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1、 摘 要随着现代电子技术的发展，战场环境的复杂多变，精确制导武器在现代战场上的作用显著提高，单一模式的探测系统难以完成对目标的全面探测和识别，必须采用复合形式的探测识别系统。本文首先对无人值守平台、超低空目标做了简单的介绍和分析。其次介绍了超声波、毫米波、红外传感器的特点及工作原理，然后对多传感器融合理论进行了分析。最后利用KeilC和Proteus设计了一个简单的复合探测系统，并对该系统进行了仿真与调试以及完成PCB版图的制作。关键词：传感器；单片机；无人值守；ProteusAbstractComplex and changing with the development of modern
2、 electronic technology, battlefield environment, significantly improve the precision-guided weapons on the modern battlefield, single-mode detection system is difficult to complete a comprehensive detection and identification of target detection and recognition system must be a composite form . The
3、first unmanned platform, low altitude target to do a brief introduction and analysis. Second, it describes the characteristics and working principle of the ultrasonic wave, millimeter wave, infrared sensors, then the analysis of multi-sensor fusion theory. Finally to use KeilC and Proteus to the des
4、ign of a simple composite detection system, and the system simulation and debugging of the production and the completion of the PCB layout.Keywords：Sensors;Microcontroller;Unattended;Proteus目 录1 绪论11.1 设计目的和意义11.2 国外研究现状11.3 设计思路32 复合探测系统需求分析42.1 目标特性分析42.1.1 地面目标的主要特性与特征42.1.2 空中目标的主要特性与特征42.2 需求分析
5、62.2.1 系统概述62.2.2 系统功能72.2.3 工作原理及系统组成72.3 相关理论分析82.3.1 地面传感器侦察系统及其概述82.3.2 地面传感器侦察系统的特点82.4 超声波传感器及其原理分析92.4.1 超声波概述92.4.2 超声波传感器测距原理102.4.3 超声波测距误差分析112.5 毫米波传感器及其原理分析122.5.1 毫米波的特点122.5.3 毫米波辐射计及其原理122.6 多传感器融合理论简介132.6.1 多传感器融合基本原理132.6.2 信息融合的结构形式133 系统设计与仿真153.1 系统硬件设计153.1.1 超声波发射和接收电路的设计153.
6、1.2 单片机芯片简介173.1.3 模数转换ADC0832芯片简介183.1.4 复合探测系统原理图213.2 系统软件设计223.3 系统仿真调试233.3.1 在keil中调试程序233.3.2 在Proteus中调试程序244 PCB板图制作284.1 原理图的元器件封装284.1.1 原件封装步骤284.1.2 创建网络表过程294.2 系统PCB板图294.2.1 系统PCB板图生成过程294.2.2 系统PCB板图305 总结与前景展望315.1 总结315.2 前景展望31致 32参考文献33附录A英文原文34附录B中文翻译39附录C 程序设计42word格式. 1 绪论1.1
7、 设计目的和意义在战争这个历史舞台上，电子技术逐步渗透到各武器系统并广泛地运用于战场的各个领域，高科技含量的军备已成为当今军事争斗的热点，人类对国防的认识随着战争形式的演变也在不断的加深和拓宽。在高新技术及装配高速发展的今天，通信、雷达、计算机、电子设施已成为现代化军队中一个作战单位的基本装备，如果一旦这些电子装备不能正常工作，一支现代化军队也就失去了战斗力。纵观中外战史，战争的胜负无不与现代化高新技术的运用息息相关。现在，信息系统正逐步被放到优先发展的地位，日益受到军事部门的关注，从而获得迅速发展。通过数字化，将传统的信息处理、传递、存贮方式转换成数字形式，建立大容量、高速度的信息传输综合网
8、络，实现信息资源共享、态势共识，将会进一步提高部队和武器系统的作战效能，促使战场信息系统飞速发展。为了适应未来战争的需要，做到对战场信息的准确采集、分析并作出及时反应，我国也正努力加强这方面的研制工作。地面多传感器探测系统就是兵科院兵器预研项目“微光夜视、战场探测与三维图像显示技术”的子课题，它是在九五项目“炮射分布式地面遥控传感器技术”兵器预研课题的基础之上发展而来。现代战场上巡航导弹、武装直升机等低空、超低空目标越来越多。这些目标飞行高度低、航线隐蔽，非常难以发现。这种情况促使防御一方不断采用最新科技成果以改进自己的防空系统，从而大大促进了低空、超低空目标预警和侦察技术的发展和进步。在这种
