侦察系统范文

2024-06-02

侦察系统范文（精选11篇）

侦察系统第1篇

目前海上安全已经成为了一个新的关注点,海上安全是我国和谐稳定的重要基础。自海警队伍整合以来,在解决海上争端,维护国家主权发挥着越来越重要的作用。由于海警队伍处于整合的初期阶段,海监、渔政、边防海警、海关缉私警运用自己的情报侦察系统及装备执行任务,而维权执法行动需要统一的、更高效的指挥手段和软件、硬件的支撑。当前,中国海警情报侦察系统在情报收集、分发、共享手段尚不先进,在海上维权执法、打击犯罪等方面侦察力量较为分散。海警情报侦察系统在一定程度上可以改善海、陆、空、天、电领域获取情报后信息融合、无缝衔接等问题。本文根据现有技术手段,按照海警执法维权行动过程中情报侦察活动的信息流转设计功能模块,利用海基、陆基、空基、天基等侦察方式获取的情报信息,通过接口实现各传感器数据的互联互通互操作,为在执勤执法过程中打击海上犯罪及信息化条件下维权执法力量联合行动制信息权中发挥重要作用,通过系统科学的方法,有效地预防和打击犯罪,提高警务效能,维护社会的和谐稳定。

2 海警情报侦察系统需求分析

2.1功能需求分析

针对这些用户的功能需求分析,形成了系统的功能设计。系统设计主要功能有 :

1. 多源的情报信息搜集 :通过对红外探测仪、声纳侦察仪、雷达侦察仪等电子侦察设备传来的数据进行汇总,全方位多角度的搜集情报信息,为打击海上犯罪,维护国家主权提供有力的情报支撑。

2. 统一的格式处理 :将搜集到的情报根据案件情况筛选有用的情报,并通过对各传感器的数据信息进行统一的格式化处理,将所得到信息按照指挥员的要求存储在系统指定的数据库中,为系统处理信息提供标准格式的数据支持。

3. 情报信息的共享 :在信息收集过程中各行动单位之间能够有效地为彼此提供信息支持,在同一的指挥下合理地部署各自情报侦察力量。

4. 情报信息的融合 :随着海上形势复杂多变,对一体化联合执勤执法能力要求的不断提高,为更好地应对信息化条件下维权执法工作的开展,各种执勤要素、执勤系统在指挥控制系统的支撑下融合成一个有机整体,为共同感知现场态势、实时共享现场信息、准确协调现场行动、开展执勤执法任务提供支持。

3 系统的功能结构模型

根据信息的收集、传递、分发、共享等要素设计情报侦察系统功能模型示意图,如图1所示 :

情报侦察系统分别由以下几个模块组成 :情报源接口模块、数据格式处理模块、数据存储模块、数据检索模块、情报融合模块、反馈控制模块。

1. 情报源接口 :情报源接口主要由各个传感器接口组成,基于海基、陆基、空基、天基等侦察方式,通过各传感器接口汇总到情报源接口中,是情报的搜集过程。

2. 数据格式处理 :将情报源接口搜集到的信息进行筛选出相关的情报,并对各传感器的数据信息进行统一的格式化处理,为情报处理提供支持。

3. 数据存储 :通过对统一处理过的相关情报信息进行存储,方便数据信息的检索、调用以及查询,为海警情报的侦察探测、传递、研制和使用提供迅捷的手段。

4. 情报检索 :采用一定得检索方法,更加快速的查询与案件相关的信息,并为各行动单位之间能够有效地为彼此提供信息支持。

5. 情报融合 :这一级的信息融合,除了接收各个探测系统送来的融合目标状态和属性外,还需将收集的情报进行加工处理,在统一的界面中显示行动现场的实时态势。

(1)像素层融合 :是对各传感器输出的信号进行分析与综合,该层融合可提供更精确、更可靠的情报。

(2)特征层融合 :是对传感器的原始情报进行预处理和特征提取,对特征情报进行综合分析和处理。

(3)判定层融合 :可通过不同的传感器对同一目标观察,完成基本的预处理、特征提取等,是高层次的情报融合,该层融合可提供实时的情报。

6. 反馈控制 :反馈控制是指将系统的输出信息反馈到输入端,与输入信息相比,利用二者的偏差进行控制的过程。反馈控制利用过去的情况来指导现在和将来。对情报源接口、数据格式处理、数据存储、数据检索、情报融合等模块进行优化反馈控制,从而使指挥员得到的情报信息能更加准确的把握现场态势,从而做出切实可行的行动预案。

4 结束语

现代侦察和反侦察技术第2篇

现代伪装技术是通过巧妙的伪装来隐真示假，蒙蔽敌方的侦察。1991年海湾战争中，以美国为首的多国部队为了制造在科威特东南部实施主攻的假象，以仿真坦克、仿真火炮与电子欺骗相结合的手段在这一地区“部署”了一支“师规模”的部队，而主力部队则向西转移了200多公里后才发起了真正的主攻。在科索沃战争中，为了有效对抗美军的侦察，南联盟在空袭前便利用山地、丛林等有利地形将防空导弹、火炮、装甲车辆等目标藏入山谷或丛林，而将一些准备淘汰的飞机和经过精心伪装的假目标暴露在明处来吸引敌人的火力。

动静结合欺骗侦察

现代侦察手段受距离、天候等因素的影响，对移动目标的侦察效果不是十分理想，这也为实施反侦察提供了一条“捷径”。在科索沃战争中，北约军队空袭的攻击程序一般是目标侦察、数据输入、实景对照、实施攻击，这一过程至少需要几个小时的时间。因此，在抗击北空袭中，南联盟军队充分利用了这个间隙，灵活机动地将导弹、火炮、装甲车辆等便于移动的目标随时进行转移，当北约飞机或导弹抵达目标空域时，北约卫星和侦察飞机原先发现的目标已不知去向，使得不少飞机不得不携弹返回。

避实击虚主动攻击

现代战争封锁或切断敌方情报来源最有效的措施就是对敌方侦察部队和装备实施主动攻击或干扰，以攻代防。在科索沃战争中，为了及时侦获敌机来袭情报，又要避免己方雷达遭受远程打击兵器和反辐射导弹袭击，南联盟军队的雷达通常采用及时预警、分段接力的手法，即使用远程雷达和近程雷达对敌机目标进行分时分段接力搜索，侦获目标后立即关机。在打击火力上，南军采用地面火炮和防空导弹结合，构成了较为严密的火力配置，给敌人造成相当大的损失。

真假并用促敌“分化”

战争防御一方可以主动向敌侦察系统发送大量的虚假信息和无用信息，以达到削弱敌方侦察能力的目的。此外，大量真假混杂的信息能够干扰敌方的处理进程，还有可能诱使敌人得出不一致甚至是完全相反的判断。

在海湾战争中，以美国为首的多国联军在作战中便发现由于情报处理环节过于繁琐、各国情报系统互不兼容等因素，使情报效益大打折扣。美国中央情报局和国防情报局甚至一度对萨达姆总统入侵科威特的真实意图和进行战争的决心都无法得出一致的意见。

侦察系统第3篇

关键词网络中心战;无人侦察系统;态势感知

中图分类号TN974文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0098-01

1无人侦察系统在网络中心战中的地位和作用

无人系统是指有动力但无人驾驶,能够通过自主或遥控方式作业、具备可消耗性和可回收性、能够携带致命或非致命武器的系统。弹道或半弹道火箭、巡航导弹、炮射弹药、鱼雷、地雷、卫星和无人值守传感器(无推动力)等装备不包含在无人系统内。本文所指的无人侦察系统是指能够执行侦察任务的无人系统。无人侦察系统除了具有隐形性能突出、作战效费比高、全寿命周期费用低等特点,在网络中心战环境下还发挥着更加重要的作用。

1.1强化了信息优势的获取

在战争中,通过使用多个无人侦察系统,可以更隐蔽的方式近距离地侦察敌方的布防,从而大大消除环境噪声对侦察系统性能的影响。由于无人侦察系统隐蔽性强、反应速度快,可在敌方还未来得及反应时,迅速收集有利于作战的信息,赢得战机;同时由于无人侦察系统作为网络中的节点,具有极强的流动性,可以有效地消除侦察阴影。在传统侦察的基础上,通过有效的使用无人侦察系统,可以获得对侦察目标的全方位、多角度和近实时的信息,弥补传统侦察的不足,强化信息优势的获取。

1.2扩展了部队的网络通信能力

隐蔽可靠的网络通信能力是各节点能否在网络中心战中发挥作用的关键所在。通过增加无人侦察系统来扩展节点有效载荷是一种提高网络节点通信能力的有效方法。无人侦察系统可以与各通信节点建立高效的数据传输通道,可以近实时地与指挥所和其他兵种、战斗群进行通信。同时,其本身作为网络中心节点,可以捕获、处理、转发数据,使作战部队及时准确地掌握战场信息。美军在“沙漠风暴”行动中,为部署通信中继装置,需要出动40架次的C—5和24艘舰船,如果改为大量部署基于无人机的空中通信结点,可以使通信支援所需的空运架次减少1/2-2/3,由此可见无人侦察系统在通信支援中的使用还具有极高的效费比。

1.3未来侦察打击一体化作战的基础

目前,从作战使命来看,无人机已经从基本的侦察、监视和电子对抗,扩展到侦察打击一体化,从而可大大地缩短发现目标、捕捉目标和打击目标这一过程所需的时间。从实战的使用情况来看,侦察打击一体化的无人机有可能成为实施中远程精确打击的一种高效费比的方案,其准确打击远距离目标的杀伤能力和经济性能都可能超过巡航导弹,并具有巡航导弹所不具有的提供实时毁伤评估的能力。

