程图为图8所示。
4.4 主程序流程图
5 结束语
倒车过程中驾驶员与软件交互操作较少,因此无需设计复杂的用户操作界面。程序的设计主要集中在摄像头图像的采集上。从数据采集模块的数据通过E X P接口送至Spartan-3A DSP FPGA软体处理器分析、处理、合成和发送数据。实现数据的及时转换和存储,建立高速视频转换模式,同时开启超声波测距并发出语音报警信息。通过实际系统联调,效果良好。
参考文献
[1]黄丽萍,和军平,倪龙,林廖军.汽车可视倒车雷达预警系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2010,18(1):150-152.
[2]宋传明,陈宁,陈文芗.车载视频系统中字符叠加技术的应用[J].厦门大学学报,2005,44(2):202-205.
[3]Jim Beneke.赛灵思中国通讯[J].2007,(27):6-7.
[4]熊庆宇,邱涛,黄剑,基于S3C2410的辅助倒车系统设计[J].仪器仪表学报,2008,29(8):548-552.
车载雷达 篇7
贵州省第一次全国地理国情普查项目试点工作中, 利用基础1:1万DEM数据制作DOM产品的过程中, 生产中发现DEM产品时效性不够, 导致DOM成果精度达不到使用要求, 因此DEM急需更新。针对该问题提出了相应得技术解决方案, 并且进行了实际生产与可行性验证。
2 全省1:1万基础DEM数据概况
2.1 我省DEM数据现状
贵州省最早的1:1万基础DEM数据是经由上世纪六、七十年代成图的纸质地形图扫描矢量化生产而得的, 距今已有四十多年的历史, 而贵州山区随着经济建设的发展, 地形变化非常大, 尤其是近些年来修建的道路、桥梁等变化在1:1万基础DEM数据上完全没有进行更新。
2.2 用于地理国情普查影像生产时的问题
使用这样的DEM数据进行数字正射影像生产, 使得生产处的正射影像的平面与高程纠正精度较差, 尤其当遇到新建道路以及道路的附属设施, 例如桥梁、路堤路堑、护坡等, 在纠正影像上会有较大误差。通过基于该数字正射影像内业解译采集到的数据对比统计, 利用未经过更新处理的DEM生产的正射影像在高速公路区域的平面中误差超过10米, 变化更大的区域甚至超过20米。
3 DEM数据更新思路与技术
3.1 传统的DEM更新技术
传统的DEM数据通常使用的更新技术有航测成图, 外业实地用全站仪或GPS进行补测等。航测成图的周期长, 经费高, 适合于进行大区域的重新测量;外业补测工作量大、经费高, 适合于小区域。
两者对于本次白云区地理国情普查的试点工作而言, 都有一定缺陷, 最主要在于时间的紧迫性上。因此如何快速准确地更新本地区的DEM数据, 是一项急需解决的重要问题。
3.2 车载移动测量技术用于DEM更新
车载激光雷达移动测量技术是近年来新兴的一项测量技术, 机载激光雷达技术是集激光扫描、GPS和惯性导航系统于一体的空间测量技术, 能够快速、准确地获取地表三维空间信息。而车载移动激光扫描技术代表着移动测量系统的最新发展趋势, 该技术可以快速获取高密集、高精度的激光点云数据, 并同步获取与点云高精度匹配的数码照片。
实现了地理三维空间数据快速获取, 制作完成了数字高程模型、数字正射影像和具有顶部细节的建筑物三维体框模型。该技术解决了传统单点测量的限制, 具备高效快速、高密度、高自动化程度等特性。但是其测量精度有待实际检验, 作业的方式有待进一步完善。根据本次试点需求, 我院联合移动测量设备厂商开展了本次移动测量用于DEM更新的试验。
3.3 生产试验思路与方法介绍
利用移动测量车采集的高速公路区域点云数据对原始DEM进行更新并用来纠正卫星影像, 比较DEM更新前后纠正的影像的精度。试验区域为试点区域境内高速路段。
GPS基站架设:移动测量激光雷达车采集需要在一定的控制范围内提供GPS基站差分处理数据, 以提高采集到的激光点云数据平面精度。
移动测量车点云数据采集:实验共采集了约100公里的激光点云数据, 采集的目标主要为高速路路面以及路堤、护坡等高速路附属物, 同时采集了部分沿线的城市开发区的街道及建筑物。
通过预处理的点云数据生产高速公路区域DEM并与原始DEM进行镶嵌拼接。
4 影像纠正效果对比
使用更新后的DEM的对卫星影像进行重新纠正, 纠正后的影像在DEM地形变化的部分都有了明显改善, 准确的反映出道路、桥梁、护坡等地物实际的地形情况, 同时精度完全满足地理国情普查的成果数据要求。
5 评价与总结
贵州山区高速公路建设方式基本为开山架桥与打隧道的方式, 对地形破坏严重, 而我省高速公路基本上是九十年代以后才兴建起来的。近年来贵州经济建设快速发展, 城市与工业园区的建设使得地形地貌也发生巨大的变化, 靠传统的地形测量手段更新如此巨大的DEM数据在人力、物力、时间、精度上都难以满足需求。对于此次地理国情普查工作中涉及到的DEM数据更新, 不仅要高效快速, 满足精度, 还要有针对性, 尤其是在时效性较差的1:1万DEM数据需要对高速公路所经过的区域进行针对性的更新。
车载移动测量系统相对于传统数字化航空摄影测量的方法与外业实测的DEM制作方法有着无可比拟的高效性。其主要的优势体现在不受空中交通管制的限制, 可以无限制在人类常活动的区域, 经济发达区域进行相关数据采集, 不易受到天气因素的限制, 甚至在多云、小雨的天气都可以进行数据采集。相对于传统的DEM更新测量手段而言, 利用车载移动测量系统对1:1万DEM数据更新具有速度快、效率高、针对性强的优势。
参考文献
[1]王晓凯.车载激光雷达在铁路复测中的应用探讨[J].铁道建筑, 2013 (2) .
[2]沈严, 李磊, 阮友田.车载激光测绘技术[J].红外与激光工程, 2009 (3) .