9、情况下，单一的探测方式难以满足战场的需求，所以超低空探测器一般把两种或两种以上的探测技术结合起来，可克服单一探测方式的缺陷与局限性，取得探测系统的综合优势，提高探测系统在复杂恶劣战场环境中的探测识别能力。于是，超低空复合探测技术等就应运而生。1.2 国外研究现状远程地面传感器系统，即RGS(RemoteGroundSensor)系统，是于六十年代发展起来的地面战场无人电子侦察系统。该系统自从60年代被美军成功应用于越南战场以来，受到西方各国军事部门的重视，发展迅速。现代战争中世界各国军事部门都非常关注信息的采集和利用，都在积极发展各种信息系统，以占领现代战争的制胜点。七十年代发展了无线电信号传
10、输的战场监视传感器系统，采用了声音传感器、振动传感器、红外传感器、磁传感器等各种传感器，并开始采用计算机分析数据，获取情报。如美国的AN/TNS一10声测站，采用声音传感器检测车辆运动信号，并通过计算机对信号进行分析，实现对车辆种类的辨别。八十年代初美国研制了“帕尔斯”声测系统和改进的“伦巴斯”战场传感器系统。英国在七十年代末研制了JGNS一N声测站。联邦德国、瑞典等都研制了自己的战场监测传感器系统。 美国陆军指挥控制系统就是一项旨在实现陆军指挥控制自动化的庞大计划其五个功能领域之一就是ASAS全信息源分析系统。ASAS系统可以汇集各种信息源和传感器的数据，对其进行鉴定和相关处理，并近实时地将
11、完整准确的战场态势图传送给指挥中心，从而实现情报处理的自动化。美国陆军还将在战场上部署微型传感器网络，提高轻型高机动部队的战场态势感知能力。该微型传感器体积小，含声音、震动、磁场等探测器，能探测敌人的车辆或步兵携带的各种单兵武器，可由人工、飞机或无人侦察车等投放到战场上。单个传感器的性能并无.惊人之处，但由许多传感器形成网络，就能源源不断地提供关于敌人位置和活动的数据和图像，执行多种情报搜集任务。利用这种传感器，可保护作战部队，深入敌后探测有关目标或探测狙击手。所搜集的情报将以字符形式显示在指挥官的计算计屏幕上，也可在三维地图上显现敌军的活动情况。地图本身可以保存在数据库，也可在执行任务前生成
12、。目前，该技术已基本上达到战场应用的水准。 澳大利亚国防部计划用UGS(无人地面传感器)系统来装备部署在该国北方地区监视和侦察营，用于连续监视可能的突破点，例如:分散的飞机场，交通枢纽点，机动走廊，以及进入岛屿的航道入口。每套系统配备的各种类型传感器多达10个，它们包括磁、声、震动、红外及电光装置，用于探测、定位及识别目标。一旦探测到入侵目标，它们将近实时地把信息传给位于100公里之外的监控中心。 目前我国还尚未有一套完整的以信息的全源获取，综合处理，快速发展为基础，诸兵种的探测、通信和武器系统融合为一体的野战数字化信息系统。一个主要原因就是国技术距世界水平还有很大一段差距。任何一方面的技术差
13、距都将制约其发展，例如，信息采集系统种类少，作用距离近、抗毁、抗干扰性能差;信息传输手段落后;武器系统数字化程度低，几乎无数字接口。我军未来的军事要打赢一场高技术条件下的局部战争，就野战战场而言，除了研制高性能武器系统外，更要研制能充分发挥武器系统性能，提高整体作战效能，适应体系对抗要求的野战数字化信息系统。因此，我军应该积极地开展这方面的研究工作。地面多传感器探测系统的研制正是基于这一趋势的要求，它作为先进野战数字化信息系统的一部分，对我国军事“信息高速公路”将起到推动作用。1.3 设计思路本文首先通过引言介绍了超低空无人值守平台探测器的国外发展现状以及研究它的目的和意义，然后通过需求分析介
14、绍了系统的功能、原理，同时还分析了各种目标特性，还简单的介绍了各种传感器的功能及原理，下一步对系统进行了调试与仿真，最后画出了该系统的PCB板图。2 复合探测系统需求分析2.1 目标特性分析2.1.1 地面目标的主要特性与特征坦克是装有大威力火炮，具有高度野战机动性和装甲防护能力的履带式装甲战斗车辆，主要用于同敌方坦克和其它装甲车辆作战，也可以压制和摧毁反坦克武器、野战工事、歼灭有生力量。坦克的主要特性与特征表现在三个方面，即：红外辐射特征、声传播特征和行驶过程中产生的地面震动特征。坦克作为一个热源，其其辐射红外线的波长在2.54um之间。由于其在大气中传输时，存在一定的大气窗口，及在某些波长
15、围，其辐射能较好的通过，几乎一切与大气有关的光学设备都只能去适应这些窗口，在0.7215um波长围之共有8个大气窗口，2.54um共占据了两个大气窗口，也就是说对坦克进行红外探测时，可利用1.82.7um、34um两个大气窗口设计探测、识别系统。坦克在行驶过程中产生的声音，通过空气传播，实际是一种噪声信号，由坦克的结构、发动机类型、行驶速度、地行、地质等因素决定。坦克车的噪声主频在13Hz左右，在大约1km的距离，通过多个声传感器测量坦克产生的噪声，对噪声信号进行频域分析、时域估算，能正确识别出坦克的方位和距离。坦克车在行驶过程中，对地面的冲击以及声波对地面的激励，对于非刚体的地球介质，这种激励将引起地球介质的变形。变形在地球介质中的传播及形成地震波。通常把坦克车辆作为激励源，采用地震动传感器在一定距离进行探测