2网络中心战条件下无人侦察系统的特点

2.1态势感知能力强,实时反映战场变化

良好的战场感知能力是实施信息化作战的基础,在这方面无人侦察系统可以发挥其独特的作用。以“全球鹰”无人机为例,在阿富汗战争的“持久自由”行动期间,该机长时间在阿富汗上空进行侦察监视,并在有人机的支持下,共摧毁了700个目标,发挥了难以替代的作用。而且除有“全球鹰”、“捕食者”这些名角,还有“龙眼”、“阴影”等新型无人侦察机,主要用于组成中、低空战场感知网络,实时反映战场态势,极大地提高了指挥官认知战场的能力和指挥作战的效率。

2.2通信中继能力强,弥补侦察盲区

由于空中通信结点比卫星更能快速高效地满足战术通信要求,无人侦察系统用作通信中继时,可扩展现有地面视距通信系统的覆盖范围,将通信区域拓展至卫星服务的盲区,大大增强监控。多个有人和无人侦察系统可形成一个层次化的网络体系,以高度的信息流动代替装备和人员的流动,使作战部队及时准确地掌握战场信息,降低了链路被敌方切断的风险,极大地促进了联合作战中各兵力的整体效能的发挥。

2.3情报获取效率高,不易被察觉

美国正在根据阿富汗战争中的经验和士兵们的要求,研究可随手扔到墙后或窗户里的小型机器人。这种能侦察房前屋后、建筑角落,并清除屋内敌人的机器人很可能被用在未来的战场中打巷战,而且多个机器人协同使用时,很容易形成局部战场态势图,将使战场态势图更加精细准确,这类侦察系统在反恐、救援等非战争军事行动中有望被大量使用。

3网络中心战条件下无人侦察系统的发展趋势

3.1集群协同工作的能力继续提高

网络中心战作战环境下除了通信中继和电子干扰需要多个系统间的相互协作之外,执行侦察任务时,无人侦察系统群集之间以及与其它集群之间的信息共享与协同也是必要的,这有助于提高任务的执行效率,并能过高度的互操作技术获得更加全面详实的战场态势,从而完成单个系统无法完成的任务,实现“1+1>2”的效果。

3.2自主能力将进一步提高

由于利用有限的带宽资源传输大量的数据对无人侦察系统进行遥控是不现实的,而且在危险区域遥控无人侦察系统,会使操作人员的安全得不到保证,另外无人侦察系统的操作人员需要专门训练,因而进一步提高无人侦察系统的自主能力(信息交互能力,环境感知能力,自适应推理能力)将是无人系统发展的重要方面。

3.3尺寸更小、成本更低的新型侦察载荷将得到发展

美国“全球鹰”RQ—4Block l0无人机中的传感器套件占总体成本的33%以上,而RQ—4Block 20的传感器成本却占无人机系统总成本的54%。可见,着重降低侦察载荷的成本,尽量采用商用器件并提高其通用性可有效降低军用无人系统的成本。另外,现有有人系统中使用的光电、雷达和红外观瞄设备超过了大多数无人系统的载荷能力,因此,在任务需求的牵引下,无人系统采用性能可接受、体积更小、成本更低的载荷势在必行。

4结语

随着相关技术的发展,无人侦察系统的性能将日趋完善,在网络中心战中不仅会与有人平台并肩作战,在某些场合甚至完全可代替有人平台执行作战任务,从而对部队的编制体制、作战训练乃至装备的研制和采购策略等方面产生深远影响。

参考文献

[1]冯忠国.美军网络中心战[M].北京:国防大学出版社,2004.

[2]王保存.世界新军事变革新论[M].北京:解放军出版社,2007.

作者简介:

郭伟(1986-),男,山西朔州人,毕业于装甲兵工程学院,现任总装某研究所助理工程师,研究方向为情报信息。

消防员单兵作战侦察系统第4篇

由山东省潍坊市公安消防支队研制的消防员单兵作战侦察系统, 日前通过山东省科技成果鉴定, 并获山东省公安科技进步一等奖。

随着社会经济的迅猛发展, 大量高层建筑、地下建筑和大型仓库不断涌现, 导致火灾发生的危险增大, 事故发生的概率也相应提高。一旦发生灾害事故, 消防员面对黑暗、浓烟、粉尘复杂的环境时, 若没有先进的侦察装备, 不仅后方指挥专家不清楚火灾现场的情况, 消防侦察救援人员也不能立即对火灾现场进行搜索, 大大降低了侦察救援的效率, 造成严重的经济损失和人员伤亡。

针对这种问题, 潍坊市公安消防支队在反复试验的基础上成功研制出了消防员单兵作战侦察系统, 该系统由消防专用热像仪、音视频采集压缩单元、面罩内置式目镜显示器、后方接收音视频解码及显示平台、通信系统等几部分组成。在消防侦察救援过程中由消防员穿戴进入灾害现场, 并完成对现场复杂环境的侦察, 同时又以多种无线通讯方式将图像、语音等多种信息传输给现场指挥专家和城市指挥中心的单兵装备系统。通过消防现场的热像图像, 消防员可以方便寻找被困人员和火源, 也可以使消防指挥中心获得消防现场的实时情况, 准确分析救援现场的情况制定消防救援方案。有力提升了消防员火场侦查救援效率, 为保卫人民生命财产安全提供了有效保障。

侦察报告作文第5篇

我是一只小蜜蜂，一生下来，我就和其它的工蜂一起采蜜，做巢。但有很多同伴出去采蜜，没有回来。我要出去采蜜了，我飞过小河，看到了一户人家的田上开了两朵菊花，我飞了下去，采了好多花粉，心想：“今天是个好日子，刚一出门就来了个开门红，可以回家交花粉了!”我向旁边看了一眼，顺口说了一句：“这是哪?家在哪?”我就象无头苍蝇一样，四处乱撞，还好遇上了同巢的同伴，带我回了巢。我为什么会迷路呢?原来现在很多花上打了农药，农药会使我们迷路，农药真是“害蜂不浅”!

青蛙险些死亡

燕子充当替死鬼之二

我飞过田边，看见一只青蛙在哭，我问了一句，他说：“我看到一只死虫子，我刚想吃了它，天上飞下一只燕子，抢先把虫子吃了，我一生气就看着他，他也看着我，不一会，他就全身发抖，又过了一会，他就死了。后来我才知道，人们在田里打了农药，吃了打过农药的虫子才死了。燕子大哥，你真是“舍已为人”呀!”

死鱼事件之三

多光谱偏振成像侦察系统设计实现第6篇

与常规光强度成像探测技术相比,偏振成像侦察技术在识别伪装目标、目标细节特征获取、抑制大气背景噪声和提高目标探测距离等方面具有明显优势。由于受到大气、环境等因素的影响,对恶劣环境下的远距离目标成像中的常规光强度成像方式存在探测距离近、识别伪装效果差、去雾能力弱等不足,难以适应现代战争作战要求,急需研究新的成像侦察技术,以提高恶劣环境下远距离目标的信噪比,加大探测距离,实现对目标的有效侦察。

本文设计的系统主要解决电控变焦、多偏振方向快速准确定位、长焦偏振光学系统设计等关键技术问题,研制多光谱偏振成像侦察系统,应用于远距离目标的侦察。

1 系统组成及工作原理

该系统由微控制器、图像采集、串口通信、图像处理和上位机显示等几部分组成,如图1所示。

本设计以单片机为主控芯片,以PC104平台为上位机,完成电子对焦、调焦、变光圈、数据处理、显示、通信等功能。系统的工作流程如下:首先,在系统开机时设定系统的工作方式;然后,通过操作面板上的变焦、对焦和变光圈的控制按钮,输入给单片机,单片机对变焦电路进行控制。同时,通过通信电路发送曝光时间调整命令至PC104,对曝光量进行调整,通过显示模块显示当前相机状态;当偏振图像符合要求时,通过操作面板上的图像处理和保存功能将采集和处理的数据通过存储电路存储到16 GB的FLASH中。

1.1 PC104模块

PC104嵌入式计算机诞生于20世纪80年代末,1992年被正式接纳为IEEE P996.1标准。它在90 mm×96 mm的规格上集成了PC的大部分功能,一方面继承所有PC资源,另一方面又对普通PC加以改革和重新规划,具有体积小、功耗低、工作温度宽、可靠性高等特点以及系统抗振性强、支持带电拔插、可维护性高、支持后I/O板走线、方便配线、散热性好、电气特性更好等优点,适合嵌入式控制领域,被大量用于车载系统、机载设备、电力控制、医疗仪器、智能交通、通信设备、视频监控、军用电子装备等领域。

1.2 RS 232串口通信标准

RS 232[1,2]由美国电子工业协会(EIA)制定,是目前应用最广泛的异步串行通信标准总线,已成为数据终端设备与计算机和数据通信设备的接口标准。该标准适用于数据传输速率在0～20 Kb/s范围内的通信,是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。其工作电平规定如下:对于数据信号,电平低于-3 V为“1”;电平高于+3 V为“0”;对于控制信号,电平高于+3 V为“有效信号”,电平低于-3 V为“无效信号”。其串行口的9根针脚功能有其固定的定义。实际应用中,只要用RXD,TXD和GND三条数据线即可。

1.3 STC89C52RC

STC89C52RC[2]是一款低功耗、高性能CMOS工艺8位微控制器,携有8K在系统可编程FLASH存储器。与80C51产品指令和引脚完全兼容。使其能为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52RC还含有:256 B RAM、32 b I/O口线、看门狗定时器、2个数据指针、3个16位定时器/计数器、1个6向量2级中断结构、全双工串行口、片内晶振及时钟电路。另外,STC89C52RC可降至0 Hz静态逻辑操作,支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护模式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

1.4 显示模块

显示接口模块采用与PC104接口兼容的SBS提供的Sharp LCD系列平板显示器。从系统集成的角度考虑,平板显示器具有型薄、重量轻、便携性强,同时,还具有低功耗、使用寿命长等优点。

