侦察系统论文（共12篇）
侦察系统论文 篇1
干扰效果评估是系统应用过程中最主要的衡量标准, 在优化建设阶段必须明确管理核心问题, 并针对主要应用形式和干预形式对其进行合理有效的评估。现有的评价管理机制是在原有设计系统上生化而来的, 在应用过程中必须明确指标管理体系的应用形式, 建立系统的评估模式, 并使其适应系统建设的需求。为了不断提升应用系统的准确性和稳定性, 要对设计体系进行分析, 建立雷达对抗侦察系统干扰效果评估指标体系。
1干扰效果评估形式和体系分析
基于现有雷达应用系统的差异性, 在系统评估过程中要明确应用机制的效果, 并从多个角度对其进行优化分析。以下将对干扰效果评估形式和体系进行分析。
1.1干扰效果概念
干扰效果评估指的是现有应用系统中存对其他电子信息系统造成的干扰, 在优化设计阶段能对电子信息系统、电子设备或人员所产生的干扰、损伤或破坏效应进行的定性或定量评价。基于效果评估的差异性, 在设计阶段必须明确干扰程序, 并遵循现有的应用依据, 使其适应系统评估的应用体系和干预形式。在整体性干预阶段可以明确监测形式和干扰效应, 对应用指标进行系统的分析, 并在实践中明确应用机制。
1.2干扰效果应用机构
针对固定设计形式的差异性, 在优化评价的过程中要明确运用形式的组成方式。但是现有的评估方法和固定变形形式存在一定的差异性, 在优化设计阶段必须考虑到应用模式的特点, 使其适应雷达应用系统的本质性要求。在设计阶段需要对雷达对抗侦察系统的干扰效果进行系统的评估, 使其适应应用机制的本质性要求。更重要的是确定合适的评估准则以及构建合理、可信的干扰效果评估指标体系。
1.3干扰效果评估原则分析
当前对于现有的评估管理形式, 其应用原则存在一定的差异性, 在优化设计过程中必须兼顾到设计形式的应用形式, 使其满足系统设置的本质性要求。其中涉及到信息准则、功率准则、效率准则等, 在设计过程中要严格按照固定的设计形式对其进行优化分析。首先是信息干扰准则, 涉及到被干扰者和干扰者两个方面, 在系统设计阶段必须从多个角度对其进行分析, 不断减少影响因素。但是在对抗干扰阶段, 雷达的干扰形式对整体应用效果存在一定的阻力。其次是功率准则原则, 在应用阶段需要明确干扰程序和方式, 不断减少应用压力, 使其在符合建筑形式的本质要求。对雷达进行实施和干预的过程中要不断优化干预信息, 对接受程序进行调整。效率准则需要在第一时间获得雷达辐射的信心, 包括定位目标、战略形式和功率准则等, 选择适当的干预体系不断对应用程序进行干预。
2雷达对侦察系统干预效果的评估
基于干扰指标和应用机制之间的差异性, 在整体评估过程中必须不断减少干预因素的影响, 使其满足应用形式的本质性要求。在优化建设阶段要了解干预评估形式, 并按照固定的设计形式和应用理念对其进行优化分析。以下将对雷达对侦察系统干预效果的评估进行分析。
2.1明确指标应用系统
指标管理体系在整个应用阶段起到至关重要的作用, 在优化建设过程中必须减少干扰因素的影响, 使其满足现有管理机制的本质性要求, 满足建设管理形式的要求。在系统建设过程中评估效果起到至关重要的作用, 要以现有的变革形式为目标, 实现效果评估体系的顺利进行。但是现有的管理程序和干扰指标之间存在一定的差异性, 需要以固定的应用机制为研究点, 满足应用系统的建设需求。整个优化过程中必须构建合理有效的指标管理体系, 使其满足系统建设的要求。
2.2对应用形式进行扩展
在现有系统建设阶段需要明确抗侦察系统的应用形式, 不断降低管理能耗。在基本工作形式应用阶段要以雷达侦察系统为主, 不断优化建设形式, 减少干扰形式的干预, 使其发挥理想的作用。由于现有的雷达系统在应用阶段受到的干扰性比较大, 因此在优化设计阶段需要从现有设计形式入手。其变频管理形式和背景发展形态有一定的联系, 保证系统在有无干扰条件下, 能够正常获取正确信息的空域范围减小程度。
2.3应用形式的监测
基于现有发展模式的差异性, 在控制阶段需要对应用形式进行合理的分析, 使其适应应用机制的相关要求。在具体设计阶段需要明确错误诊断率, 如果存在严重的系统控制不当或者监测形式不合理的情况, 则需要及时对其进行优化分析。在系统设计阶段涉及到干扰系统的影响, 必须在固定的指标评价形式的要求下, 对应用功率进行分析。干扰信号越前强则说明符号的应用功率越小。干扰效果指标合常规性应用指标存在差异性, 必须对参数形式进行优化分析, 使其适应系统应用效果的相关要求。如果信号本身比较复杂, 雷达在对其进行处理的过程中会耗费大量的实践, 这样会直接对信号的干预效果产生影响, 就降低了其时效性。
3结束语
针对当前雷达对抗侦察系统的干预效果, 在整体应用和控制过程中必须树立正确的评价管理机制, 使其满足系统设置的本质性要求, 并在执行阶段合理执行。电子应用系统对抗干扰形式存在一定的差异性, 在优化设计过程中必须体现出设计的合理性。在技术应用阶段采用Vague集理论和隶属度函数为基本依托, 在后续程序发展中能对干扰效果做出直接合理有效的评估, 进而不断提升应用标准的干预效果。
参考文献
[1]杨军佳, 毕大平, 莫翠琼.雷达对抗侦察系统干扰效果评估的模糊推理方法[J].火力与指挥控制, 2011, 12 (12) :99-101.
[2]杨军佳, 林钰, 毕大平, 王天云.基于PDW加权相对距离的侦察系统干扰效果评估[J].航天电子对抗, 2013, 08 (12) :189-191.
[3]陈明辉.弹道导弹防御相控阵雷达欺骗干扰效果仿真与评估研究[D].国防科学技术大学, 2013, 09 (12) :280-281.
[4]余强, 毕大平, 沈爱国, 胡懋洋.ELINT/ESM系统与有源对抗技术的发展现状综述[J].航天电子对抗, 2013, 10 (10) :79-80.
侦察系统论文 篇2
姓 名： 性 别： 男
民 族： 汉族 出生年月： 1988年6月21日
证件号码： 0****** 婚姻状况： 未婚
身 高： 175cm 体 重： 65kg
户 籍： 河南洛阳 现所在地： 河南洛阳
毕业学校： 南京侦察训练大队 学 历： 本科
专业名称： 武装侦察 毕业年份： 20
工作年限： 一年以内 职 称： 其他
求职意向
职位性质： 全 职
职位类别： 其他类
保安/家政/其他服务-保镖
职位名称： 司机 ; 保镖 ;
工作地区： 洛阳涧西区 ;
待遇要求： 1000元/月 可面议 ; 不需要提供住房
到职时间： 可随时到岗
技能专长
语言能力：
教育培训
教育经历： 时间 所在学校 学历
培训经历： 时间 培训机构 证书
工作经历
其他信息
自我评价： 机智灵活，胆大心细
发展方向： 某部侦察连服役5年
有一定车辆驾驶经验
有一定擒拿格斗经验
抗癌侦察兵 篇3
一、何谓内窥镜?
内窥镜又称内镜。窥的含义是通过小孔或缝隙观察。内窥镜最初的结构很简单，采用不锈钢空管，接上光源(或反光镜)，插入体腔内直视病灶，并用细长的夹钳夹取病变组织。目前常用的鼻咽镜、阴道镜、直肠镜就是如此。这类内窥镜的缺点是管腔较粗、硬直。不可插入深部体腔内观察。近几十年来医务人员不断改进内窥镜的结构。使其功能更齐全，使用更方便。目前使用的纤维支气管镜、纤维胃镜、纤维结肠镜等，采用冷光源，提高了清晰度。用光导纤维输送图像，末端镜头的方向和视野可调节控制，插入的深度大大提高。如果配上电子设备，则称电子内窥镜。电子内窥镜可以把病变组织放大几十倍后显示在电视屏上。还可以摄片和录像留作资料。内窥镜是检查人体深部病变，尤其是恶性肿瘤的主要手段，挽救了不少病人的生命。
二、内窥镜有哪些特点?
