一種激光紅外復合告警仿真系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種激光紅外復合告警仿真系統及方法，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計算機和單片機，仿真控制計算機和單片機相連接，本發明的仿真控制計算機生成了紅外場景和激光脈沖，并通過可編程邏輯陣列發送至后端系統，可滿足紅外告警和激光告警仿真系統的需要，相對于單功能的告警系統，本系統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】
一種激光紅外復合告警仿真系統及方法
技術領域
[0001]本發明屬于電子技術領域，具體涉及一種激光紅外復合告警仿真系統及方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的飛速發展，未來戰爭的戰場環境變得越來越復雜，陸地、海洋、天空等世界的各個角落都有可能成為未來的戰場，各種制導武器必須在復雜的背景和強干擾的環境中準確地識別、跟蹤目標，雖然目前的精確制導技術能有效地提高導彈的作戰能力，但是每一種都有自身的特點和缺陷，應用背景也不盡相同，單個傳感器的對抗武器已經無法滿足現代武器對抗的要求，因此越來越多的對抗武器采用復合的制導技術。相比只應用單個的高性能傳感器的對抗武器，這種應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。早在本世紀初，美國的洛馬公司就已經研發了紅外成像和激光雷達的雙模導引頭，該產品同時具備激光制導和紅外制導的優點，相對于先前的制導武器，其系統的性能有了明顯的改善和提高，其優點有以下幾點:
[0003]1.紅外波束較寬，激光波束較窄，將兩種制導技術復合后，紅外傳感器可作為初始探測器。當探測到目標后，可通過激光光束對準目標，充分發揮激光波長范圍窄、分辨率高的特點；
[0004]2.紅外探測有著隱蔽性好的特點，因此作為初始探測器不易被敵方發現;而激光可測目標的距離、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》中，以FPGA器件為處理核心，通過PCI總線將PC機仿真的紅外場景傳輸到FPGA中，FPGA將紅外圖像保存至SDRAM中，通過時序控制將紅外數據有序地輸送給后端的處理設備，該系統實現了紅外圖像的預處理，能夠為紅外告警、紅外搜索跟蹤等設備的紅外實時信號處理平臺提供有效的仿真數據信號。而系統通過FPGA和單片機為處理核心，FPGA負責傳送圖像數據，單片機解析整個系統的控制指令，通過數據包的形式清晰而有效地將指令發送至下位機，實現了對整個系統的控制，提升了系統的性能，緩解了FPGA的數據處理的壓力，進一步滿足了實時紅外圖像處理的要求。本系統還提供了多路脈沖信號，為后端的光電對抗設備提供脈沖控制信號，有效地提高了光電對抗武器的反應速度。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服上述不足，提供一種激光紅外復合告警仿真系統及方法，能夠有效地產生激光偵察告警實驗和武器的紅外場景實驗所需的信號，并將信號傳輸至后端的光電對抗實驗裝置。
[0007]為了達到上述目的，一種激光紅外復合告警仿真系統，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計算機和單片機，仿真控制計算機和單片機相連接；
[0008]所述仿真控制計算機，用于控制單片機和可編程邏輯陣列的運行工作，發送控制指令，并生成紅外仿真場景和激光脈沖編碼數據，分別發送至可編程邏輯陣列和單片機；
[0009]所述可編程邏輯陣列，用于接收紅外仿真場景，對輸入信號進行邏輯控制，實現有序的輸出信號，為后端的紅外導引頭設備提供數據流；
[0010]所述單片機，用于接收來自仿真控制計算機的控制指令和激光脈沖編碼數據，并將這些信號有序地傳輸給可編程邏輯陣列。
[0011]所述仿真控制計算機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據，激光脈沖編碼數據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，控制命令包括啟動和停止，加載紅外仿真場景的啟動和停止以及場景的參數的設置，加載脈沖的啟動和停止以及脈沖參數的設置。
[0015]所述可編程邏輯陣列能夠輸出多個脈沖信號，為后端的武器系統提供控制信號。
[0016]所述激光脈沖編碼的數據以數據包的形式發送至單片機，數據包的大小為若干個字節，其中數據包的包頭為固定的字符，用于解析該數據包是否為激光脈沖編碼數據，若為激光脈沖編碼數據，數據包還包含激光脈沖編碼數據的編碼形式，若為等間隔編碼，則還包含脈沖的間隔周期，單片機通過內部定時器定時產生中斷，并通過總線將脈沖的數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據包的形式發送給單片機，待單片機解析該數據包之后，將數據脈沖發送至可編程邏輯陣列。