2 硬件系统设计

2.1 主控电路及复位电路

STC89C52RC具有多种封装形式,该系统为便于集成,采用SMT封装形式。STC89C52RC单片机内资源丰富,为解决该系统的设计提供了多种多样的方案设计,该系统占用STC89C52RC的I/O端口以及P1,P2,P3,P4的部分资源。

STC89C52RC的复位方式有上电自动复位和手工复位两种,本系统采用上电自动复位方式[2,3]。

2.2 电平转换通信电路

RS 232是用正负电压来表示逻辑状态,与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接,必须在RS 232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。考虑到数据的双向传递性,本系统采用MAX232芯片,将TTL电平转换成PC104所能识别的电平,再通过一个标准的3针接口与PC104串口连接。外围电路非常简单,只需要5个0.1 μF的电容器[4,5]。

2.3 变焦电路

系统利用四个继电器提供相机的变焦电压。继电器的输入端为LM317输出,其控制端为单片机的I/O,过编码完成对继电器的组合输出,对相机的电机进行操作,完成电子调焦。

LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一,它具有固定式三端稳压电路的最简单形式以及输出电压可调的特点。其主要性能参数如下:输出电压1.25～37 VDC;输出电流5 mA～1.5 A;芯片内部具有过热、过流、短路保护电路。

2.4 键盘电路

键盘电路采用行列式键盘[6,7],具有数字和第二功能键功能,主要是通过单片机进行判断和处理。当系统加电时,处于数字键状态,单片机通过键盘扫描程序,锁定键盘,然后通过串口与PC104进行通信,模拟数字键盘。当按下切换按钮时,键盘处于第二功能状态,通过对变焦、对焦和变光圈的按钮选择,按下左右方向键控制单片机的I/O输出来控制变焦电路,同时与数字按钮通信相同,此时可以通过操作上下箭头实现偏振通道的切换以及数据的处理和保存。

2.5 硬件构成总电路图

系统整体硬件电路包括主控制器电路、通信电路、键盘电路和存储电路这四部分,电路如图2所示。

3 软件系统设计

本系统的软件设计方面包括单片机程序和上位机程序的设计。上位机程序要实现的功能是接收串口指令、偏振图像处理保存、目标识别等。

3.1 单片机程序

单片机程序主要包括主程序、单片机发送接收子程序、键盘扫描子程序[3,8,9]等模块,均采用C语言进行模块化编程。单片机程序流程图如图3所示。

3.2 上位机程序

上位机程序采用Visual C++6.0[10]集成开发环境来编程,利用C语言来编程实现,其流程图如图4所示。

系统操作界面及上位机程序如图5所示。实际应用结果表明,该检测仪具有使用方便、成本低等优点。

4 结语

本系统以微控制器为核心、以PC104为平台,实现了电动变焦、对焦、变光圈和图像处理的功能,搭建了多光谱偏振成像侦察系统,包括:整体架构设计、下位机底层硬件和软件的具体实现、上位机软件设计,较好地达到了预期目的。

摘要：介绍了以STC89C52RC为核心的电动变焦、对焦、变光圈以及以PC104为平台的图像处理多光谱偏振成像侦察系统组成及工作原理,给出了系统软硬件设计方法。实验结果表明,数字量化调焦效果良好,为偏振图像在线命令响应搭建了测试平台。实际应用结果表明,该系统具有使用方便、成本低等优点,具有广阔的应用前景。

关键词：偏振成像,侦察系统,STC89C52,多光谱成像

参考文献

[1]周建春,钱敏,李文石,等.基于单片机和PC串口通信的测温系统[J].通信技术,2011,44(5):157-159.

[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京:电子工业出版社,2009.

[3]马忠梅.单片机的C语言应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.

[4]范红刚,冯成,胡建国,等.数字人体心率检测仪的设计[J].电子工程师,2006,32(7):77-80.

[5]张晓乡.89C51单片机使用教程[M].北京:电子工业出版社,2010.

[6]刘文涛.单片机应用开发实例[M].北京:清华大学出版社,2005.

[7]陈冬梅.PC与单片机串行通信的实现[J].现代电子技术,2010,33(17):63-66.

[8]龚建伟,熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信编程实践[M].北京:电子工业出版社,2004.

[9]李景峰,杨丽娜,潘恒.Visual C++串口通信技术详解[M].北京:机械工业出版社,2010.

消防侦察机器人视觉系统的设计第7篇

随着计算机科学和自动控制技术的发展,越来越多的不同种类的智能机器人出现在生产生活中,消防侦察机器人能够在有毒、易燃、易爆、有辐射的危险环境工作。消防侦察机器人的视觉系统是一个重要的子系统,也越来越受到人们的重视,不但可以准确地确定火灾是否发生,而且可以大致确定火情的方位。在此同时,还可以把现场的视频图像传给远程指挥系统,以便采取得当的措施进一步处理,从而降低人民生命财产的损失。

1 火灾识别原理和算法

1.1 火灾识别原理

消防侦察机器人首先要解决火灾识别问题,应用的是模式识别的基本原理[1]。基于视频图像的火灾识别主要有两个研究分支,一是基于火灾早期烟云的识别,另一个是基于火灾火焰的识别。

烟云识别算法[2]是基于可燃物在燃烧前或阴燃时发出的烟雾所表现出来的一系列特征进行检测的。主要特征表现在:相邻两帧的图像基本上是相似性的,且较稳定;相邻两帧图像的边缘则不稳定;图像相似是在一定区间范围内是变化的;同时,图像中含有火情的部位其灰度比其他部位的灰度要大。

基于火灾火焰的识别算法[3,4]主要根据火灾燃烧时一系列视在特征,如火焰亮度、火焰颜色、闪烁和外形变化。火焰亮度在图像上比背景的灰度要大,这可以剔除很多不是火焰的信息,即使在夜间,普通摄像机也能摄取明显的火光。根据研究,火灾火焰的颜色与温度有关,由焰心到火焰外表其颜色依次为暗红色、红色、橙色、黄色、蓝白色和白色。根据颜色识别基本上可区分出图像中的“火焰”信息和背景噪声。再通过观察,火灾发生时有由小到大的火焰面积变化特性以及火焰轮廓膨胀—收缩边缘抖动的规律变化,再加上基本固定的着火点等综合信息,通过各种判据的综合分析,就能够基本准确地判断火灾是否发生以及火灾在视场内发生的方位和燃烧面积。

1.2 火灾识别算法

视频火灾识别都是基于数字化图像序列的算法处理。设数字化图像序列为{fn(x,y)},其中n为图像序列所在帧数,x,y为图像像素坐标值。算法首先对获取的单帧图像进行二值化处理。用图像帧序列中的当前帧减去前面一帧,得到这两个帧的亮度差。如果亮度差小于某一阈值,原亮度帧中用灰度0～255的值就变成了0和1的逻辑值,即得到所谓的“差分逻辑帧”。算法规则中阈值的选取十分重要。由于火灾场地有变化,白天与黑夜的光强也有区别等因素,所以阈值不能固定。于是采用直方图平滑法求取。设H(rk)为当前帧灰度级出现的概率。利用公式统计图像的直方图,其中,0≤rk≤255,n为图像像素总数,nk为图像中出现rk灰度的像素数。设定一小窗口,用它对直方图作平滑处理,平滑后按从高到低进行扫描,当扫描到第一个波谷点的时候,其值可作为该帧二值化时的阈值。经阈值化后,差分逻辑帧将每一视频帧的静止背景像点就排除了,后续仅须处理数量较少的构成白影的像点。这些白点有火灾信息,也有其他物体形成的白影。这些可以看成是对火灾识别的干扰。为了尽可能的降低误报,可对图像进一步处理,二值化后的图像在增强前,还要对该图像进行膨胀与腐蚀处理,公式为

方案采用“图像分割法”,即先将差分逻辑帧分割成很多同样大小的小块,根据每一个小块中白点数量的多少来判断是否含有火灾火焰。当小块中的白色像素数量的时间平均值达到一定数量时,设定一个阈值,就可作粗略判断。这种方法还没有完全消除一些干扰白斑的影响。干扰白斑通过区域扩张算法可能会成为火灾白影的一部分,造成误报。为了避免干扰白斑判断的失误可以通过颜色聚类法[5],即先对视频图像作分割处理,然后再对相应的颜色区域作差分逻辑帧处理,当然这样分割的代价是计算量比较大。更多的判据和更复杂的算法会提高识别的准确性,但会延长识别的时间。

1.3 算法仿真

在系统方案的研究中,与硬件原理设计同步的是进行火灾算法模型的PC机仿真实现。方案的实验算法是基于Matlab仿真[6]方法构建的。对基于块的图像编码采用8×8像素进行分块。从CCD获取的图像采用BT656格式,数字化后是576×720的图像,要分成72×90块。分块后,算法首先根据视频文件经分解后获得各分帧图像,得到用三基色表示的像素对应的分量值,存储并标识,然后转化为以灰度表示的图像。用图像灰度帧序列中的每一帧减去前面一帧,然后与直方图平滑获取的阈值相减,得到所谓差分帧,输出图像块标识为白块;然后设定一滑动阈值,经膨胀与腐蚀处理后的帧数积累到一定数量,输出绿色图像块;统计累积绿块的帧数达到一定阈值,即可标定含有火焰信息。仿真算法采用直观绘图的方法,对三层判据分别用白、绿、红框形象地表示了每一帧内火灾信息的所在位置。如果继续增加判据(如火焰颜色、尖角等)只须增添其他显示标识即可。实验的原始视频截图如图1所示,算法处理的实验结果如图2所示(原图片为彩色图)。