(1)直视病灶。人体的呼吸道、消化道、泌尿道等是内脏与外界的通道。这些脏器是癌症好发部位，90％以上的癌症都发生在以上脏器。用X光、CT、B超和磁共振等方法来检查肿瘤，常常难于鉴别其是良性的还是恶性的。是炎性包块还是囊状肿块：更不知道其是鳞癌、腺癌，还是肉瘤、淋巴结肿大、息肉等。至于癌细胞分化程度更不得知。运用内窥镜检查可直视病灶。俗话说“眼见为实”。通过内窥镜观察病灶的大小和形态，有无溃疡、出血，脏器运动是否受阻，肿瘤的软硬度等情况。有经验的医生一眼就可确定肿瘤的性质。内窥镜同时还可发现X光、CT不能查出的1—2厘米的肿瘤，有利于早期发现癌症。深部肿瘤的早期发现，92％以上依靠内窥镜。
(2)病理诊断。内窥镜可以做活组织病理检查。病理诊断被医生称为“法官”和“金标准”。可为制定治疗方案、判断预后提供科学依据。如果病人惧怕内窥镜检查，那么，将良性肿瘤当恶性肿瘤治疗或把恶性肿瘤当良性肿瘤治疗的情况。就会时有发生。
(3)及时治疗。内窥镜配合其他器械，也可具备切割、烧灼、激光、注射药物等多种治疗功能。故有些良性肿瘤如胃、肠息肉，可用内窥镜切割摘除。溃疡出血也可用激光止血。有的小的恶性肿瘤也可在内窥镜下手术。这是一种不用开刀的治疗手段。
三、内窥镜适宜诊治哪些疾病?
(1)鼻咽镜。可经鼻或口检查鼻咽部或喉部病变。如有一侧鼻出血，尤其是晨起擤鼻涕时有少量血丝或血斑。或有同侧颈淋巴结肿大、偏头痛等症状时，鼻咽镜检查可帮助你早期诊断或排除鼻咽癌。如有鼻息肉，可及时摘除。
(2)支气管镜。从鼻腔插入，经喉进入气管、支气管，可查气管和肺部的病变。如有持续性干咳、痰液带血丝、胸痛、多年吸烟史，X光摄片肺部有阴影，可做纤维支气管镜检查，以明确肿块性质，为临床治疗提供依据。
(3)食管镜。从口腔经喉插入进入食管。中年人如感觉吞咽受阻并逐渐加重，可先做X光钡餐透视、摄片。如果发现有病变，可做食管检查，以进一步明确诊断。
(4)胃镜。有胃癌家族史、慢性胃溃疡病史或萎缩性胃炎病史者，如最近病情逐步加重或伴胃少量出血，可做胃镜进一步明确诊断。如x光钡餐透视发现胃部有充盈缺损，可做胃镜检查以明确肿块性质。如是胃息肉可以及时摘除。
美国军事情报侦察系统的发展浅析 篇4
90年代初, 受“信息高速公路”计划的影响, 美国依托强大的信息基础设施, 将各军兵种的情报侦察力量进行整合, 逐步发展能满足信息作战要求的军事情报侦察系统。目前, 美国的情报侦察活动遍布世界各个角落, 涉及到了多样化的侦察手段, 天基、空基、海基、陆基相结合, 地理空间、大气水文、电磁信号、人力、公开来源等多种情报门类相补充, 形成了全天时、全天候、全方位、立体化的情报侦察体系。
1.1 美国军事情报侦察系统的体系结构
美国的军事情报侦察系统将军事情报力量和民事情报力量进行融合, 按照职能分工和层次关系, 分为国家级、战区级和战术级三个层面的体系。
现如今, 战场环境日益复杂, 呈现出作战对象多元化、作战手段多样化的趋势。信息化条件下, 战场指挥官在大多数的军事行动中, 不仅需要获得军事情报, 对于作战地域的经济、社会、政治、外交等非军事情报的需求量也日益增加, 虽然战场指挥官掌握着成建制的情报侦察力量和大量的情报分析资源, 但是这些资源并不能完全满足作战部队的需求。而美国自上而下的三层情报系统的建设, 可以使战场指挥官乃至国家决策层获得尽可能准确的情报信息。三级情报系统相互支援, 密切配合, 实现了情报信息的流通和互补, 保证了信息作战情报的准确性、完整性和时效性。
1.2 美国军事情报侦察系统的技术体系和侦察手段
经过几十年的发展演变, 依托自身强大的经济实力和技术储备, 美国建立了庞大的军事情报系统技术体系。美国的情报技术系统按照功能的划分, 分为核心系统、任务分配系统、搜集系统、处理系统、分发系统、安全系统等几个子系统。依据一套完整的情报流程, 各子系统围绕着核心系统所提供的通用技术平台和技术标准, 构成各子系统互连、互通、互操作的网络架构。实现了情报需求用户能够在最短的时间内获取其所需要的情报信息, 使各作战单元能够充分发挥作战效能, 保证作战任务的顺利完成。
美国将其部署在全球的侦察传感器进行整合, 形成了一张庞大的情报侦察网。平时按照固定的侦察行动计划, 搜集全球范围内一切有价值的情报信息;战时实时调动所属战区的情报力量对敏感地域进行侦察活动。在美军参与的几次军事行动中, 先进的战场侦察、监视系统的运用, 成为美军进行信息作战的助推器。在战场上, 各军种侦察传感器形成一个又一个节点, 通过网络连结成一张庞大的侦察网络, 形成具有信息共享、互联互通、传感器无缝链接的一体化战场侦察体系, 为战场指挥官的作战决策提供全面、立体的态势分析。
2 美国军事情报侦察系统的发展方向
侦察技术的不断改进和发展, 使战场更加透明, 避免了不必要的人员伤亡。美国依托其不断进步的技术, 不断提高情报侦察联合化、一体化水平, 这既是美国对信息作战情报工作提出的根本要求, 也是美国联合作战情报支援的重要特色, 在很大程度上也反映了美国情报侦察的发展趋势。
2.1 研制新型传感器设备, 拓展多元化情报信息来源
未来的军事情报侦察系统的情报获取来源, 必须是由天基、空基、陆基、海基等多元化的综合集成。在这一方面, 美军各军种都在开发新型传感器设备和平台。美海军研究办公室正在开发一种多模传感器, 结合高清摄像机、中波红外传感器和激光技术, 对采集的信息, 分析生成一个三维图形以供评估, 此传感器搭载在无人机上, 用于区分海盗船和民用船只;美国空军计划装备由美国两家公司共同开发的3D扩展远程雷达, 该雷达采用开放式结构设计, 用于代替美空军现役的TPS-75雷达, 作为探测、识别、跟踪和入侵告警的新型远程地基传感器;美军还在发展航空通用传感器, 包括通信情报、电子情报、图像情报及测量与特征情报传感器, 并综合光电、红外、合成孔径雷达、地面动目标指示、多/超光谱图像传感器。由其陆军为主导, 用于满足陆军与海军的共同需求。
2.2 深化网络中心战思想, 打造全球信息栅格, 加快推进军事情报侦察系统的综合集成, 逐步实现一体化
1998年美国海军研究所会议文集的一篇文章中正式提出了“网络中心战”的概念, 经过十几年的发展变化, 网络中心战由理论研究走向了实际运用, 其实质就是打破原有的以平台为中心的作战思想, 将各自分散的作战单元利用计算机网络进行连接, 实现一体化指挥和控制。美军未来将继续打造“全球信息栅格”作为遂行网络中心战, 掌控信息优势的核心和基础, 让所有处于网络中的作战力量都能够及时地获取战场态势, 实现信息的互通。战场上的指挥官甚至是普通的士兵都可以利用网络进行信息交换, 对作战行动进行决策, 从而对敌方实施快速、精确以及不间断的火力打击。对于情报侦察, 以往的情报体系难以适应一体化联合作战的要求。为了改变这一局面, 就是要彻底改变传统的各军种、各部门自成体系的情报保障机制, 将部署在全世界的情报侦察力量进行协同组网, 由联合作战司令部统一指挥, 最大限度地发挥出整体的作战效能。同时, 系统要留有端口, 在需要的时间能够随时从盟国的情报部门和相应的非军事机构获取所需要的情报信息, 为军事行动提供情报支援。未来, 美国将加快其军事情报侦察系统的综合集成, 增强情报侦察系统的互操作性, 改变武器平台对于情报信息的访问方式, 逐步实现侦察传感器、指挥系统、火力单元形成有机的整体, 真正满足美军一体化联合作战的需求。
参考文献
[1]闫晋中.军事情报学[M].北京:时事出版社, 2003
侦察报告作文 篇5
这就是大自然的魅力。可惜，大自然美丽的脸正在慢慢衰老。这是为什么呢?带着这个问题，我搜集了许多资料，请大家一起来看看吧!
