基于DSP的红外多元探测器信息处理技术
|
摘要
针对某型采用红外多元探测器进行目标探测的红外制导导弹系统，本文深入、系统地分析和研究了红外多元探测器的工作原理，并从数字信号处理器(DSP)实现的角度，着重开展了有关利用数字信息处理技术进行目标的位置偏差解算算法以及提高此型导弹的抗干扰能力方法的研究。
本论文主要成果和创新性工作如下：
1、针对红外多元探测器的工作原理和结构特点，结合红外制导导弹系统的结构、原理，提出了利用红外多元探测器提供的信息解算目标位置并形成相应控制指令的方法。
2、通过对某型红外制导导弹信息处理的硬件和软件需求分析，提出利用TI公司的TMS320C2000系列数字信号处理器实现此型红外导弹信息处理电路的设计方法，该方法突破了基于模拟电路和普通单片机无法同时满足高精度、高速度以及小型化的限制，在此基础上进行了可行性论证。
3、详细地给出了信息处理电路的硬件选型、接口设计、软件编制和硬件设计方法并对软件和硬件进行了调试，并对调试结果进行了分析。结果表明，该信息处理电路能准确、快速地实现红外多元探测器系统的各项要求。
4、针对红外多元探测器系统的特点，通过分析各种红外干扰源的工作原理，以及干扰源和目标在光谱特性、形状大小和运动特性等方面存在差异，提出了几种提高此型红外导弹抗干扰性能的算法。
5、最后，在Visual c++实现的基础上，针对红外多元探测器的工作原理以及抗干扰算法，进行了软件上的动态演示和仿真。
In this paper, we focused on the application research of the multiple element detector, which is used some type of infrared guidance missile. In view of the Digital Signal Processor, the theoretical study, the scheme for application and the simulation research of this infrared guidance system is studied in detail.
The main contributions are showing as follows:
1 Based on the theory and specialty of four-element and infrared guidance system, a new method of calculating the relative location of the target and forming the instruction for the infrared missile to tracing the target is proposed in this thesis.
2 By analyzing the requirements of hardware and software , a new way of designing the infrared missile control computer is brought out, grounded on the TMS320C2000 in stead of ordinary single chip microcomputer .
3 The design principle and scheme, the choice of hardware, the program of software and the connection of module are given in detail.
4 Some methods of improve the infrared guidance missile's probability of against infrared decoy using the four element detection system are proposed, after analyzing the specialty of some kinds of infrared jamming .
5 Finally, the demonstration and simulation of the multiple element detector system are realized on the basis of Visual C++. The result shows that the design of hardware and software can realize the demands of the infrared guidance missile system by high precision and high speed simultaneously.
本论文主要成果和创新性工作如下：
1、针对红外多元探测器的工作原理和结构特点，结合红外制导导弹系统的结构、原理，提出了利用红外多元探测器提供的信息解算目标位置并形成相应控制指令的方法。
2、通过对某型红外制导导弹信息处理的硬件和软件需求分析，提出利用TI公司的TMS320C2000系列数字信号处理器实现此型红外导弹信息处理电路的设计方法，该方法突破了基于模拟电路和普通单片机无法同时满足高精度、高速度以及小型化的限制，在此基础上进行了可行性论证。
3、详细地给出了信息处理电路的硬件选型、接口设计、软件编制和硬件设计方法并对软件和硬件进行了调试，并对调试结果进行了分析。结果表明，该信息处理电路能准确、快速地实现红外多元探测器系统的各项要求。
4、针对红外多元探测器系统的特点，通过分析各种红外干扰源的工作原理，以及干扰源和目标在光谱特性、形状大小和运动特性等方面存在差异，提出了几种提高此型红外导弹抗干扰性能的算法。
5、最后，在Visual c++实现的基础上，针对红外多元探测器的工作原理以及抗干扰算法，进行了软件上的动态演示和仿真。
In this paper, we focused on the application research of the multiple element detector, which is used some type of infrared guidance missile. In view of the Digital Signal Processor, the theoretical study, the scheme for application and the simulation research of this infrared guidance system is studied in detail.
The main contributions are showing as follows:
1 Based on the theory and specialty of four-element and infrared guidance system, a new method of calculating the relative location of the target and forming the instruction for the infrared missile to tracing the target is proposed in this thesis.
2 By analyzing the requirements of hardware and software , a new way of designing the infrared missile control computer is brought out, grounded on the TMS320C2000 in stead of ordinary single chip microcomputer .
3 The design principle and scheme, the choice of hardware, the program of software and the connection of module are given in detail.