2 消防侦察机器人视觉系统的实现

2.1 视觉硬件设计

本系统中预设的消防侦察机器人视觉主要功能有现场视频采集、图像传输、火灾识别检测、目标定位、机器人与指挥系统之间能进行各种信息交互(包括火灾报警、视音频传输、各种控制指令的下发等)。要完成这些功能,特别是有关视频方面的处理必须有高速硬件作为保障。系统设计中可以采用让DSP专注于高速的视频图像处理,而把包括命令解释、数据传输控制和输入/输出等控制功能(如摄像机的云镜控制)转移到另一个处理器中,同时也便于机器人其他功能的扩展。因此方案选择了DSP和ARM双核结构[7]模式组建系统硬件。

系统中核心处理器选用了TI公司的TMS320DM642(简称DM642),主频为600 MHz,可以满足数字视频图像处理的需求。外围电路有四通道的视频采集模块TVP5154、视频输出模块SAA7121、同步动态存储器SDRAM、闪存Flash、无线网络适配器等。前端摄像机的选择十分重要,要采用540线以上的高清CCD摄像机。采集的模拟信号经TVP5154解码A/D转换后形成数字码流,送至DM642的VP0或VP1口。数字图像的大量中间数据经EMIF接口传输至SDRAM暂时存储,DSP根据识别算法对这些数据进行处理,得到标识的特征信号,并通过DM642的HPI接口与ARM交换或传输数据。硬件结构如图3所示。

2.2 视觉软件设计

消防侦察机器人的视觉软件主要基于DSP软件的设计。其功能作用主要用于视频的采集、视频流的压缩处理、火灾的识别、本地视频实时显示。从系统结构看,DSP软件是作为算法软件被ARM主程序调用的函数。

系统首先通过DSP寄存器的配置完成TVP5154的功能设置。摄像机图像信息经捕获采样、A/D转换、信息格式转化、信息传输,然后进入DSP芯片的Videoport0,通过EMIF依次存储到SDRAM中。与此同时,DMA在CPU的触发下,独立完成SDRAM中的图像信息和程序代码到L2高速缓存,再到L1的传输,便于CPU对图像数据的算法处理。经CPU处理之后,得到图像信息的标识。在QD-MA控制下图像数据回填至SDRAM。接着,在EDMA控制下把图像数据传到Videoport2,通过SAA7121完成D/A转化和放大等处理,输出到机器人本地视频显示。

采集得到的图像数据另一路是经H.264压缩算法[8]模块至网络传输模块,用户通过IE就可远程监控消防侦察机器人用其周围环境。H.264压缩标准是目前提出的一种较新的编码方法,可以获得较高的压缩比和图像质量。它先将图像分成子图像块,以子图像块作为编码单元。通过帧间预测和运动估计和补偿的方法来消除视频序列中的时域冗余,通过帧内编码对图像快进行变换,量化和熵编码(或者是变长编码),消除图像空间的冗余。图像压缩后,再采用流媒体传输协议(如RTP/RTCP),输出到网络通信。DSP软件流程如图4所示。

3 结束语

基于以上设计,构建了消防侦察机器人的火灾视觉识别系统。首先针对消防侦察机器人视觉方面的主要功能进行了火灾识别算法方面的研究,采用Matlab语言进行了图像仿真并得到了较好的实验效果。接着采用DSP/ARM双核结构系统搭建了消防侦察机器人视觉系统的硬件结构。然后着重将算法移植于DSP软件系统,使其能完成火灾识别、通信报警、视频压缩以及远程监控等功能,从而基本实现了该项目的预定设计要求。后续将改善算法,增加火灾识别的准确性和及时性。另外也探索开发更多的视觉功能(如视觉导航等),从而进一步提高消防侦察机器人的智能性和实用性。

参考文献

[1]边肇祺,张学工.模式识别[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2]周平,姚庆杏,钟取发,等.基于视频的早期烟雾检测[J].光电工程,2008(12):82-87.

[3]许维胜,田长征,方盛明.基于图像视觉特征的火灾自动识别[J].计算机工程,2003,29(18):112-113.

[4]齐怀琴,徐刚,王敏.基于视频图像的森林火灾识别算法研究[J].电视技术,2010,34(9):116-118.

[5]周兵,沈钧毅,彭勤科.一种基于颜色聚类特征的色彩量化算法[J].小型微型计算机系统,2004,25(11):1998-2001.

[6]杨高波,杜青松.MATLAB图像/视频处理应用及实例[M].北京:电子工业出版社,2010.

[7]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(4):44-47.

数据挖掘在情报侦察系统中的应用第8篇

随着通信对抗侦察手段的不断更新、侦察装备水平的不断提高, 获取的侦察数据类型越来越多, 信息量越来越庞大, 如何从这些海量、多源数据中发现并提取隐含的、先前未知的、具有潜在价值的情报信息成为目前通信对抗情报侦察系统急需解决的问题。

数据挖掘 (Data Mining) 是利用现代的人工智能和数据仓库技术, 对海量的数据进行分析处理, 从多源数据中发现并提取隐含的、先前未知的、具有潜在价值的情报信息, 是提高通信对抗情报侦察系统作战效能的有效手段。

1数据挖掘概述

1.1数据挖掘的定义

数据挖掘是一种采用机器学习、运筹学以及统计学等方法从大型数据库或数据仓库中提取出隐藏的预测性信息、从大量数据中发现具有潜在价值的信息、挖掘出数据间潜在的规律和模式的新技术, 是基于数据库或数据仓库的知识发现 (Knowledge Discovery Database, KDD) 的重要组成部分。

1.2数据挖掘的常用方法

目前常用的分析和挖掘方法包括:粗糙集 (Rough Set) 理论、关联规则技术、聚类分析方法、模糊集合论方法、决策树方法和神经网络方法等。

1.2.1 粗糙集理论

粗糙集理论算法由Z.Pawlak在1982年首先提出, 是一种处理含糊和不精确问题的新型数学工具。它使用等价关系形式化地标识分类问题, 将分类与知识的提取和规则的形成联系起来。粗糙集理论的明显优点是除了原始信息外, 无需任何先验知识, 能够客观真实地反映现实情况。

1.2.2 关联规则技术

关联规则技术, 又被形象地称为购物篮分析, 正是在数据挖掘繁荣发展的大背景下产生和发展起来的。它最早由R.Agrawal等人于1993年在文献中提出, 其目的是为了从大量数据中发现项之间有趣的关联和相关联系。

1.2.3 聚类算法

聚类 (Clustering) 是对没有类别标记的物理的或抽象的对象集合按某种准则进行划分的过程, 生成的子集称为簇 (Cluster) , 同一个簇中对象之间的相似度尽可能大, 不同簇中对象之间的相似度尽可能小。在聚类过程中没有任何关于划分的先验知识, 仅依靠事务间的相似性作为划分准则, 属于无监督分类的范畴。

聚类算法大体上分为5大类:划分的方法、层次的方法、基于密度的方法、基于网格的方法和基于模型的方法。

1.3数据挖掘的处理过程

数据挖掘一般包括数据准备、数据预处理、数据挖掘、结果的可视化表达和效果评估等几个阶段。数据挖掘处理过程如图1所示。

设定挖掘目标:理解专业领域与相关先验知识, 定义来自用户观点的KDD过程的目标。

数据准备:根据挖掘目标, 选择数据集或采样数据的子集。

数据预处理:包括数据清除与预处理, 通过选择适当的必要信息建模或清除数据噪声, 确定缺失数据的处理策略以及时序变化信息等。

数据抽取:根据任务目标确定数据的有用特征, 确定数据的不变特征, 采用缩减数据维数或减少数据表示位数等方法对数据进行转换, 将数据存储在数据仓库中。

挖掘方法与参数设置:选择一种数据挖掘方法并设置相应的参数, 例如选择粗糙集数据挖掘算法, 需要确定数据集中最小不变的核属性等;选择关联规则发现算法, 可以设定最低信任度等。

数据挖掘:在特殊的表示形态中对感兴趣的模式进行挖掘, 用户可以通过修正前面的挖掘步骤辅助挖掘。

结果显示:利用图、表等显示方式, 显示已提取模式/模型以及已提取模型的数据等。结果显示涉及的可视化技术包括数据、挖掘过程以及模型的可视化, 根据不同的挖掘目的可以采用不同的可视化方法或多种方法组合运用。

模式评估与知识表示:模式评估对挖掘结果的可用性与合理性进行评估, 结合其他系统知识或新的数据对知识进行强化, 并检查与已有知识的一致性。

2应用数据挖掘的通信对抗情报侦察系统

2.1情报处理的需求

通信对抗情报侦察系统是利用陆、海、空、天多种平台的侦察处理设备对作战区域内的敌方通信辐射信号进行搜索截获、参数测量、测向定位和解调分析, 获取辐射源目标在时域、频域、空域以及调制域特征参数, 通过多源数据的融合处理, 分析辐射源目标的活动情况和电子战斗序列 (EOB) , 形成战场综合电磁态势和目标的威胁等级, 通过情报分发支援通信对抗装备实施电子作战。

通信对抗情报侦察系统的作战对象是作战区域内敌方各类作战平台上的辐射源, 系统的侦察结果具有以下特点:

① 全频段:工作频率覆盖长波到微波, 瞬时工作带宽可达几百兆;

② 全时段:情报侦察系统采用连续侦察、重点控守的方式;

③ 全方位:侦察范围覆盖整个作战区域, 包括陆地、海上、空中和空间的目标;

④ 全信息:侦察结果包括技术特征参数、工作体制、协议类型甚至信息内容。

因此, 为满足通信对抗情报侦察系统态势监视、威胁等级判断和情报支援的需求, 必须能从全频段、全时段、全方位和全信息的海量侦察结果中准确、快速地形成各类情报信息。

2.2系统体系结构

通信对抗情报侦察系统的数据挖掘体系主要由侦察数据库、侦察结果预处理、数据仓库系统、数据挖掘管理器、数据挖掘引擎、知识库、模式评估以及图形用户界面组成。数据挖掘体系结构如图2所示。