一、空气污染：主要污染物百悬浮颗粒、二氧化硫、氮氧化物等等，会导致酸雨，气侯变暖，臭氧层破坏，危害人体健康和生态环境。
二、生物减少：人类为了眼前的利益，过度捕杀动物，导致生态环境恶化，继而引起物种灭绝或濒临灭绝，鸟类、哺乳动物快速减少。让生物圈和食物链出现了极大的不平衡。
三、森林，天然草地锐减：我国3、9亿公顷天然草地已退化了1、3亿公顷。
四、土地荒漠化：全球每年有600万公顷土地变为荒漠，我国共有沙化土地168、9万平方公里，占国土面积的17、6%，每年因沙漠化造成的经济损矢多达4万亿美元。
五、水体、海洋污染：全球有40%河流的稳定流量受到较为严重的污染，因而导致10亿人患病，300万儿童因水体污染死亡。目前，全球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾、化二废弃物直接排入海洋，使海水污染导致海洋生态环境恶化。
听了我的报告，你一定很震惊吧!是我们---残酷的人类，在使大自然痛苦不堪。好在，有关部门正在治理。不管怎样，我希望能天天看见蓝天白云，绿树成荫，繁花似锦的美好景色!
侦察卫星那些事儿 篇6
在侦察卫星领域，美国在种类、数量和技术的先进性上都居世界第一。美国的侦察卫星系统由军事专用、民为军用和商为军用3种方式构成。
1960年8月，美国成功发射了世界第1颗侦察卫星——“锁眼”1号（又叫“发现者”13号）光学成像侦察卫星。至今，美国已发展了6代“锁眼”系列光学成像侦察卫星。现役的“锁眼”12号分辨率最高，达0.1米。
近年，美国五角大楼正在研究一种新的光学成像侦察卫星，它在距地面3.6万千米高的地球静止轨道运行，其灵敏的镜头可一次性捕捉地球40%的地表图像，且能在任何时候传回实时高分辨率视频与图像，媒体将它称为“间谍卫星之王”。
以色列从二十世纪80年代开始自己研制成像侦察卫星，并于1988年9月19日成功发射了名叫“地平线”1号的试验型光学成像侦察卫星，从而成为世界上第8个自行研制并发射卫星的国家，也是世界上第3个拥有侦察卫星的国家。
2014年，以色列成功发射了“地平线”10号雷达成像侦察卫星。它是第4代“地平线”卫星的代表，质量约400千克，具备高度的敏捷性和自主性，可拍摄大量高清晰卫星图像。该卫星采用的小型平台可适应多种类型有效载荷，携带全色/多谱段相机。由于采用光学拼接技术，所以具有图像融合生成能力。
长期以来，欧洲在军事航天方面一直依赖于美国，发展非常缓慢。以法国为主研制的“太阳神”光学成像侦察卫星先后发射了4颗，其中“太阳神”1号A、1号B为第1代，分辨率为1米;“太阳神”2号A、2号B为第2代，分辨率为0.5米。其实，在科索沃冲突中，第1代“太阳神”已经升空，首次作为一种实战工具，被成功地用于空袭计划的制定和轰炸效果的分析等。
在冷战时期，苏联曾研制和发射了大量的侦察卫星，无论在数量上还是在种类上都可以与美国抗衡。苏联解体后，由于经济不景气，俄罗斯侦察卫星日益衰落，卫星发射数量大减，鲜有新型侦察卫星问世。
2013年6月27日，俄罗斯用“飞箭”火箭成功发射了“秃鹰”-E1卫星。该卫星是俄罗斯军队的首颗雷达卫星，载有S频段合成孔径雷达，既可实现对地面的连续扫描，也可定点观测，分辨率为1米-3米。2014年，俄罗斯成功将“琥珀”-4K2M-9大型光学成像侦察卫星送入太空。该卫星分辨率为0.3米，成像期间可降低近至距地点150千米，把2个装有胶片的载入舱送回地面。此外，主载荷舱将在卫星任务末期返回地面，将剩余的胶片带回。
与之相比，包括印度在内的一些其他国家目前也在进军侦察卫星领域。印度研发的“制图”2号B分辨率达0.8米。目前，印度正研制具有更高分辨率的“制图”3号、4号，它们将于2015年-2016年发射，全色分辨率0.3米，幅宽为6千米。
电子侦察测频系统的建模与仿真 篇7
1 信道化测频和瞬时测频模型概述
信道化测频就是将宽带数字信号送入一个多相滤波器网络,在网络中进行信道化频域均匀分割和抽取, 输出若干个低速率子频带信号,子频带信号再经过频率测量,从而估计出各个子信道信号的频率范围[2]。信道化测频模型如图1所示。
图 1 信道化测频模型
瞬时测频需要系统有良好的瞬时性,用较短的时间或较少的采样点估计出某个时间段的瞬时频率; 工程意义上的瞬时测频是指在测频误差倒数量级时间段上的测频[3]。例如,对于测频精度为1 MHz,用来测频所占用的信号时间约为1μs或更小,则被称为瞬时测频。瞬时测频模型如图2所示。
图 2 瞬时测频模型
2 信道化测频
2. 1 基于多相滤波器组信道化模型
采用多相滤波结构,将大带宽分为多个子带,可以充分发挥多相结构并行运算和降速的优势[1]。经过多相滤波的第k路信道的输出信号为
式中,定义,DFT[·]表示离散傅里叶变换,当D取2的幂次时,可用FFT实现[2]。
式( 1) 中,xp( m) 为经D倍抽取后的输入信号与多相滤波器的卷积,即
式( 2) 中,Sp( m) 为经过D倍抽取后的输入信号, hp( m) 为经过D倍抽取后的滤波器冲激相应。基于上述理论分析,对多相滤波器组信道化模型的仿真结果如下。
仿真参数选择: 信道数D为11; 采样率为990 MHz; 信号脉宽为2. 2μs; 信噪比为20 d B; 两个单音信号载频分别为150 MHz、300 MHz; 调相信号载频为 -100 MHz; 线性调频信号中心频率为90 MHz,带宽为40 MHz。
由图3可知,信号落在5、7、8和9信道上,调相信号落在了第5信道,线性调频信号落在了第7信道,两个单频信号落在了8和9信道; 其他信道上的能量很小; 并且从图3( b) 和图3( c) 的标注也可以看出,调相信号和线性调频信号的中心频率偏差比较小,都在两个精度的范围内。从而说明信道化结构能够有效地分离多个同时到达的信号。可见,这种基于多相滤波的数字信道化算法,是一种高效的算法,对于高速采集的信号具有降速和下变频的作用,能够输出低速、下变频后的信号,这种低速信号使后续信号处理变得相对容易。
2. 2 基于瞬时自相关的测频模型与仿真
利用信号的瞬时自相关函数来实现频率测量具有比传统方法更好的抗噪声性能[5]。计算瞬时自相关函数仅需对间隔m点的两个数作乘法,无需求和,因此具有较高的运算效率。设经过数字下变频和抽取后的复基带信号y( n) 可以表示成如下正交形式[4]
其中,I( n) 是同相分量; Q( n) 是正交分量,可分别表示为
其中,A( n) 为信号的包络; f为信号瞬时频率; fs为抽样频率; φ0为初始相位。信号y( n) 的瞬时自相关函数可以表示为
由式( 3) ~ 式( 5) 可求得瞬时频率
其中,ΨR( n,m) = - arctan[sin( 2πfm/fs) /cos( 2πfm/ fs) ]。
由式( 6) 可以看出,瞬时自相关频率只与时延和输入信号频率有关[3],和初始相位无关,并且只要满足|f|≤fs/6m时就可以通过瞬时自相关函数的相位获得信号的无模糊瞬时频率。
基于上述理论分析,对经过数字信道化后的正弦信号,线性调频信号和调相信号进行瞬时自相关测频, 并以单频信号为例在时延m取不同值时估计瞬时自相关测频的误差。