4 Some methods of improve the infrared guidance missile's probability of against infrared decoy using the four element detection system are proposed, after analyzing the specialty of some kinds of infrared jamming .
5 Finally, the demonstration and simulation of the multiple element detector system are realized on the basis of Visual C++. The result shows that the design of hardware and software can realize the demands of the infrared guidance missile system by high precision and high speed simultaneously.
引文
[1] 岳敏 编著：《红外线导引系统原理》，西北工业大学出版社，1995年7月
[2] 杨宜禾，岳敏 编著：《红外系统》，国防工业出版社，1985年
[3] 周凤岐 编著：《导弹制导系统原理》，西北工业大学，1997年
[4] 陈佳实 编著：《导弹制导和控制系统的分析和设计》，宇航出版社，1984年
[5] 陈玻若 编著：《红外系统》，国防工业出版社，1988年
[6] 郭迪忠 编著：《红外电子技术》，国防工业出版社，1986年
[7] 华克强，丁放等 译：《导弹控制系统》，国防工业出版社
[8] 《红外系统设计基础》，华中工学院，1984年6月
[9] 《便携式红外寻的防空导弹设计》，宇航出版社，1995年
[10] 李勇，黄静萍，魏江，黄遵熹 编著：《单片机原理、接口及应用》，西北工业大学出版社，1995年6月
[11] 张雄伟，曹铁勇 编著：《DSP芯片的原理与开发应用》，电子工业出版社，2000年
[12] 苏涛，蔺丽华等 编著：《DSP实用技术》西安电子科技大学出版社，2002年
[13] 宁改娣，杨拴科 编著：《DSP控制器原理及应用》，科学出版社，2002年
[14] 钱能 编著：《c++程序设计》，清华大学出版社，1999年
[15] 张弘，赵保军，毛二可等，“复杂背景下红外点目标的检测”，红外与激光工程，Vol．30，No．2，Apr．2001
[16] 李斌，黎明，范东启等，“红外点源导引头的分类及工作原理简析”，红外技术，Vol．22，No．3，May．2000
[17] 付伟，“红外干扰弹技术的发展现状”，红外技术，Vol．22，No．6，Nov，2000
[18] 付伟，“红外有源干扰机作用机理分析”，红外技术，Vol．22，No．4，July．2000
[19] 杜少军，陆启生，“红外双色探测研究”，红外技术，Vol．22，No．2，May．2000
[20] 蒋耀庭，孙晓明，“红外诱饵技术的现状与发展”，红外技术，Vol．23，
No．5，Sep．2000
[21] 汪朝群，“红外诱饵对红外制导导弹的干扰特性及仿真”，红外与激光工程，Vol．30，No．4，Aug．2001
[22] 刘真南，金伟其，“基于四元红外探测系统的仿真信号源—目标探测信号的模拟”，光学技术，Vol．26，No．4，May．2000
[23] 汪涛，樊详，“双色导引头的光电对抗与双色干扰诱饵”，红外与激光工程，Vol．28，No．2，1999
[24] 于松书，李伟仁，“四元正交探测器抗红外干扰方法的研究”，红外技术，Vol．24，No．2，May．2002
[25] 汪朝群，“红外寻的精确制导系统仿真及其评估方法的探讨”，航天控制，Vol．4，1996
[26] 宋柳平，孙仲康，沈振康，“红外制导系统中的点目标检测技术”，电子学报，Vol．22，No．1，Jan．2002
[27] 彭喜东，苏敬，“被动红外探测器的原理与技术”，工科物理，Vol．2，1994
[28] 艾俐，“国外红外探测器的发展及其在制导武器中的应用”，红外技术，Vol．18，No．3，May．1996
[29] 周伯勋，“红外技术在空空导弹中的应用现状及发展趋势”，红外技术，Vol．18，No．5，Jan．1996
[30] 恽小华，“空空导弹的发展趋势和我们的对策”，电子科技导报，Spr．1997
[31] 王志敏，“红外探测器组件的结构”，红外与激光工程，Vol．26，No．1，Feb．1996
[32] “红外探测器技术的新趋势”，红外与激光技术，No．4，1994