侦察数据库存储通信对抗情报侦察系统各类传感器的侦察结果。侦察结果预处理模块对侦察结果实现清理、转换和抽取。数据仓库系统包括数据仓库和数据仓库服务器。数据挖掘管理器和数据挖掘引擎通过数据仓库服务器访问数据仓库。数据挖掘引擎实现各种数据挖掘算法。模式评估调用知识库的知识, 并对挖掘结果进行评估和表示。

2.3通信对抗情报的数据种类

通信对抗情报侦察系统的侦察结果包括外部特征和内涵情报。

外部特征:频率、电平、带宽、通信体制、调制方式、调制参数、出现时间、消失时间、呼号、示向度 (位置) 、速度、航迹、高度、语音特征、频谱特征、多址方式、复用方式和话务量统计等。

内涵情报:通信协议、同步信息、编码方式、情报类别 (传真/邮件、报文、语音等) 、发送方、接收方、发送时间、标题、内容、主题词和加密方式等。

2.4通信对抗情报的数据挖掘

通信对抗情报侦察系统需要从多种平台传感器的侦察数据中识别目标网台、分析敌方电子战斗序列、形成战场电磁态势。

目标网台识别是通信对抗情报分析的基础, 通过侦察的技术特征参数确定目标电台、所属的通信网络以及网络部署和活动规律。综合长期的趋势预测分析和实时侦察信息, 推断敌方电子战斗序列。目标网台的实时活动情况和敌方电子战斗序列的态势和变化分析形成综合战场电磁态势。

通信对抗情报侦察系统的侦察结果包括目标信号的时间维、频率维、空间维以及信息维的各类特征。通过对不同维度的侦察数据的规范化处理和抽取, 形成用于通信对抗情报数据挖掘的数据仓库。

综合运用粗糙集算法、关联规则发现算法以及聚类算法等不同的数据挖掘算法, 对侦察数据的时间、频率、空间和信息的特征和随时间的变化情况进行处理, 利用不同维度的特征数据进行关联分析, 对相同维度的特征数据进行聚类统计, 可以形成实时态势情报、动向情报以及用于目标个体识别的特征情报。应用已知的知识及长期历史数据的评估分析, 可以发现新的知识并对知识的一致性和完备性进行处理。

3结束语

现代战场复杂多变的战场电磁环境下, 通信对抗情报侦察系统需要解决在浩如烟海的侦察数据中发现内在的活动规律, 快速有效地形成电子对抗情报支援信息和态势情报。数据挖掘技术的应用, 将极大地提高通信对抗情报侦察系统的作战能力。

参考文献

[1]陈文伟, 黄金才.数据仓库与数据挖掘[M].北京:人民邮电出版社, 2004.

[2]夏大永, 罗景青, 龚亮亮.情报处理中数据挖掘的应用[J].舰船电子工程, 2004, 24 (6) :22-25.

侦察系统第9篇

近年来, 现代航空技术和隐身技术得到飞速发展。海上预警探测中, 飞机、舰艇、无人机和导弹等主要目标越来越现代化、小型化和隐身化, 加之敌先进干扰技术的综合运用, 使得目标环境日趋复杂, 极大地影响着情报雷达对目标的探测和跟踪, 给有源雷达的搜索、发现和目标识别带来了极大的困难。然而, 信息优势是当前军事斗争中克敌制胜的关键因素[1], 为了有效地利用信息, 使信号侦察在复杂电磁环境下以及目标隐形化的预警探测中发挥重要的作用, 战场的指挥、控制、情报、导航、雷达、遥测遥控、敌我识别和气象等数据信息以及信号都需要进行有效地传输, 由此也为信号侦察在预警探测中发挥重要的作用提供了有利条件[2]。研究信号侦察系统在预警探测中的应用, 可对海上预警探测网络体系的建设提供技术支持, 使海上预警探测体系建设更加完善, 有效保障海军舰艇编队的作战应用。

1海上作战预警探测体系的构成

随着电子信息技术的飞速发展及其在军事系统中的大量应用, 使现代海军已有可能对整个海战场敌我态势有全面、即时的了解, 对己方部队进行实时的指挥与控制。美国海军提出“网络中心战”[3]的概念, 强调战胜敌人的主要因素是能比敌人更快地获得和传递更多的战场信息, 即获得信息优势。近年来, 各国海军综合利用各种电子信息装备和武器系统, 确保自己获取、处理、传输和利用信息, 建设自己的军事信息处理系统 (简称C4KISR系统) 。而预警探测体系通过保障目标源的探测与跟踪成为了C4KISR系统中获取信息优势的关键[4]。预警探测系统是指利用各种基于信息技术的预警手段和方法, 预防来自大气层外的空袭, 监视对国家安全造成威胁的外国军用航天器等的自动化系统, 包括预警探测信息的收集、传递和处理3大环节[5], 主要由雷达、光电和电子侦察等探测装备组成。

雷达是海军舰艇或飞机等作战平台上预警探测体系中必不可少的重要装备, 可用于预警监视、目标指示、武器制导与火控以及导航和空中交通管制等。根据用途其主要分为对空警戒雷达、中近程对空对海搜索雷达、舰载相控阵雷达、舰炮火控雷达、舰载导弹制导雷达及机载预警雷达等。

光电红外探测系统是现代舰艇预警探测体系中的重要组成部分, 目前舰艇上装备的主要光电设备有光电跟踪仪、激光测距仪和目标指示器、红外跟踪仪、红外警戒系统、潜望镜和潜艇光电桅杆等, 主要用于对目标的观察、搜索、捕获、跟踪、识别和测量。在大多数情况下, 光电红外探测设备与雷达配合使用, 作为互相补充的探测手段。

电子战装备主要包括雷达对抗、通信对抗、光电对抗、水声对抗、导航对抗及引信对抗敌我识别对抗等领域, 通常由于使用环境的限制而有各自不同的应用。例如, 海战中, 舰艇主要面临机载导弹和舰舰导弹的威胁, 且舰上空间小, 难以安装大量电子战装备, 舰载电子战系统主要用于舰艇自身的防御, 以干扰导弹的探测系统。故此海军作战舰艇常用舰载电子战装备为雷达对抗装备、光电对抗装备和水声对抗装备。由于电子对抗装备具有一定的电磁探测能力, 也成为舰艇预警探测体系中的一个重要组成部分。

2海上作战预警探测体系面临的主要问题

预警探测系统无论是在战争时期还是在和平时期, 都坚持着全天候昼夜值班状态, 在尽可能远的警戒距离内, 实现对目标的精确定位, 参数测定和目标性质识别, 为军事指挥系统提供更多的预警时间, 以防敌人的突然袭击。优秀的预警探测系统能够做到尽快提供敌方攻击警报, 可以应对和防止敌方的战略空袭, 这对于战略部队的生存至关重要, 预警探测系统的早期预警能力直接影响着战争的走向。

一个多世纪以来, 雷达作为主要的探测和信息获取的手段, 一直随着应用需求的不断更新和无线电技术的进步得到创新发展, 特别是军事应用的需求, 极大地推动了雷达技术的不断突破[6]。从防撞、预警、定位到准确探测和目标识别, 雷达设计师们一直在试图挖掘隐含在回波中的各种目标信息, 随着精确打击的需要, 不仅要求雷达能精确定位目标的空间位置, 更要求雷达能获取目标的特征, 从而为指挥员提供更精确的目标图像, 以便进一步采取相应措施应对, 这也为预警探测系统提出了更高的要求。

现代战争是由存在于陆、海、空、天等空间的系统构成的大系统所进行的体系与体系之间的对抗, 这也预示着预警探测体系将面临各种各样的困难。近年来随着美军隐身飞机频频亮相, 隐身技术已为公众所瞩目, 成为各国在军事高技术竞争中竞相争夺的一张重要“王牌”。隐身技术是改变武器装备等目标的可探测信息特征, 使敌方探测系统不易发现或发现距离缩短的综合性技术。随着隐身理论研究及其应用技术的不断深入和拓展, 以及在现代战争探测防御系统飞速发展的推动下, 隐身技术正在不断地向各类武器系统渗透。隐身技术的应用, 不仅大大提高了军事目标的隐蔽性能, 而且增强了武器的突防和攻击能力。隐身己成为武器装备发展的重要特征, 也是信息化战争的必然趋势。

隐身武器投入使用后, 打破了已形成的攻防平衡态势, 给以雷达为核心的预警探测体系带来了巨大的挑战。隐身技术的飞速发展使得雷达小目标如无人机、隐身目标及巡航导弹等, 具有散射面积小、机动性和续航能力强、可超低空飞行以及威胁程度高等特点, 加之复杂电磁环境及隐身技术常用的突发性通信手段, 这使得预警探测体系中对空情报雷达的探测距离大大减小, 难以可靠、连续地检测目标, 发现难, 跟踪难, 对预警探测系统造成了巨大威胁, 给现代雷达防空系统提出了巨大的挑战, 对作战样式和防御系统建设产生了重大影响。因此, 必须对预警探测系统进行改进与完善, 建立一套行之有效的防空预警探测系统是抗击隐身武器攻击的当务之急。

3侦察技术在预警探测系统中的应用

信号侦察是通信对抗的基础与前奏, 旨在运用灵敏度很高的无线电接收设备, 侦听敌方的无线电信号, 查明其技术参数 (主要是工作频率和发射功率) 和信号特征 ( 主要是信号传输体制和调制方式) ;运用无线电测向设备测定其位置, 为对它实施通信干扰和实体摧毁提供依据。由于复杂电磁环境及隐身技术常用的突发性通信手段对于预警探测系统有着较大的影响, 而相应的信号侦察技术很好地解决了此问题。