图 4 时延 m 取不同值时瞬时频率估计及误差分析
仿真参数选择: 在做基于瞬时自相关测频时,鉴于瞬时自相关算法的约束条件fs> 4·fmax·m的限制, 之前选取的单频信号的载频不符合其约束条件,出现了频率模糊,因此这里将其中一个单频信号的载频改为10 MHz,使其落在第6信道,目的是为了在时延m取不同值时对其瞬时频率做误差估计。
如图4( a) 所示,瞬时自相关算法能较准确地测出经信道化后的瞬时频率,且估计精度较高。图4( b) 中的波形是经过放大后的波形,可以看出,在时延m取值越大时,其瞬时频率估计精度越高,主要原因是时延m越大,其抑制噪声的能力越强,测频精度改善的效果越明显,但时延m也不能过大,否则为避免频率模糊, 需要相应地提高采样频率。
图4( c) 是测频均方误差随信噪比和时延的变化情况,经分析可知,随着信噪比的提高,测量误差会减小,在信噪比 > 20 d B时,不同时延情况下的测频均方误差均 < 0. 5 MHz,具有较高的测频精度。另外由于噪声的相关性差,信号的相关性强,求瞬时自相关函数后噪声会减弱,信号会加强,能在一定程度上起到抑制噪声的作用,提高测频精度,m越大这种现象越明显。
工程上m的取值不宜过大,一般在1 ~ 2之间,因为在这个范围内测频精度已经足够估计较为精确的频率,m值即使再大,估计精度也相差不明显,反而m值越大会增加计算量; m的取值不只对该测频模型有效, 对其他测频模型也有效。
3 基于改进相位差分法的瞬时测频
3. 1 传统的相位差分法
对输入连续复信号z( t) 采样后变为离散复信号z( n) = A( n) ejφ( n),对信号z( n) 并行分成两路进行操作[8]。其中一路做一个单位的延迟并取共轭,得到z*( n - 1) = ( A( n) ejφ( n - 1))*,即z*( n - 1) = A( n) e- jφ( n - 1),另一路信号保持不变; 然后对两路信号做复乘,得到z( n) ·z*( n - 1) = a + jb,则可得到相位差,把相位差带入后向差分算子即可计算出信号的频率[6]。
相位差分法从理论上只需两个采样点即可估计出信号的频率,容易实现短数据实时测频的功能。
3. 2 改进的相位差分法
传统的相位差分法测频有诸多劣势,估计精度较差,所以我们改进了传统的方法。根据不同时刻噪声的不相关性,利用多点平均,在一小段时间内对N个测频值取平均,其效果相当于测频精度的误差减小了N倍。
以4点平均为例进行说明。首先将输入来波信号X分别作1个单位、2个单位、3个单位、4个单位的时间延迟得到4路信号,分别为X1,X2,X3,X4; 然后从第4路开始对将每一路信号做共轭运算并与前一路信号相乘,得到相邻两路信号的相位差Δφ1,Δφ2,Δφ3,Δφ4,根据公式festi=fs/2π ·Δφ便可得到测量的瞬时频率festi1,festi2,festi3,festi4; 最后求出这4个频率值的平均值faver,该频率即为所估计的瞬时频率。由于不同时刻噪声的不相关性,根据误差公式可知,当对测得的频率取N点平均时,相当于估计误差相应减小N倍,从而测频精度得到提高。
以线性调频信号为例,分别采用无平均、4点平均、8点平均对频率进行测量; 并相应的估计出测频精度,即测频误差曲线; 图5是仿真结果。
图 5 传统相位差分法与改进相位差分法的测频比较
仿真参数选择: 采样率为300 MHz; 信号脉宽为2μs; 信噪比为20 d B; 线性调频信号中心频率为100 MHz,带宽为50 MHz。
图5( a) 是采用无平均的传统相位差分法的瞬时测频结果。图5( b) 和图5( c) 分别是平均点数为4和8时基于改进的相位差分法的测频的结果。图5 ( d) 是3种测频后的估计误差。如图5( a) 所示,传统相位差分法的瞬时测频在整个测频过程中频率波动较大。如图5( b) 和图5( c) 所示,采用多点平均的改进相位差分法测频频率波动较小且精度较高。如图5( d) 所示,与传统相位差分法的瞬时测频相比,在同一噪声下,基于改进相位差分法的瞬时测频可以显著提高测频精度,减小均方误差。另外,当SNR > 20 d B时,采用8点平均的改进相位差分法的测频均方误差已经 < 1 MHz,该测频算法是可行的。实际应用中可以综合考虑信噪比,测频时间和测频精度要求等相关因素,来选取不同测频值的点数。
3. 3 信道化测频和瞬时测频仿真数据对比
表1 ~ 表3为频率为10 MHz的单频信号在不同信噪比下做了100次Mento Carlo实验得到的信道化测频的仿真数据。其中,表1为在时延m = 1时的测频数据; 表2为在时延m = 2时的测频数据; 表3为在时延m = 3时的测频数据。
表4 ~ 表6是频率为10 MHz的单频信号在不同信噪比下做了100次Mento Carlo实验得到的瞬时测频仿真数据; 其中表4为基于未做平均的传统相位差分的测频数据; 表5为基于4点平均的改进相位差分的测频数据; 表6为基于8点平均的改进相位差分的测频数据。
如表1 ~ 表6所示,信道化测频和瞬时测频在高信噪比时,在信噪比 > 20 d B时,都具有较好的测频性能,尤其是信道化测频的精度更高; 但在低信噪比时, 在信噪比 < 5 d B时,两者的测频性能都会下降,尤其是瞬时测频下降尤为明显,几乎完全不能测出信号的频率。然而瞬时测频的优点是测频速度快、时间短,而信道化测频的优点是能分选不同的信号并能有较高的测频精度。
4 结束语
侦察系统论文 篇8
1消防侦察机器人的通信控制系统
机器人是一个多功能的完整系统, 其通信控制系统包括内部的和外部的两大部分。内部通信控制包括各种传感器 (如红外传感器、激光传感器、计数器、速度/加速度传感器等) 的数据采集并与主控板通信, 也包括各种执行器如马达的转动、摄像机云台镜头的调节等。消防机器人可以自主工作, 但还要受人的控制, 有时也需要同类机器人的协同工作, 即在消防机器人之间、消防机器人与指挥系统之间都需要外部通信系统。为提高机器人的灵活性, 通信系统优先选用无线通信系统。此方案融合应用了Zigbee网络、GPRS/3G网络、WLAN以及与之相联的Internet网等。
侦察机器人的内部通信除常规传感器外, 在消防机器人中安装了基于Zigbee 网络技术的中心节点, 并在其服务的区域增加了各种低功耗、低成本的Zigbee无线传感节点, 如温度传感器、烟雾传感器、辐射传感器等。这些传感器将增加消防侦察机器人基于视频图像模式探测火灾的判据, 提高其火灾识别的准确性。这不仅降低了人们安全防范的服务成本, 也提高了机器人系统的可靠性和灵活性。
在方便网络接入的机器人服务区, 选用WLAN是较为经济的。常用的无线局域网标准有: IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g等, 其下行速率可达 56 Mbit/s。在此方案中, 消防侦察机器人的主控板连接无线网卡, 无线网卡通过设置在服务区内的无线路由器与Internet网通信, 从而使网络内的所有终端 (包括其他机器人或远程指挥系统) 只要授权就可与本机通信。网络中可配置域名解析服务器, 以便于通过容易识记的域名对机器人的IP 地址进行访问。