[0017]所述控制指令以數據包的形式發送給單片機，數據包的大小為若干個字節，其中數據包的包頭為固定的字符，用于解析該數據包是否為控制命令，該數據包還包含指令標識和校驗信息，單片機解析該指令后，通過總線將命令信號發送給可編程邏輯陣列。
[0018]所述仿真控制計算機、單片機和可編程邏輯陣列均通過總線連接。
[0019]—種激光紅外復合告警仿真方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一、仿真控制計算機生成紅外仿真場景，并將場景數據發送至可編程邏輯陣列，單片機接收仿真控制計算機的控制指令，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算機，執行步驟五;若不為控制指令，則返回步驟一；
[0023]步驟四，若為間隔編碼，則啟動定時中斷寄存器，執行步驟六;若不為間隔編碼，則單片機直接將脈沖信號發送至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的脈沖信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統；
[0024]步驟五、單片機解析控制命令，將相應的信號發送至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統；
[0025]步驟六、單片機定時發送脈沖信號至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的脈沖信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統。
[0026]與現有技術相比，本發明的仿真控制計算機生成了紅外場景和激光脈沖，并通過可編程邏輯陣列發送至后端系統，可滿足紅外告警和激光告警仿真系統的需要，相對于單功能的告警系統，本系統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，如果直接將所有數據傳送給可編程邏輯陣列，會導致當前器件數據處理壓力過大，直接影響數據處理速度。而采用當前設計，將仿真數據傳送到單片機，減輕fpga處理壓力，有效提高數據處理速率。
[0027]進一步的，本發明將激光脈沖編碼數據通過數據包的形式發送給單片機，有效的區分了激光脈沖編碼數據和控制信號；單片機將編碼數據信息發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可控的激光脈沖編碼信號，信號生成靈活，擴大了適用范圍。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明一種激光紅外復合告警仿真系統的結構框圖；
[0029]圖2為本發明單片機工作流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0031 ]參見圖1，一種激光紅外復合告警仿真系統，包括可編程邏輯陣列，可編程邏輯陣列連接仿真控制計算機和單片機，仿真控制計算機和單片機相連接，仿真控制計算機、單片機和可編程邏輯陣列均通過總線連接；
[0032]仿真控制計算機，用于控制單片機和可編程邏輯陣列的運行工作，發送控制指令，并生成紅外仿真場景和激光脈沖編碼數據，分別發送至可編程邏輯陣列和單片機；
[0033]可編程邏輯陣列，用于接收紅外仿真場景，對輸入信號進行邏輯控制，實現有序的輸出信號，為后端的紅外導引頭設備提供數據流；
[0034]單片機，用于接收來自仿真控制計算機的控制指令和激光脈沖編碼數據，并將這些信號有序地傳輸給可編程邏輯陣列。
[0035]仿真控制計算機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據，激光脈沖編碼數據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，控制命令包括啟動和停止，加載紅外仿真場景的啟動和停止以及場景的參數的設置，加載脈沖的啟動和停止以及脈沖參數的設置。
[0039]可編程邏輯陣列能夠輸出多個脈沖信號，為后端的武器系統提供控制信號。
[0040]激光脈沖編碼的數據以數據包的形式發送至單片機，數據包的大小為若干個字節，其中數據包的包頭為固定的字符，用于解析該數據包是否為激光脈沖編碼數據，若為激光脈沖編碼數據，數據包還包含激光脈沖編碼數據的編碼形式，若為等間隔編碼，則還包含脈沖的間隔周期，單片機通過內部定時器定時產生中斷，并通過總線將脈沖的數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據包的形式發送給單片機，待單片機解析該數據包之后，將數據脈沖發送至可編程邏輯陣列。
[0041]控制指令以數據包的形式發送給單片機，數據包的大小為若干個字節，其中數據包的包頭為固定的字符，用于解析該數據包是否為控制命令，該數據包還包含指令標識和校驗信息，單片機解析該指令后，通過總線將命令信號發送給可編程邏輯陣列。
[0042]—種激光紅外復合告警仿真方法，包括以下步驟:
[0043]步驟一、仿真控制計算機生成紅外仿真場景，并將場景數據發送至可編程邏輯陣列，單片機接收仿真控制計算機的控制指令，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算機，執行步驟五;若不為控制指令，則返回步驟一；
[0046]步驟四，若為間隔編碼，則啟動定時中斷寄存器，執行步驟六;若不為間隔編碼，則單片機直接將脈沖信號發送至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的脈沖信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統；
[0047]步驟五、單片機解析控制命令，將相應的信號發送至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統；
[0048]步驟六、單片機定時發送脈沖信號至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的脈沖信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統。
【主權項】
1.一種激光紅外復合告警仿真系統，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算機和單片機，仿真控制計算機和單片機相連接； 所述仿真控制計算機，用于控制單片機和可編程邏輯陣列的運行工作，發送控制指令，并生成紅外仿真場景和激光脈沖編碼數據，分別發送至可編程邏輯陣列和單片機； 所述可編程邏輯陣列，用于接收紅外仿真場景，對輸入信號進行邏輯控制，實現有序的輸出信號，為后端的紅外導引頭設備提供數據流； 所述單片機，用于接收來自仿真控制計算機的控制指令和激光脈沖編碼數據，并將這些信號有序地傳輸給可編程邏輯陣列。2.根據權利要求1所述的一種激光紅外復合告警仿真系統，其特征在于，所述仿真控制計算機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據，激光脈沖編碼數據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，控制命令包括啟動和停止，加載紅外仿真場景的啟動和停止以及場景的參數的設置，加載脈沖的啟動和停止以及脈沖參數的設置。3.根據權利要求1所述的一種激光紅外復合告警仿真系統，其特征在于，所述可編程邏輯陣列能夠輸出多個脈沖信號，為后端的武器系統提供控制信號。4.根據權利要求1所述的一種激光紅外復合告警仿真系統，其特征在于，所述激光脈沖編碼的數據以數據包的形式發送至單片機，數據包的大小為若干個字節，其中數據包的包頭為固定的字符，用于解析該數據包是否為激光脈沖編碼數據，若為激光脈沖編碼數據，數據包還包含激光脈沖編碼數據的編碼形式，若為等間隔編碼，則還包含脈沖的間隔周期，單片機通過內部定時器定時產生中斷，并通過總線將脈沖的數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據包的形式發送給單片機，待單片機解析該數據包之后，將數據脈沖發送至可編程邏輯陣列。5.根據權利要求1所述的一種激光紅外復合告警仿真系統，其特征在于，所述控制指令以數據包的形式發送給單片機，數據包的大小為若干個字節，其中數據包的包頭為固定的字符，用于解析該數據包是否為控制命令，該數據包還包含指令標識和校驗信息，單片機解析該指令后，通過總線將命令信號發送給可編程邏輯陣列。6.根據權利要求1所述的一種激光紅外復合告警仿真系統，其特征在于，所述仿真控制計算機、單片機和可編程邏輯陣列均通過總線連接。7.一種激光紅外復合告警仿真方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、仿真控制計算機生成紅外仿真場景，并將場景數據發送至可編程邏輯陣列，單片機接收仿真控制計算機的控制指令，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算機，執行步驟五;若不為控制指令，則返回步驟一； 步驟四，若為間隔編碼，則啟動定時中斷寄存器，執行步驟六;若不為間隔編碼，則單片機直接將脈沖信號發送至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的脈沖信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統； 步驟五、單片機解析控制命令，將相應的信號發送至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統； 步驟六、單片機定時發送脈沖信號至可編程邏輯陣列，使單片機發送數據結束，可編程邏輯陣列根據單片機輸入的脈沖信號和仿真控制計算機輸入的場景數據將信號輸出至后端系統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
【發明人】張建奇, 賀偉明, 張思偉, 何國經, 余坦秀, 余昌盛
【申請人】西安電子科技大學