当前体系对抗的需求对通信对抗系统提出了极为复杂苛刻的要求。从侦察效率出发, 要求速度快, 能够对复杂环境中的各类信号开展高概率截获和侦测;从侦察平台出发, 要求达到通用化、模块化、标准化, 以适合机载、舰载等多种安装平台要求;从特殊需求出发, 要考虑直扩、跳频和猝发信号的侦察;从对网络侦察出发, 要考虑复杂的数学运算;从情报侦察和支援侦察出发, 对速度、内容要求各有不同;从发展的角度出发, 要求具有升级能力, 保证对新信号的适应性;从网络中心战和综合一体化的要求出发, 要求接口、总线、数据传输协议相互兼容, 可以互联互通。信号侦察的主要功能为:

1具有通信信号频谱的全频段或分频段显示功能, 能完成对目标信号的实时监视和自动搜索;

2能够依靠人工和自动的手段实现对通信信号调制体制识别, 并具有对信号的调制参数 (包括调制系数、信号带宽、载频及码速率等) 的测量功能, 建立辐射源目标特征库;

3能够根据信号的识别结果, 实时或离线完成信号的解调, 获取情报内涵信息;

4能够对通信信号进行宽带或窄带测向, 具有交汇定位功能和目标态势显示功能。

从以上对信号侦察的功能和性能要求的分析可以看出, 信号侦察在海上作战预警探测体系建设中可以发挥独到的作用。由于海上作战不同于地面作战, 发生在远离陆岸的海区, 交战双方的指挥、控制、协同配合和情报传输只能靠唯一的手段———无线电通信来完成。特别是隐身武器为了达到精确的打击目的, 必须依靠实时的、连续的通信组织和引导, 即便是自身实行无线电静默, 也要通过无线电通信实现全程的指挥和控制。因此, 充分利用信号侦察探测手段, 对敌方通信实施长期和临战相结合的搜索、识别、监视、测试、记录、分析和处理, 不仅可以掌握敌方通信系统的组织特点, 活动规律和技术性能等, 且可对其兵力活动情况实施监视, 了解其军事动向, 获得大量战略、战役和战术情报, 并可根据侦察的通信信号及早获取敌方隐身武器的攻击态势信息, 从而弥补预警探测体系的缺陷, 这对于控制海上和空中电磁环境及战场主动权有着重要意义。

对于连续的信号侦察检测可以综合考虑频率、带宽和场强等多种信息, 得到初步的信号参数列表, 在后处理上强化对信号的波形、参数的分析建库和匹配识别能力, 通过对电磁背景、民用目标以及低威胁等级目标、状态稳定已知未变的信号进行筛除, 净化信号环境, 解决信号多的问题;通过对信号波形、信号参数与样本库的匹配识别, 在一定程度上实现对目标的识别, 其主要检测流程如图1所示。

算法1通过对M帧FFT幅度谱的统计分析, 实现对持续信号的检测。检测步骤如下:

1计算每帧数据的FFT, FFT结果取模后输出瞬时幅度谱, FFT点数可设;

2一路瞬时幅度谱送入最大保持模块, 计算瞬时最大保持谱;

3一路瞬时幅度谱送入滑动平均模块, 输出平均谱, 平均次数L可设;

4当达到平均次数后, 最小保持模块记录平均谱最小值, 输出最小保持平均谱;

5瞬时最大保持谱与最小保持平均谱差分运算后输出差分谱, 当统计帧数超过M时, 累积模块将差分累积谱送至峰值融合信号搜索模块, 此时差分累积谱中只存在突发信号;

6信号搜索模块基于峰值融合策略完成信号搜索, 计算搜索到的每个信号的中心频率、带宽与信噪比;由于是基于差分谱完成的信号搜索, 因此, 搜索到的信号能量反映的既是信噪比;

7每完成一帧数据的计算, 帧计数器加1, 当统计帧数超过M时, 重置帧计数器、最大保持模块与累积模块。

4侦察技术在预警探测系统中的应用

在复杂电磁环境下, 监测频段内信号密集、种类繁多, 通联规律不定, 持续时间不一, 且高速跳频、猝发等新体制通信信号越来越广泛的应用等都给预警探测体系带来了困难。

隐身技术常用的突发性通信通过信息压缩、短时发送来降低被截获的概率, 增加截获的难度, 而且不易冒充和欺骗。其优点是在窄带带宽下也能发送大量的数据, 通信时间短, 隐蔽性好。突发信号最显著的特点就是通信时间短, 一次通信时间一般在100 ~ 600 ms左右, 且目前已出现持续时间50 ms的猝发信号, 并且信号出现时刻是随机的, 如何捕获、分析突发信号一直以来都是通信信号检测工作中的难点, 这也直接关系到预警探测体系的性能。宽带内对于突发信号进行检测, 流程如图2所示。

算法2通过对M帧FFT幅度谱的统计分析, 实现对突发信号的检测。具体算法步骤如下:

1计算每帧数据的FFT, FFT结果取模后输出瞬时幅度谱, FFT点数可设;

2一路瞬时幅度谱送入最大保持模块, 计算瞬时最大保持谱;

3一路瞬时幅度谱送入滑动平均模块, 输出平均谱, 平均次数L可设;

4当达到平均次数后, 最小保持模块记录平均谱最小值, 输出最小保持平均谱;

7每完成一帧数据的计算, 帧计数器加1, 当统计帧数超过M时, 重置帧计数器、最大保持模块与累积模块。

5信号侦察在海战预警系统中的几点建议

现代战争表明, 精确制导技术的发展使精确摧毁目标成为可能, 但它是以及时发现和跟踪监视目标为前提的, 只有对情报进行快速处理, 以及对目标进行快速发现与识别, 才能做到快速决策、快速反应和有效打击, 才能赢得最终的胜利, 如果没有强大的预警探测系统, 再先进的武器、再强大的作战力量也难以赢得作战胜利[7]。因此, 及时、连续高概率的发现低空/隐身目标, 是对其进行正确识别和稳定跟踪的前提, 继而分配火力, 以迅速、准确、突然、猛烈的火力抗击, 杀伤目标, 从而完成防空任务。

以美国为首的发达国家, 纷纷以网络和信息栅格作为信号感知、信号处理、信息传输、信息交换和信息获取的平台, 从而保证在网络中心战概念下“从传感器到射手”等先进战略战术思想的实现, 因此, 在作战实践中通信装备的使用是必不可少的, 甚至是使用的更多更全面, 这就为通信侦察在海上作战预警探测体系的建设中发挥重要作用提供了可能[8]。

由此提出以下3点建议:

1加强信号侦察系统的建设。尽可能在作战舰艇上配装信号侦察系统, 通过预警探测系统的集成改造, 把信号侦察融入整个海上预警探测体系之中, 发挥信号侦察对敌方攻击武器指挥、控制信号的发现、识别和早期探测的优势, 为预警探测系统提供早期预警信息。

2进行多平台信号侦察系统组网应用系统的建设。通过多平台交汇定位功能, 可尽早确定敌方攻击武器的位置信息。同时, 充分发挥数据链信息系统功能, 实现信号侦察系统信息共享, 从而扩大海上预警探测范围, 缩短海上预警探测时间[9], 为防御武器预警抗击提供宝贵的时间。

3注重通信信号数据库的建设。制定通信信号特征描述规范, 研究确定通信信号识别参数, 加强平时外军通信信号侦收、储存、识别和分析工作, 特别是加强对潜在敌方导弹制导、控制数据链信号的侦察和分析, 掌握其信号特征, 努力从信号识别向信号指纹识别过渡, 从而为战时快速、高效的发现、识别及跟踪敌方攻击武器奠定技术基础[10]。

6结束语

预警探测系统是一个庞大的系统工程, 常规的探测方法已难以适应隐身技术给攻击武器带来的发展, 而指挥控制的通信需求及装备的信息化建设却为信号侦察在预警探测中发挥作用提供了极大的发展空间和良好的发展机遇, 一体化开发建设对预警探测系统的发展会有很大的促进作用。

参考文献

[1]电子战技术与应用—通信对抗篇编写组.电子战技术与应用—通信对抗篇[M].北京:电子工业出版社, 2005.

[2]詹毅.通信侦察技术未来发展方向探讨[J].通信对抗, 2007 (1) :48-54.

[3]赵辉, 严晓芳.美军天基信息系统与网络中心站[J].航天制造技术, 2010 (3) :11-16.

[4]黄挺松, 李长军.美军预警探测系统组成概述[J].中国科技信息, 2010 (17) :32-35.

[5]冯毅.战略预警探测系统[J].信息站论坛, 2004 (3) :87-101.

[6]匡兴华.高技术武器装备与应用[M].北京:解放军出版社, 2011.

[7]任江河, 李文明, 郭继伟.我国战略预警系统建设急需解决的几个问题[C]∥军事电子信息学术会议论文集 (下册) , 2012:746-749.

[8]王鸿飞.低空超低空隐身目标预警探测体系建设浅析[C]∥军事电子信息学术会议论文集 (下册) , 2012:767-770.

[9]郎淞茗, 洪劲松, 王秉中.一种可应用于电磁隐身目标探测的新方法[C]∥全国微波毫米波会议论文集 (下册) , 2011:1 783-1 785.