3G是在GSM和GPRS基础上发展起来的第三代移动通信技术, 不仅可以提供话音业务, 还能够提供高速数据业务, 能够方便地与互联网业务融合。目前, 国内3G存在CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA3种标准。联通的WCDMA采用HSPA技术可达7.2 Mbps, 完全可以满足视频无线传输的实时性要求。此方案外部通信系统采用了WLAN与3G通信互相补充的方式, 3G网络选择WCDMA进行试验。3G 无线通信模块接到机器人ARM板上的USB口, 以便于提高传输速率。远程用户既可通过具有3G功能的手机接收信息并发出指令, 也可通过3G无线路由器与Internet联网, 从而使远程指挥系统与机器人通过软件通信。系统组成如图1所示。
2消防侦察机器人主机的硬件组成
消防侦察机器人主机硬件选择DSP与ARM双核结构模式组建。DSP主要进行图像数据处理, 包括视频的压缩和火灾的识别等功能。ARM上运行操作系统, 主要用于系统的业务应用。DSP与主机ARM利用HPI并行接口进行数据交换。
DSP核心处理器选择TI的TMS320DM642, 其工作主频为600 MHz, 适合于图像或视频的快速处理。其外围电路包括四通道的视频解码器TVP5154、视频编码器SAA7121、SDRAM、FLASH等。视觉系统的硬件系统前端采用CCD摄像机, 采集的PAL制式视频信号为模拟信号, 经TVP5154的A/D转换后形成数字码流, 送至DM642的视频接口, 由DSP对其进行处理。DM642的VP0或VP1作为视频输入口, VP2作为本机监控的视频输出口。图像处理过程中的大量中间数据经EMIF接口传输到SDRAM中存储。DSP对图像进行处理后通过HPI接口与ARM处理器交换数据。
ARM板选择友善之臂的mini2440进行开发。其核心处理器为三星S3C2440, 它是典型ARM9系统, 功能强大, 有较好的软件开发平台, 并有各种通信接口可以利用。ARM 处理器通过USB接口连接无线网络适配器, 通过无线路由器构建无线局域网络;UART口经电平变换为RS 485接口后可与摄像机的云镜解码器相连, 从而可远程控制摄像机的云台旋转或镜头各种参数。Zigbee模块可与板上的RS 232接口通信。同时, 该模块与分布在服务区内的无线温度、烟雾或图像传感器通过Zigbee协议交换数据, 也可与其他机器人协作, 提供更加广泛、更加智能的业务服务。同时, 其本机I/O接口与机器人的常规传感器或执行机构相通信, 接入各种数据, 完成各种动作。其整体结构框图如图2所示。
3通信控制系统软件的实现
3.1 软件结构
软件主要完成以下功能:远程监控视频;通过主从CPU完成火灾火焰的图像识别和通信功能;通过RS 485总线与前端云台和镜头控制器进行通信, 控制云台和镜头的旋转角度或巡航速度。系统软件包含机器人本机服务器软件和客户端软件。利用DSP系统可组建远程视频服务器, 可远程监控机器人的视频;利用ARM系统可组建Web服务器, 在远端完成对机器人的各种查询和控制功能。DSP和ARM可各自作为独立的系统使用。利用HPI并行接口, DSP与主机ARM通信进行数据交换。软件结构如图3所示。
3.2 DSP启动程序
程序初始化后, 先把存储在FLASH中的有关DSP的配置驱动程序传输到DSP, DSP完成数据采集、压缩、火灾图像识别等任务。各功能模块可通过中断完成相应功能。程序结构如图4所示。
3.3 Web服务器构建
本机构建Web服务器采用Boa。Boa是一种非常小巧的Web服务器, 可执行代码只有大约60 kb左右, 很适于资源紧张的ARM系统。Boa不能并发连接请求, 但支持CGI, 通过CGI程序可以fork出其他进程, 完成各种访问控制功能。开发板提供了Boa源代码 (也可以从网上
下载) , 根据目标平台修改配置文件boa.conf以及相关的源代码文件boa.c、log.c, 然后执行configure生成Makefile, 修改Makefile中CC和CPP等项使其为与目标平台对应的编译工具, 再通过交叉编译生成可执行文件boa, 然后拷贝配置文件boa.conf和可执行程序boa到文件系统中。这样就可以在目标板中运行boa程序了。
3.4 网络通信控制
系统所要实现的功能是让客户端使用浏览器向服务器发送HTTP请求, 服务器响应客户端的请求后, 引导到指定的脚本程序, 对命令进行解析, 将信息交给后台-CGI去处理。CGI解析信息后, 向远程设备发出控制信息。设备响应后, 返回给CGI控制信息, CGI再将信息解析成变量输出到Web Server上, 最后客户端得到Web Server发回的页面消息 (HTML) , 就能得到现场设备的运行状态, 实现对现场设备的远程监控。此系统设计的主要网络通信程序如图5所示。
视频图像的传输主要采用H.264标准。H.264标准具有较高的视频压缩比和较高的图像质量, 在当前的网络情况下可以较流畅地传送视频图像。传感器节点信息包括传统传感器和无线传感器的所有信息。机器人运动控制和摄像头云镜控制主要是指操作人员可通过网页控制机器人的前进、后退、转动指定角度等, 也可以控制消防机器人的摄像头云台上下左右转动、镜头放大倍数、焦距、景深的调节, 以便于得到更清晰、更容易视频处理和火灾识别的画面。
4结束语
随着经济的发展和灭火救援日益严峻的形势, 我国的消防机器人研制工作将会越来越得到有关部门的重视和大力支持, 越来越多的消防指战员已经认识到消防机器人的重要性。随着消防机器人的技术不断完善, 消防机器人的市场正在逐渐形成。此系统中的消防侦察机器人硬件上采用DSP/ARM双核结构系统;在通信方式上, 内部采用Zigbee网络传送传感信息, 外部采用无线局域网与3G网络互为冗余的技术方式, 完成火灾识别、视频压缩、通信报警以及远程监控等功能, 具有较广阔的应用前景。
摘要：设计具有火灾识别、视频压缩、通信报警以及远程监控等功能的消防侦察机器人的通信系统。分别介绍机器人的内部和外部通信控制系统, 以及采用DSP与ARM双核结构模式组建的主机硬件, 从需要完成的功能角度分析软件结构, 并说明DSP启动程序、Web服务器和网络通信控制等软件设计。
关键词：消防侦察机器人,通信控制系统,DSP,ARM
参考文献
[1]胡传平.消防机器人的开发与应用[J].机器人技术与应用, 2003, 16 (5) :37-41.
[2]胡斌.消防侦察机器人[J].机器人技术与应用, 2005, 18 (6) :19-22.
[3]张庆海, 朱纯仁.基于DSP/ARM双核的网络视频服务器的方案设计[J].南京工业职业技术学院学报, 2007, 7 (4) :44-47.
[4]管耀武, 杨宗德.ARM嵌入式无线通信系统开发[M].北京:电子工业出版社, 2007.