[33] 李忠辉，李军，李辉等，“红外精确制导技术的现状及发展趋势”，长春光学精密机械学院学报，Vol．23，No．4，Dec．2001
[34] 何启予，“红外导引技术的发展与新趋势”，红外与激光工程，Vol．25，No．3，Jun．1996
[35] 王茜倩，刘敬海，林幼娜，“多元探测器在玫瑰扫描红外亚成像系统中的应用”，光学技术，Vol．28，No．2，Mar．2002
[36] 琼月，“DSP技术的应用和发展”，电子产品世界，May．2002
[37] 韩客松，“复杂背景下红外点目标检测的预处理”，系统工程与电子技术，Vol．22，No．1，2000
[2] 杨宜禾，岳敏 编著：《红外系统》，国防工业出版社，1985年
[3] 周凤岐 编著：《导弹制导系统原理》，西北工业大学，1997年
[4] 陈佳实 编著：《导弹制导和控制系统的分析和设计》，宇航出版社，1984年
[5] 陈玻若 编著：《红外系统》，国防工业出版社，1988年
[6] 郭迪忠 编著：《红外电子技术》，国防工业出版社，1986年
[7] 华克强，丁放等 译：《导弹控制系统》，国防工业出版社
[8] 《红外系统设计基础》，华中工学院，1984年6月
[9] 《便携式红外寻的防空导弹设计》，宇航出版社，1995年
[10] 李勇，黄静萍，魏江，黄遵熹 编著：《单片机原理、接口及应用》，西北工业大学出版社，1995年6月
[11] 张雄伟，曹铁勇 编著：《DSP芯片的原理与开发应用》，电子工业出版社，2000年
[12] 苏涛，蔺丽华等 编著：《DSP实用技术》西安电子科技大学出版社，2002年
[13] 宁改娣，杨拴科 编著：《DSP控制器原理及应用》，科学出版社，2002年
[14] 钱能 编著：《c++程序设计》，清华大学出版社，1999年
[15] 张弘，赵保军，毛二可等，“复杂背景下红外点目标的检测”，红外与激光工程，Vol．30，No．2，Apr．2001
[16] 李斌，黎明，范东启等，“红外点源导引头的分类及工作原理简析”，红外技术，Vol．22，No．3，May．2000
[17] 付伟，“红外干扰弹技术的发展现状”，红外技术，Vol．22，No．6，Nov，2000
[18] 付伟，“红外有源干扰机作用机理分析”，红外技术，Vol．22，No．4，July．2000
[19] 杜少军，陆启生，“红外双色探测研究”，红外技术，Vol．22，No．2，May．2000
[20] 蒋耀庭，孙晓明，“红外诱饵技术的现状与发展”，红外技术，Vol．23，
No．5，Sep．2000
[21] 汪朝群，“红外诱饵对红外制导导弹的干扰特性及仿真”，红外与激光工程，Vol．30，No．4，Aug．2001
[22] 刘真南，金伟其，“基于四元红外探测系统的仿真信号源—目标探测信号的模拟”，光学技术，Vol．26，No．4，May．2000
[23] 汪涛，樊详，“双色导引头的光电对抗与双色干扰诱饵”，红外与激光工程，Vol．28，No．2，1999
[24] 于松书，李伟仁，“四元正交探测器抗红外干扰方法的研究”，红外技术，Vol．24，No．2，May．2002
[25] 汪朝群，“红外寻的精确制导系统仿真及其评估方法的探讨”，航天控制，Vol．4，1996
[26] 宋柳平，孙仲康，沈振康，“红外制导系统中的点目标检测技术”，电子学报，Vol．22，No．1，Jan．2002
[27] 彭喜东，苏敬，“被动红外探测器的原理与技术”，工科物理，Vol．2，1994
[28] 艾俐，“国外红外探测器的发展及其在制导武器中的应用”，红外技术，Vol．18，No．3，May．1996
[29] 周伯勋，“红外技术在空空导弹中的应用现状及发展趋势”，红外技术，Vol．18，No．5，Jan．1996
[30] 恽小华，“空空导弹的发展趋势和我们的对策”，电子科技导报，Spr．1997
[31] 王志敏，“红外探测器组件的结构”，红外与激光工程，Vol．26，No．1，Feb．1996
[32] “红外探测器技术的新趋势”，红外与激光技术，No．4，1994
[33] 李忠辉，李军，李辉等，“红外精确制导技术的现状及发展趋势”，长春光学精密机械学院学报，Vol．23，No．4，Dec．2001
[34] 何启予，“红外导引技术的发展与新趋势”，红外与激光工程，Vol．25，No．3，Jun．1996
[35] 王茜倩，刘敬海，林幼娜，“多元探测器在玫瑰扫描红外亚成像系统中的应用”，光学技术，Vol．28，No．2，Mar．2002
[36] 琼月，“DSP技术的应用和发展”，电子产品世界，May．2002
[37] 韩客松，“复杂背景下红外点目标检测的预处理”，系统工程与电子技术，Vol．22，No．1，2000