说说抵近侦察那些事儿第10篇

几乎天天发生

对美、日的上述举动，我们不必大惊小怪，因为长期以来，此类针对我国的侦察几乎天天都在发生。

抵近侦察有狭义、广义之分。狭义的抵近侦察，是指“为保证侦察效果，秘密接近敌阵地或重要目标进行的侦察”（引自《军语》）。广义的抵近侦察，按照笔者的理解，除了上述战争状态下的近距离侦察行动之外，还包括和平状态下一国在另一国领空、领海以外的安全空域对对方进行的侦察，自然也包括历史上某些占据装备技术优势的国家使用先进的飞行器深入别国领空进行的侦察，以及通过间谍、奸细对对方重要战略目标和军事设施等进行的就近侦察等。抵近侦查最常见的方式是使用侦察机作空中侦察，有时也使用水面舰艇或潜艇进行水面、水下侦察，主要是监控被侦察方的重要军事目标或军事部署，监听雷达和通信设备的电子信号，获取电子情报数据等。最近十几年，对我国进行抵近侦察最频繁的，就是美国和日本。

美国空军空战司令部最近公布了一批2010年作战记录相关文件，其中相当部分是关于美军侦察机对我国执行侦察任务的详细记录。这些文件显示，美军的RC-135U敌方雷达阵地锁定侦察机于2010年6月至10月部署到太平洋。在数月时间里，RC-135U飞行34架次，其中18次是沿着中国的东海方向飞行，代号“钻石哨兵”；3次是在南海上空飞行，代号“索菲尔哨兵”；8次是在中日之间的海域上空飞行，代号“切尼哨兵”。这些文件还显示，美军的RC-135S弹道导弹发射侦察机于2010年6月23日至7月16日部署到印度洋的迪戈加西亚空军基地，执行对我国导弹发射的侦察行动。同年11月2日至7日，12月27日至29日，它又被部署到日本的嘉手纳空军基地，执行对我国火箭试射的侦察行动。此外，美军在太平洋地区还常年部署着不同架数的U-2改进型侦察机、RC-135V/W战略侦察机和RQ-4“全球鹰”无人战略侦察机，这些侦察机主要用于对我国的军事侦察。

同美军相比，日本军方近年来对我国的抵近侦察明显加大了频度，每年超过500多架次，频度之密甚至超过美国。

充满火药味的“U-2”飞机事件

抵近侦察广泛地存在于世界上各个地区。在很长一段历史时期里，美国对苏联的抵近侦察远甚于对华侦察，这当然是由历史上苏联在美国全球战略中的突出地位决定的。

冷战期间，美苏之间的抵近侦察有时充满浓烈的火药味，比较有名的是1960年的“U-2”飞机事件。1960年5月1日，恰逢苏联例行的五一节军事检阅，美国的一架U-2飞机在苏联上空被击落，飞行员鲍尔斯被活捉。在这之前，当时的美国总统艾森豪威尔曾得到过保证：由于U-2飞机内部设有自动爆炸装置，一旦跌落，将在空中焚毁或在地面撞毁，进行间谍活动的证据将不复存在。因此，艾森豪威尔批准国家航空与宇宙航行局发表了一个声明，说它的一架气象侦察飞机失踪了。针对美国方面的谎言，5月5日，赫鲁晓夫在最高苏维埃会议上发表声明，宣布打下了一架深入苏联领空的美国侦察飞机。5月6日，赫鲁晓夫在同一个场合逐一驳斥了美国人就U-2飞机所编造的种种说法，他引用被活捉的U-2飞机飞行员鲍尔斯的口供材料，讲述了U-2飞机的飞行路线，列举了从飞机残骇中发现的种种特务装备，并出示了相关的照片资料。这起事件直接导致了此后不久的巴黎最高级会议泡汤。这年5月16日，美、苏、英、法四国首脑齐聚巴黎爱丽舍宫，在众目睽睽之下，赫鲁晓夫和艾森豪威尔各执一词，一个坚决要求道歉，另一个则拒不道歉。结果可想而知，赫鲁晓夫第二天拂袖而去，最高级会议不欢而散。

这次会议之后，一直到苏联解体前，美国始终没有放松对苏联的军事侦察。苏联解体后，美俄关系经历了重大调整，美国逐渐将侦察的重心转移到我国。期间，《开放天空条约》的签署和生效，也使得美俄间的相互侦察发生重要变化。

与“开放天空”密切相关

“开放天空”与抵近侦察密切相关。“开放天空”最早是由艾森豪威尔提出的。1955年7月21日下午，在美、苏、英、法四国首脑出席的日内瓦高级会议上，艾森豪威尔抛出了“开放天空”的建议，其要点是：美国和苏联应该“彼此提供一份从我们两国的这一头到那一头的全面的军事设施蓝图”，“下一步”则是彼此在自己国土内“为对方国家进行空中摄影提供方便”。艾森豪威尔宣称，做到了这一点，两国就能“让全世界相信我们正在为防止相互之间发生大规模的突然袭击而努力，由此减少战争危险并和缓紧张局势”。这个建议在当天下午曾获得短暂的喝彩，英国首相安东尼·艾登和法国总理埃德加·富尔发言表示极力赞成，苏联部长会议主席布尔加宁也随声附和。但是休会期间，在喝鸡尾酒的休息室里，赫鲁晓夫告诉艾森豪威尔，他不同意布尔加宁的意见，认为“开放天空”的主意“只不过是针对苏联的一个赤裸裸的间谍阴谋”。赫鲁晓夫的判断完全符合当时的实情：首先，由于对苏联的直接威胁不是来自美国本土而是来自美国在欧洲和中东星罗棋布的军事基地，美国可以很容易地派飞机到苏联上空侦察，而苏联则不具备此条件。另外，在远距离探测器方面，美国在当时处于优势，相互“开放天空”实质上只片面地有利于美国探测苏联虚实。因此，就当时的历史情境而言，开放天空的建议注定了只是空想。

不过，世事弄人。几十年前完全不可能的事情，几十年后或许会成为现实。1992年，欧洲安全与合作组织27个成员国在赫尔辛基签署《开放天空条约》。条约规定，签约国之间可以对对方领土进行非武装方式的空中侦察，以增强军事透明度，避免由于猜忌而造成的紧张。2001年5月26日，俄罗斯批准了这个条约。在所有签约国的议会陆续批准后，该条约从2002年1月1日开始生效，现在已有35个签约国。据报道，自条约生效后，签约国之间已成功地进行了1000次侦察飞行。其中，美俄双方相互进行了近10次侦察活动，而且双方的侦察机也都进入了对方最敏感的战略腹地。

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存在“擦枪走火”的危险

抵近侦察虽然经常发生、且分布广泛，但也不可对其掉以轻心，因为它的确攸关国家安全。侦察本身就是一种带有防范乃至敌对性质的军事行动，和平状态下的抵近侦察虽然远算不上是战争行为，但有谁喜欢别人天天在自己家门口东张西望呢？况且，抵近侦察还隐藏着种种不确定的风险。

以美、日在此次中俄海上联合演习中的抵近侦察行动为例，一方面，美日的抵近侦察行动使得中俄在军演中可以加入部分电子对抗的内容，从而更贴近实战；另一方面也存在“擦枪走火”的危险。一般来说，演习方在演习区域遇到抵近侦察的飞机，演习一方的飞机将起飞，通常是双机或者四机抵达入侵飞机附近，然后上下左右夹击，采用近距离伴飞方式使其脱离演习区域。如果对方不予理睬，演习方飞机将在保障安全的情况下，在对方抵近飞机的上方或下方采取高速飞行方式进行警示。如对方仍不离开演习区域，演习方飞机就可以发射曳光弹或者信号弹再次警示。在进行了上述警告之后，如果抵近飞机仍置若罔闻，演习方可将其击落。问题是，实际的侦察与反侦察的对抗行动更为复杂，往往超出这种规定程序所包含的种种情况。双方的飞机有可能因距离太近发生碰撞，侦察方的飞机在进入对方防空区域后也可能被对方隐蔽的防空火力击落。

因抵近侦察而引发国家间关系危机的事件也是有的，如前文提到的1960年的“U-2”飞机事件，国人记忆犹新的则是2001年发生的中美撞机事件。2001年4月1日8时36分，美国一架EP-3军用电子侦察机向我海南岛三亚外海抵近侦察，驻海南陵水机场的我海军航空兵某部飞行员王伟和赵宇奉命起飞，对美国侦察机进行跟踪监视。9时07分，美国的EP-3侦察机突然大动作转向，撞压我方飞机，美机左翼外侧螺旋桨将王伟驾驶的飞机垂直尾翼打成碎片，接着，美机机头又撞上了王伟飞机的尾部，致使我方飞机坠毁，飞行员王伟牺牲。

13年前的撞机事件曾一度严重影响中美两国、两军的关系，我国也多次严正要求美国停止对我抵近侦察，但美国仍然我行我素。美国绝不放弃对华抵近侦察，自然有自己的战略盘算。因此，相对于抵近侦察这件事本身，我们更应认清其背后透出的那些更深层次的战略含义。

国家间关系性质的一个信号

就战略层面而言，抵近侦察其实是透露国家间关系性质的一个信号。美国骨子里是一个霸权国家，对外奉行的也是霸权政策。斯诺登事件说明，美国对其盟友和伙伴国也不那么信任。但抵近侦察这种举动与“棱镜门”透出的不信任感相比，其反映的则是性质完全不同的另一类国家间关系——防范、遏制乃至敌视。对此，我们理当有清醒的认识。

美国对中国的侦察飞行从1951年1月开始，可谓由来已久。早年的侦察也并非像今天这般有所顾忌，而是利用自己在装备上的高技术优势大摇大摆地深入我国腹地、在我国领空肆无忌惮地飞行。面对美机的嚣张气焰，新中国开国的那一代领袖的回答干脆利落：把它打下来！据不完全统计，从1951年到1969年年底，我军共击落侵入我领空的美蒋侦察机95架，击伤200架。尤其值得一提的是，在存在技术代差的那个年代，我们击落了5架当时号称世界上最先进的美国U-2高空侦察机。