侦察系统论文 篇9
OFDM系统利用自适应调制技术对电磁环境和信道传输特性进行感知与探测,自适应地调整OFDM各个子载波上的负荷,并随着空闲频谱和信道质量的改变,动态地改变OFDM所使用的子载波频率、子载波数目和子载波调制方式,将动态频谱分配和功率控制联合使用,可最大限度地提高OFDM通信系统的性能。因此,构建智能化自适应OFDM系统的特征参数进行智能识别和监测接收系统十分必要。
1 功能需求
传统通信侦察监测系统仅仅是针对固定调制方式的通信系统设计,监测信号的工作参数是固定的,此类监测设备往往不具备信道质量分析能力和自适应信号的盲检测识别功能,很难适应外界环境和信道传输特性的变化,同时也不具备系统重构的能力。
智能侦察监测系统最大的特点是“智能性”,这是与传统侦察接收系统最根本的不同点。其智能性主要表现在具备对电磁环境的感知能力对无线信道特性变化的学习适应能力、对OFDM信号参数的盲检测和识别能力及系统重构和参数自动配置能力等几个方面。
1.1 自适应感知功能
电磁环境的自适应感知技术是指在预先不知道期望信号与周围电磁环境的统计特性情况下,可以从复杂电磁环境中提取期望信号,并且当期望信号的统计特性和周围电磁环境的统计特性变化时,电磁环境自适应技术能自适应的调节它的冲激响应来适应新的情况。目前日益复杂的电磁环境要求OFDM智能侦察监测系统既能够有效的抑制周围复杂电磁环境,同时又能够侦收到期望的信号,能够自动适应周围的电磁环境。因此,自动分析和监测电磁环境功能将是智能侦察监测系统正常工作的前提条件。
1.2 信道传输特性的分析功能
由于无线衰落信道多径传播造成的信号衰落将影响到信号参数的检测和识别性能因此智能侦察监测系统应具有对信道传输特性的分析与自适应能力,自适应监测失真信号的变化,保证系统具有稳定的检测和识别性能。
1.3 对OFDM信号的参数盲估计和盲识别功能
在自适应调制系统中,发射信号根据信道质量自适应地改变调制样式,在此通信环境中,要求侦察监测系统能够相应地检测和识别出多种调制体制信号的特征参数。这种接收方式不依赖于特定的信号形式,应具有较强的通用性,通用性恰是OFDM智能侦察监测系统所必须具备的基本特征之一。
1.4 可重构和参数可调整功能
智能侦察监测系统应采用开放的软件无线电为基础的通用平台,尽可能地通过软件升级和重配置实现不同的无线电监视功能。通过系统参数自动配置实现智能侦察监测系统良好的动态适应性,也是侦察接收系统向智能化发展的趋势。智能侦察监测系统的重构和参数自动配置技术通常根据预先确定好的实际经验规则和实时抽取的系统特征量确定系统的配置参数,不需要外加特殊的测试信号,但这种方法对信号的自动检测和盲识别要求比较高。
2 系统构建框架
2.1 电磁环境的自适应感知技术
在OFDM智能侦察监测系统无法预先知道期望侦收信号与周围电磁环境的统计特性情况,电磁频谱的自适应感知是获取信号频谱信息的主要手段。
首先可采用Welch周期图估计出信号的功率谱,对工作频段内的电磁信号进行全景扫描监测和统计,从频谱上估计出多个信号的信噪比、带宽、载频和功率等参数,完成对监测数据具有频谱占用度、信道占用度和信号持续时间的分析,并能实现对监测频段(或重点信道)的超标信号自动测量与报警。根据电磁频谱的监测分析结果,获得指导物理层传输参数重构的控制信息。可重构的参数包括工作频率、接收带宽和接收功率等。OFDM智能侦察接收系统功能模块1,即电磁环境自适应感知模块的实现原理如图1所示。图1中,用实线模块表示OFDM数字侦收通用硬件平台,虚线部分则表示采用软件无线电技术软件重配置来实现不同的无线电监测功能。图2、图3和图4均采用相同的图形描述方式。
在完成电磁信号全景监测的基础上再利用参数估计和检测方法,对指定的信号有关参数进行测量分析,或逐个分析出每个信号的特征参数,如工作频率、符号速率和调制方式等重要的调制域参数,从而识别出待识别信号、干扰和频谱中的空闲信道。
2.2 无线信道质量的估计技术
OFDM智能侦察监测系统事先并不知道信道的冲激响应,信道盲估计是获取信道参数的主要手段。
在建立了多径衰落信道频域传输的数学模型和分析了传输衰落特性基础上,可采用基于子空间分解的方法实现对路径阶数和信道系数的盲估计;采用基于一步特征值分解的T-ESPRIT算法,通过对采样数据的列抽取数据实现了一种旋转不变的矩阵结构,只需一步特征分解即可求解出相对时延量。在多径信道环境中,OFDM智能侦察监测系统如果需要对信号进行正确解调恢复符号,必须首先准确估计每个子载波上的信道响应,对信道进行自适应均衡,补偿信道失真。OFDM智能侦察接收系统功能模块2,即无线信道估计模块的实现原理如图2所示。
2.3 OFDM信号特征参数提取技术
侦察监测系统需要通过信号盲检测和参数盲估计技术得到信号特征参数,根据获得的特征参数对接收信号进行解调。
OFDM信号的特征参数包括信号带宽、载波频率、符号速率、有效符号周期、CP长度、子载波频率集、导频频率点和子信道调制方式等。针对OFDM信号调制域的参数,之中提出了如何进行有序估计的系统方法,即按照带宽->载波频率->符号速率->子载波频率间隔->子载波数目->各个频率点的流程进行参数估计,形成一套系统可行的智能参数提取方案。图3给出了OFDM信号特征参数提取模块(OFDM智能侦察接收系统功能模块3)的实现原理。
图3中,射频预处理部分完成信号预选、通带滤波、放大和下变频等工作;子载波分选部分完成对OFDM信号的载波数目和频点提取;参数估计部分完成对OFDM信号的符号周期、CP长度、同步时刻估计、导频信号数量和频率等的提取;信号参数测量部分完成对信噪比、信号带宽和载波频率的测量。
2.4 信号接收同步技术
OFDM智能侦察监测系统的接收同步过程中需完成载波频率同步、帧同步和符号同步。载波频率同步设计牵涉到的问题是由于收发两端的本振之间的频差以及多普勒漂移所导致的接收机总的频率偏移误差,频率偏移会导致所有子载波上的邻道干扰(ICI),从而导致系统解调性能的急剧下降。因此,可采用基于长短时延匹配的多帧相位差测频方法,精确估计出各个导频信号的频率和多普勒频偏,从而保证子载波的估计精度。
3 结束语
目前,传统的监测接收机模式固定单一、缺乏智能特征(主要体现在感知、识别、学习、理解等方面),在兼容性、灵活性和适应性上都存在很多的局限性,难以根据信道条件自适应调整信号参量、实现最佳的检测和接收,这些将大大限制监测接收机的应用因此,研究能实现自动分析和监测电磁环境、信道质量和信号形式的智能监测接收技术,将是未来监测通信系统的重要组成内容。给出对调制方式随信道质量而自适应变化的OFDM信号的智能监测接收实现框架,对工程实现具有很强的指导意义。
摘要：自适应正交频分复用(OFDM)技术在军事和民用通信领域中都具有广泛的应用。重点研究认知无线电技术在智能侦察监测系统中的应用,建立基于认知无线电的OFDM信号智能侦察监测接收系统模型,结合系统需求和实现可能性,搭建基于软件无线电技术(SDR)的智能侦察监测系统,并分析系统构建的合理性、技术的有效性,为将来的工程实践打下基础。
关键词：自适应OFDM系统,认知无线电,智能侦测系统,软件无线电
参考文献
[1]CORDEIRO K,CHALLAPALI D,BIRRU S.IEEE 802.22:theFirst Worldwide Wireless Standard Based on Cognitive Radios.In:Proc.[J].IEEE DYSPAN 2005,2005(11):328-337.
[2]STROHMER T,BEAVER S.Optimal OFDM Design for Time-Frequency Dispersive Channels[J].IEEE Trans.on Comm.,2003,51(7):1111-1122.