1972年尼克松访华之后，美国从其全球战略出发，在我国上空的侦察飞行差不多中断了20年。但冷战后，美国重新恢复了对我国的抵近侦察。近十多年来，随着中国国力的不断上升，美国此类侦察大有愈演愈烈之势。其中缘由自不难理解。奥巴马上台后，在延续其前任小布什政府“遏制加接触”的对华政策基础上，更是高调提出“重返亚太”，大张旗鼓地推行“亚太再平衡”战略。所谓的“亚太再平衡”战略，奥巴马在今年4月23日访问日本前接受《读卖新闻》书面专访时作了“夫子自道”。他说：“在我的指挥下，美国将在亚太地区与日本这样的同盟国紧密合作，再次发挥主导作用”。其矛头所向，不言而喻。

还是今年4月份，美国国防部长哈格尔在三天访华期间以及来华之前，多次公开重申，美方“欢迎一个和平、稳定、繁荣和负责任的中国的崛起”，美国的“亚太再平衡”战略不是为了遏制中国。这些话听起来自然很是悦耳动听，但中国有句老话，叫“做比说重要”。联系美方近年来在我国周边进行的抵近侦察等实际举动，其“良苦用心”大概连傻子都看得明白！

基于第一视角便携式无人侦察机系统第11篇

关键词：模型飞机,第一视角,便携式

随着国民经济的不断发展,无人机已逐渐进入公众视野。不可否认,无人机的应用提高了工作效率,改变了一些行业的生产方式,甚至有专家预言无人机会带来新的革命。

在无人机普遍发展的大环境下,项目组成员提出了“基于第一视角便携式无人侦察机系统”的设想,并进行了实践。本系统能够实现快速拆装飞行器,整套设备能放置在便携式容器中(长宽高之和不超过1600mm)。飞行器操纵简单,借助由飞行器摄像头采集,实时传输到地面站的视频信号,飞手进行第一视角飞行,能完成侦查任务且不需要云台手,导航手协助。飞行器采用模块化设计,容易修补,制作成本低。

1 飞行器的设计

1.1 飞行器总体布局及设计参数

1.1.1 翼型与机翼平面形状的选择。

根据项目要求我们需要飞行器携带图传设备和摄像头进行第一视角侦查飞行任务,因此飞行器需要一定的载重能力,其次由于要进行视频图像的传输,要求飞行器在飞行过程中有较强的稳定性。

第一步确定翼型,综合考虑由于飞行器的载重与稳定性我们选择了在航空工业上赫赫有名的CLARK Y翼型,这类翼型的飞行器最大的特点是有较大的载重能力并且在飞行中的稳定性很好,但是缺点就是飞行阻力较大,考虑我们的飞行器在飞行过程中相对速度较慢其带来的阻力较小,影响不大。(如图1)

矩形机翼的剖面形状沿展向保持不变,这种平面形状在气动上不是最好,因为它的翼尖部分对升力贡献较小,没有承担飞行器的重量载荷。但矩形翼具有制作简单,计算机软件模拟准确高等特点。并且,本项目飞行器在相对低速的环境下运行。通过查阅文献得知,低速情况下矩形机翼与梯形机翼性能相似,遂采用矩形机翼。

1.1.2设计参数(如表1)

1.2 XFLR5计算机软件模拟

1.2.1翼型空气动力学分析。为了验证CLARK-Y型翼是否适用于我们的飞行器,我们对它进行空动力学分析。首先计算雷诺数。雷诺数———空气中运动的物体受到空气的黏性力和惯性力的比,简单解释就是空气分子运动中有质量由速度,遇到物体就会对物体有力产生。主要参考规律,飞机越大雷诺数越大,受到黏性力的成分越少。

雷诺数=(流体密度/粘滞系数)*速度*长度

带入常数与相关标准值进一步得到简缩公式:

雷诺数=68459*速度*长度

银川本地海拔约为1100米,空气密度较标准值较小(约为标准值的76%),且地处西北内陆,空气湿度(粘度)较小,这些数据难以监控与测量。但是由简缩公式易知此两项变量对于最终结果的影响在可接受范围内,故可使用此公式。预设飞行器的飞行速度在15M/s,算得雷诺数为22000。

我们选用的CLARK-Y型翼在机翼迎角约达到20度时,升力系数有骤降的趋势,但此时的升阻比仍约30,且俯仰力矩系数曲线的梯度为负值,不易产生失速。所以我们选择的翼型具有失速范围宽,升力大等特点。(如图2、图3)

输入相关参数,经过软件模拟,机翼的迎角范围理论上可达到-10°到30°,符合载机的工作范围。机翼翼尖产生的湍流对机翼整体的影响较小,符合设计要求。机翼各部分受力在预期的范围内,制作材料的刚性可以满足预设条件。(如图4)

综上,我们可以在飞行器上采用CLARK-Y型翼。

1.2.2 平垂尾的选择。

水平尾翼和机翼的功能恰恰相反,它是用来产生负升力的,它起的作用是抬头力矩,以达到飞机配平的目的。水平尾翼的面积应为机翼面积的20-25%。我们选定22%,计算后得出水平尾翼的面积为61490平方毫米。同时要注意,水平尾翼的宽度约等于0.7个机翼的弦长。在低速条件下垂直尾翼是用来保证飞机的纵向稳定性的。垂直尾翼面积越大,纵向稳定性越好。垂直尾翼面积占机翼的10%。通过计算,垂直尾翼面积约为21511平方毫米。

1.2.3 便携式设计。

在设计时我们将原本1300mm的机翼设计为三段式。暨中翼段640mm和两个对称的外翼段330mm,而机翼的链接我们用合页将中翼段和外翼段链接,用弹片将其固定。同时,项目组创新的采用了伸缩式机身尾杆。将碳纤维方杆与雨伞的卡扣结构相结合,增强了垂尾的抗扭曲性能,而且这样我们就可以最大程度的减小了飞行器所占用的空间,达到便携式的目的。(如图5)

1.3 飞行器电子设备的选择

1.3.1 飞行器动力系统的选择。

对于电动机的选择,项目组本着节约的原则,选择了Sunnysky公司生产的2216,KV1250型号的电机,即定子直径为22mm,定子厚度为16m,轴径3.17mm。根据电动机的选择,选用APC 1047螺旋桨。经过测试此螺旋桨与电机搭配时的拉力可达到1300g左右。(如图6)

1.3.2 舵机等设备的选择。

根据电机用户手册的电流值,选择电子调速器为SKYWALKER,40A。但是后期电调发热严重,为了安全考虑,选择了SKYWALKER,50A电子调速器作为代替。由于飞行中副翼,升降舵受力较大,且对旋转角度要求比较精准,所以采用了扭矩较大的金属齿数字舵机。选择了若干EMAX,ES08AII型舵机控制舵面。电池组采用格氏2600mah,25C,锂离子聚合物电池。

2 图传设备的研究

2.1 图传设备的选择

常规的图传包括5.8GHZ图传、2.4GHZ图传、1.2GHZ图传这三种图传,但是现在越来越多的人在使用2.4GHZ的遥控设备,它会与2.4GHZ图传产生干扰会使得图传回传视频图像干扰和遥控设备遥控距离的缩减,而我们所用到遥控设备正好是2.4GHZ所以起初没有考虑2.4GHZ图传设备。我们现有图传设备如下:

设备1:Aomway5.8GHZ图传功率1000mwh

设备2:DJI大疆5.8GHZ图传功率200mwh

设备3:Aomway1.2GHZ图传功率200mwh

我们将这三种设备进行了一次较为科学完善的实验,通过实验发现通常应用的图传设备能不能满足我们是项目要求。(如图7)

此外,通过实时观测发现,这三款图传的延迟都很高大约在2S左右,考虑到飞行器的飞行速度约为15m/s左右,这大约两秒的误差足以造成不可挽回的事故。为了选择真正适合的图传设备,项目组的目光投向了2.4GHZ图传设备。为了少走弯路,项目组将图传直接定位在高清数字图传,最终选定了一款理论传输距离达2km,支持1080p高清数字图传的设备。接下来,项目组对于图传与遥控器的干扰问题进行探究。(如图8、图9)

查阅了大量资料,我们了解到2.4G图传与遥控器设备的严重干扰是小概率事件的,通过实际测试发现,遥控器与图传的干扰确实存在,但是在总计102架次飞行中,严重干扰的情况没有出现。传输图像的清晰度符合第一视角飞行要求。最终我们选择了DJI lightbridge数字图传作为图传设备。

2.2 OSD模块的应用

应用OSD模块后,可将GPS信号、运动传感器等信号叠加显示在显示屏幕上。这样,飞手在屏幕上看到的不仅仅是传回来的高清图像,还有实时显示的航向,倾角等飞行数据,便于飞手对飞行器姿态进行判断与调整。(如图10)

以下是该OSD模块的基本参数:

(1)OSD模块大小:47*26*8毫米;(2)模块重量:20克(含GPS模块);(3)工作电压:7~16.8V(支持3S 4S电池);(4)工作电流:小于100毫安(12V);(5)双路电压检测范围:0~16.8V/0~30V

我们将飞行器动力电源引出一根供电线连接在OSD模块的电源端,实现对OSD模块和GPS模块的供电。并实现实时数据传输。

2.3 总装与第一视角飞行实验

总装时采用舱壁与设备软连接的方式,采用泡沫塑料模具填充,可起到保护减震等作用。总装后试飞成功。后续试验中飞行器出现了大角度转弯失速的状况。根据项目组的推测以及相关数据的支持下,我们调整了副翼的角度,解决了问题。在经过了反复的实验与调整,飞行器最终可以完成预期的目标。

为了更好地检验本项目的成果,“基于第一视角便携式无人侦察机系统”项目组成员与航模队成员进行整编,组成两组队伍,组成两个任务组,应用项目的相关成果,参加2015年度“中国国际飞行器设计挑战赛”。夺得一等奖,二等奖各一项。

参考文献

[1]张炜,苏建民,张亚锋.模型飞机的翼型与机翼[M].航空工业出版社,2007.

[2]谭楚雄.模型飞机调整原理[M].航空工业出版社,2010.