侦察系统论文 篇10
目前战场信息融合系统都在向多传感器信息获取和多源信息融合处理的方向发展, 现代战场信息融合系统要求能接收、处理与分发来自多个探测系统及传感器的情报信息。由于多传感器是具有协同组织背景, 并处于不同等级、不同层次和不同位置的信息化战场侦察实体, 具有自主的行为和侦察模式, 需要对各种传感器的智能行为进行仿真, 同时需要考虑环境的动态变化对行为模型的影响。传统的以数学方程为基础的仿真建模方法, 往往采用线性外推的方式, 缺乏对于战场侦察实体动态的描述和研究, 无法反映微观现象与宏观现象之间的内在联系, 因此需要分布交互式仿真系统来体现信息化战场的多元、多层次侦察的特性。HLA是在DIS和ALSP的基础上发展起来的分布交互仿真体系结构, 能提供更大规模的、将构造仿真/虚拟仿真/实况仿真集成在一起的综合环境, 实现各类仿真系统间的互操作、动态管理一点对多点通讯、系统和部件的重用和建立不同层次、不同粒度的对象模型。HLA分布式仿真体系结构可为解决多传感器系统仿真建模问题提供有效手段。
1 基于HLA的多传感器仿真系统框架
1.1 映射关系的建立
客观世界是由许多对象构成的, 每个对象都有自己的内部状态和运动规律, 不同对象间的相互联系和相互作用构成了完整的客观世界。从面向对象的观点去认识客观世界, 用面向对象的方法去描述客观世界, 用面向对象的技术在计算机上去实现模拟客观世界, 是HLA仿真技术框架的基础概念之一。HLA使用对象模型描述客观事物的对象的集合, 在对象模型中描述了这些对象的属性、联系与交互。在HLA中, 将用于达到某一特定仿真目的分布仿真系统称为联邦 (Federation) , 它由若干个相互作用的联邦成员 (Federate, 或简称成员) 构成。成员由若干互相作用的对象构成, 对象是成员的基本元素。一组对象被选择来构成成员是为了完成联邦运行的某一功能, 如记录数据和仿真某个实体 (飞机、坦克) 的动态行为等。实际上, 成员是一类粒度比对象更大的可重用单元[1]。由成员构建联邦的关键是要求各成员之间可以互操作。在HLA中互操作定义为:一个联邦成员能向其他成员提供服务和接受其他成员的服务。HLA通过规则、对象模型样板 (Object Model Template, OMT) 和运行支撑系统 (Run-Time Infrastructure, RTI) 来保证联邦中成员之间的互操作。
信息化战场上, 无人侦察机、地面传感器和车载侦察设备等传感器可以自主性进行情报侦察工作, 也可以接收指令并对指令做出动作反应, 与HLA联邦成员的概念十分吻合, 可用联邦成员的概念对多传感器系统进行抽象, 分解出抽象层次, 开发基于对象的仿真模型, 将作为复杂系统的战场多传感器的微观行为和宏观协作有机地结合在一起, 为未来信息化战场相关先期概念技术演示奠定基础。
1.2 总体框架
基于HLA/RTI的分布式仿真应用采用以运行时间支撑系统 (RTI) 为核心的分布式体系结构, 把仿真系统定义为联邦, 系统的仿真实验过程即为联邦的执行过程。联邦由联邦成员构成, 联邦的目标由联邦成员协同完成, 各联邦成员既要完成自身的仿真子任务, 又要根据需要通过RTI 与其他联邦成员发生交互, 获得自身需要的信息或向其他联邦成员提供信息。这种体系结构和工作机制, 能较好地满足信息化战场多传感器仿真的需求, 增强仿真系统标准的规范性和协议的统一性, 确保软硬件互通、互联和互操作。基于HLA联邦的信息化战场多传感器仿真系统总体框架如图1所示。
2 仿真系统设计与实现
2.1 仿真成员工作流程
基于HLA的分布式仿真成员的工作流程如图2所示。
基于HLA开发的仿真成员典型工作流程有以下5个步骤:
① 加载数据。加载想定数据, 想定剧情以一定格式 (数据库或数据文件) 给出成员运行所需要的数据, 如战场目标行动路线、传感器部署位置、数量等。想定剧情可由想定编辑器工具生成, 保存在想定库中;
② 初始化。进行用户界面和联邦运行数据初始化;
③ 创建并加入联邦执行。根据初始化好的成员和联邦名称, 创建并加入联邦执行;
④ 成员初始化。注册RTI对象实例, 订购和发布RTI对象类及交互类;
⑤ 创建仿真线程。按时间步长推进仿真时间, 处理属性更新及接收、发送交互, 进行各个对象的仿真。战场目标类仿真成员按时间步长推进仿真时间, 通过目标运动模型算法计算战场目标对象当前位置, 进行对象属性更新;传感器类仿真成员接收战场目标对象的属性更新, 将战场目标对象的属性输入传感器发现概率计算模型, 计算单目标发现概率, 根据发现概率生成仿真结果。战场目标类仿真成员与传感器类仿真成员均通过交互类接收仿真导调的控制命令, 实现白方仿真成员对仿真联邦的控制与管理。
2.2 战场目标类仿真成员设计
仿真成员根据作战想定中的行动计划和所仿真实体对象的战术技术特性和武器装备技术特性, 模拟生成空中、海面、地面目标建立战场目标模型, 模拟空中目标/海面目标/地面目标的目标航迹/轨迹、目标类型、型号、搭载的电子设备 (机载雷达、无线电通信设备) 和搭载设备的开关机事件等。这里主要介绍战场目标实体行动设计。
战场目标类仿真成员实体行动主要是根据作战想定中的行动计划和实体对象的战术技术特性, 生成战场目标的运动特征。战场目标类仿真成员实体行动由仿真线程中的行为仿真和计算模块实现。以空中目标仿真成员为例, 运动模型算法如下:
空间空中目标运动数学的计算公式如下:dXdt=V (t) sinQ (t) cosθ (t) ;dYdt=V (t) cosQ (t) cosθ (t) ;dZdt=V (t) sinθ (t) ;dVdt=gnx;dQdt=gny V (t) cosθ (t) ;dθ=gny。
式中, Q为空中目标航线;θ为向XOY平面空中目标的轨迹倾角;nx和ny为最大容许的切线与法线方向加速度;g=9.8 m/s2。
空中目标的坐标与速度在t瞬间在 (j-1) 和 (j-n) 为中间线性运动的阶段。
式中,
amax=g·n, 为空中目标加速度;ΔX=Xj-Xj-1;ΔY=Yj-Yj-1;Uz (t) 、Uv (t) 为控制参数, 取值范围 (-1, 0, +1) 。
空中目标的坐标与速度在t瞬间, 在 (j-1) 和 (j-n) 中间机动的阶段 (V (t) =const, Z (t) =const) 。
式中, uQ (t) 为控制参数, 取值 (-1, 0, +1) ;
2.3 传感器类仿真成员设计
传感器类仿真成员的仿真功能是根据作战想定中的行动计划和所仿真实体对象的战术技术特性和武器装备技术特性, 接收战场目标类仿真成员生成的战场目标, 模拟各类传感器的目标探测行为。
2.3.1 传感器仿真对象设计
传感器类仿真成员根据自身的侦察能力订购战场目标类仿真成员公布的对象类、公布自身的侦察传感器对象类。雷达对象类属性包括:雷达中心点位置、最大仰角、最小仰角、方位角范围、雷达的最大作用距离、距离探测精度、方位探测精度、距离分辨率、方位分辨率、雷达发射机峰值功率P、工作频率及范围λ、天线波束形状、天线扫描方式和接收机灵敏度Fnp。
2.3.2 传感器实体行动设计
传感器类仿真成员实体行动主要是根据作战想定中的行动计划和实体对象的战术技术特性, 接收订购的战场目标对象属性, 通过各类传感器目标探测模型计算目标发现概率, 对可发现的目标上报显示。传感器类类仿真成员实体行动由仿真线程中的行为仿真和计算模块实现, 雷达类仿真成员的数学仿真模型主要包括:信噪比计算、雷达扫描扇区计算和雷达侦察的单目标发现概率计算。信噪比是接收到的信号和噪声的功率之比。信噪比计算是雷达仿真模型的核心计算部分, 其他计算如目标的有效散射雷达截面 (Radar Cross Section, RCS) 计算和杂波计算等都是为信噪比的计算服务, 雷达能否发现目标主要是由信噪比计算结果来确定[2]。模型算法如下:
① 对目标i的信噪比率qi为信号/噪音比 (σi=const为有效散射雷达截面) ;
② Дimax为雷达的最大作用距离,
A=const常量, 评定雷达站的技术特性;F (εi) 为规定定额的天线方向图的数值, 在ε平面 (按方向) 目标i的相对于传感器的位置角度;
③ 对任意目标, 成角εx, 雷达散射截面
④ 发现目标的可能性
⑤ 可能性Pdet x在间隔[0, 1]区间, 根据检测门限确定发现或没发现的结果;
⑥ 如果发现就在座标数值上叠加随机的均方根的误差, 修正它实现的区间;
⑦ 输出被发现的目标特征参数的矢量:
式中, Д为距离;β为方位;ε为仰角;П为目标特性;t为定位时间。
2.4 仿真结果分析
预警探测雷达的仿真结果如图3所示。
图3中波线表示频谱, 直线为检测门限, 纵轴显示当前距离、横轴显示波束指向。发现概率与目标相对于传感器的位置角度、距离和有效散射雷达截面等参数相关, 仿真结果与雷达方程理论上一致。
3 结束语
采用基于HLA的分布式仿真建模的方法进行多传感器仿真, 通过各仿真成员模拟信息化战场上各传感器单元, 描述作战中个体情报收集、信息融合和信息反馈等各种微观行为, 真实反映信息化战场上各传感器自主、并行及相互协作的工作关系。仿真算法及仿真粒度是评价一个仿真系统是否成功的重要指标之一, 在基于HLA技术开发多传感器侦察仿真系统过程中, 通过精细化设计仿真对象和修正算法模型, 实现了多传感器仿真系统的技术指标。研究多种传感器仿真模型和仿真系统, 对实施现代战场侦察信息系统的先期概念技术演示验证和开发试验具有十分重要的意义。在实际应用中, 采用了多线程、数据缓存和定时标绘等技术方法, 解决仿真粒度与仿真速度的冲突问题。
参考文献
[1]李雄, 郭齐胜, 王精业.基于多Agent的信息化战场多传感器仿真模型[J].计算机仿真, 2006, 23 (7) :28-30.
[2]盛文, 焦晓丽.雷达系统建模与仿真导论, [M].北京:国防工业出版社, 2006.
侦察灭火机器人 篇11
从功能上划分，目前的消防机器人有4大类，即灭火机器人、侦察机器人、攀登营救机器人和救护机器人。而从控制方式来分，消防机器人可分为遥控消防机器人和自主消防机器人两种。今天，我们就来了解一下侦察灭火机器人的身体状况和职责所在。
机智神勇的“消防员”
机器人作为一种智能化机器，必须具有如下功能：一、它的动作机构类似于人或其他生物体某些器官（如肢体、感官等）的功能；二、具有通用性，它可能面对各种各样的工作，因此动作程序需灵活易变；三、拥有一定程度的智能，如记忆、感知、推测、决策和学习能力等；四、有独立性，完整的机器人（机器）系统在工作中不需要依赖人为操纵。
侦察灭火机器人就是这样一个智能机器人，我们可以从它在火灾现场承担的工作和责任，看出侦察灭火机器人如果被应用到消防领域，一定是一名机智、神勇的“消防战士”。
首先，侦察灭火机器人要懂得路径规划和实施。它必须能对所要侦察的目标进行巡视，并且能够在侦察目标内安全的行走。因此，侦察灭火机器人要解决的首要问题就是如何行走，也就是火灾现场的路径规划问题。这要求它必须有全局侦察路径规划的能力。对不同目标，制定不同的侦察路径策略，以指导自己对目标进行全局扫描侦察。
其次，灭火机器人必须知道当前自己所处的位置，这个位置非常重要。机器人需要根据当前位置，结合全局的侦察规划，确定自己下一步的行走计划；对于已发现的火源，机器人将通过确定火源相对自己当前位置的坐标，确定火源在整个侦察目标中的位置。同时，机器人还必须识别行走中的障碍，并对它们进行分类；然后，确定避开障碍的方案。它要收集从传感器中得到的信息，确定行走中将会遇到的各种障碍。这些障碍可能是台阶、墙壁等各种突起物，也可能是地面的凹凸，或者各种人为放置的障碍等。对于已经识别的障碍，它需要确定是否能够直接越过；对于不能越过的障碍，还必须确定适合的规避方案。
侦察灭火机器人的另一大优点是对火源的识别和定位。它在行走过程中对环境进行侦察的同时，也对传感器中得到的信息进行分析，在可疑信息处作适当的停留，以求采集更多、更详细的数据，进行分析判断，来判定周围是否存在火源。对确定存在的火源，则通过确定火源相对于自己的位置，来确定火源在整个现场侦察目标中的实际位置。
对于已经识别的火源，侦察灭火机器人必须具有能够区别诱发火灾的火源与各种非火灾火源的能力。一般，在火灾发生初期，诱发火灾的火源会随时间不断增长而变大，我们能看到火焰的边缘不断抖动，并有愈演愈烈的趋势；而非火灾火源的火焰则相对稳定。知道了这一点，就可以帮助机器人识别火源类别。
对于已经识别出火源的火灾，灭火机器人接下来要做的就是判定火灾的大小，确定能否用自身携带的灭火设备进行灭火。若是可以扑灭的小火，它会确定灭火方案，及时扑救；对于不能扑灭的火灾，则要确定逃跑策略。而且，灭火机器人必须能确定火灾等级，通过不同的报警方案，比如报警铃声的急缓、报警声音的长短等，方便火灾外围营救人员了解现场内火灾大小（强弱）的信息，及时采取适合的救援方案和措施。
这些工作看起来很复杂、耗时，其实都是人们根据多次模拟方案提前设计好的程序，借助这些电子程序和部件来指导侦察灭火机器人机智迅速的完成灭火救援工作。
侦察灭火机器人的“器官”
侦察灭火机器人一般由运动机构、传感器、控制器和自身保护系统等构成，下面我们看看这些“器官”是如何组成及工作的。
运动机构——自由行动的保证。这是一个由许多机械零件集合体构成的动力学体系，它的功能包括行走和灭火等。而“行走”是侦察灭火机器人运动机构最主要的功能。通常，依据不同的建筑形式，要求有不同的行走机构。
对于在地面行走的灭火机器人，一般采取轮式或者履带式行走机构。采用这种行走机构的机器人不仅能在不规则地面行走，而且能够爬过300米的斜坡和台阶，还能跨越25厘米的垂直障碍。如果遇到高层建筑，为了能从高楼外墙爬上建筑，需要采用吸盘式的行走机构。而对于在地下行走的灭火机器人，可灵活采用其他行走方式。
与行走机构相比，灭火机构要简单一些。由于侦察灭火机器人一般在目标建筑的内部工作，通常可采用便携式的灭火设备。灭火剂的选择必须考虑灭火效率，不同的火灾场景、来源和灭火器携带的难易程度等。对固体火灾，可选用水作为灭火剂；而对于油类火灾，可选用泡沫、二氧化碳作为灭火剂。
传感器——信息的载体。它负责采集工作现场的各种信息，并将这些信息传递给控制器。传感器类似于人的五官，可分为触觉、非触觉、嗅觉和各种有线、无线的信号传输装置。
为了能在恶劣的环境中工作，侦察灭火机器人必须快速准确的感知其工作环境的各种信息，从而对下一步的动作做出判断。这些信息包括行走过程中对障碍的感知，对工作环境温度的感知等。用于感知障碍的传感器有接触式和非接触式两种。接触式传感器通常在机器人接触障碍物时才能给出信息，因其给出信息的时间滞后，多用于慢速行走的机器人。而非接触式传感器采用光、声波等信息介质，其测障原理类似于雷达，能在早期给出障碍物存在的有关信息，从而提高机器人的行走速度。
控制器——灭火机器人的“大脑”。它是灭火机器人的核心部分，主要功能有：①对机器人行动的规划，使机器人有序的工作；②了解工作环境，采集和存储工作现场的信息，并对火灾进行判断和分析；③与外界进行信息交互。
嵌入式微处理器以某一种微处理器内核为核心，集成了定时/计数器、看门狗电路、I/O、脉宽调制输出等各种必要功能和外设，因此，相比于传统的顺序控制器，它更适合用作侦察灭火机器人的控制器。嵌入式微处理器从简单的单片机到复杂的DSP（数码声场处理技术）芯片，包括一个很大的范围；通过编写相关应用程序，微处理器就可以完成从简单的数据采集到复杂的图像处理等各种工作，从而使侦察灭火机器人真正具有了人的“智能”。
自身保护系统——安全工作的“守护神”。在恶劣的环境中，侦察灭火机器人必须保护好自己才能正常工作。这要求它有良好的热防护系统，以保证自己在火灾现场工作时不被烧坏，保证内部工作电路正常。因此，灭火机器人车体材料一般由一些耐火构建组成，并配备有水冷却系统。为了防范来自火灾现场已泄漏的可燃气体的爆炸危险，侦察灭火机器人还必须具备良好的防爆功能。
当然，侦察灭火机器人毕竟只是一部机器，它不可能具备我们消防队员的所有智能；而且，一种类型的侦察灭火机器人不可能适用于所有的建筑场合。因此，必须研究不同建筑结构的特殊性，并有针对性的研制出相应的侦察灭火机器人，才能使它未来在火灾第一线——人力所不能及的地方，发挥最大作用。
老鹰侦察记 篇12
老鹰刚出门不久,我便收到它传来一份侦察报告:“哦,真糟糕,海里有一艘散货船燃料油严重泄露,黑乎乎的燃料油漂浮在大海上,散发着令人呕吐的气味。那一带的鱼虾翻白了肚皮,漂浮在海面上,海鸟在充满燃料油的水中痛苦地挣扎着,最后没力气了,掉到海里淹死了。我看了也十分难过。”看了这份报告,我知道海上的鸟儿的生命受到了威胁,我心情很难过。
紧接着,便是一封加急电报:“当我飞到大森林时,想与这里的朋友好好聊聊,找了好久也没看到我朋友的影子,只看见人类挥着大斧头,向一棵棵树砍去,刚好一棵大树倒下来时,不偏不倚地砸中了我,我被压在了大树下,我的胸口开始发闷,呼吸困难,我恐怕回不去了,主人,快来救救我吧……”
吃鱼的鸟儿,吃害虫的鸟儿,吃草籽的鸟儿,还有我的朋友,它们都受到了死亡的威胁,一下子失去这么多鸟类朋友,我觉得很痛惜。我仰望天空,多么希望更多的鸟儿,在海西的天空中欢乐地、自由自在地飞翔。
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