一种小型的智能地面警卫系统的研究
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摘要
本文介绍了一种新型的智能地面警卫系统(SIGGS)，从理论和原理上对小型智能地面警卫系统作了系统性的研究。首先简要地阐明了系统的总体结构组成、工作原理和运作过程；然后对系统涉及到的某些关键技术部分作了理论上的探讨。
对于地面传感器子系统，根据国内外无人值守地面传感器的发展情况，提出了地面传感器的选取原则和要求，并优先选用地震动传感器；对于信号传输子系统，提出了采用扩展频谱通信方法来实现传感器与控制中心的通信；对于发射子系统，分析了发射装置的功能和特性要求，并提出了总体结构的设计思路和要求；对于控制子系统，首先列举并比较了多种信号处理的方法为提取特征以识别目标作好了准备工作，而后提出了采用传感器单元阵列网络布设的方法来实现目标的精确定位，并分析建立了打击目标的自动瞄准模型，还对执行机构的控制进行了分析；最后对这种新型地面警卫系统的若干部分作了计算机仿真。
该系统作为地雷武器的替代品，很有实用意义。
In this paper, a new ground guard system is put forward. The author has made a systemic study and research theoretically. The whole construction, the working principles and the conduct process of the system are summarized. And some key technologies in this new guard system are analysed.
As for the system of ground sensor, in terms of the domestic and overseas developing status in ground sensors, the author puts forward the demands and rules which can be the reference to select the types of ground sensors, and the seismic sensor is the superior one;As for the microseismic signals communicating system, by means of spread spectrum communication the communication between the seismic sensors and the control center can be realized;As for the launching system, the demands in function and characteristic are analyzed and the designing idea and method of the whole construction are introduced;As for the control system, in order to recognise the objects, the author introduces and compares a few DSP methods in which the various features are extracted.And then, to localize the objects accurately, the author puts forward the array techniques for Unattended Ground Sensors(UGS),and the automated aiming model is established, and the control to the performing part is analysed; In the end, some simulation in c
omputer is performed and concluded.
So this system is practically useful, as a replacement of mine.
对于地面传感器子系统，根据国内外无人值守地面传感器的发展情况，提出了地面传感器的选取原则和要求，并优先选用地震动传感器；对于信号传输子系统，提出了采用扩展频谱通信方法来实现传感器与控制中心的通信；对于发射子系统，分析了发射装置的功能和特性要求，并提出了总体结构的设计思路和要求；对于控制子系统，首先列举并比较了多种信号处理的方法为提取特征以识别目标作好了准备工作，而后提出了采用传感器单元阵列网络布设的方法来实现目标的精确定位，并分析建立了打击目标的自动瞄准模型，还对执行机构的控制进行了分析；最后对这种新型地面警卫系统的若干部分作了计算机仿真。
该系统作为地雷武器的替代品，很有实用意义。
In this paper, a new ground guard system is put forward. The author has made a systemic study and research theoretically. The whole construction, the working principles and the conduct process of the system are summarized. And some key technologies in this new guard system are analysed.
As for the system of ground sensor, in terms of the domestic and overseas developing status in ground sensors, the author puts forward the demands and rules which can be the reference to select the types of ground sensors, and the seismic sensor is the superior one;As for the microseismic signals communicating system, by means of spread spectrum communication the communication between the seismic sensors and the control center can be realized;As for the launching system, the demands in function and characteristic are analyzed and the designing idea and method of the whole construction are introduced;As for the control system, in order to recognise the objects, the author introduces and compares a few DSP methods in which the various features are extracted.And then, to localize the objects accurately, the author puts forward the array techniques for Unattended Ground Sensors(UGS),and the automated aiming model is established, and the control to the performing part is analysed; In the end, some simulation in c
omputer is performed and concluded.
So this system is practically useful, as a replacement of mine.
引文
1 王靖君，赫信君．火炮概论．第1版．北京：兵器工业出版社，1992．7
2 聂伟荣．多传感器探测与控制网络技术——地面运动目标震动信号探测与识别[博士论文]．南京：南京理工大学，2001．7
3 张建祥，肖昱，谷雅慧．地面传感器的探测原理．现代物理知识，10卷4期
4 侯尧．地震动信号的特征提取与目标识别[硕士论文]．南京：南京理工大学，2001．3
5 聂伟荣，朱继南．运动目标地震动信号的时频特征分析．南京：南京理工大学学报，Vol．26 No 5．2002．10
6 张涛，张相炎．一种小型智能地面防御系统的研究．咸阳：火炮发射与控制学报，2003年第3期
7 侯尧．地震动信号的特征提取与目标识别[硕士论文]．南京：南京理工大学，2000．12
8 樊昌信．通信原理．第一版．国防工业出版社．1984
9 查光明，熊贤柞．扩频通信．第1版．西安：西安电子科技大学出版社，1990．12
10 杨亦春．反直升智能雷弹声复合引信技术——时延估计、目标定位和识别及系统设计．[博士学位论文]．南京：南京理工大学，2000
11 张贤达．现代信号处理．第一版．北京：清华大学出版社，1995．5
12 吴湘淇．信号、系统与信号处理(修订本，上、下)．第一版．北京：电子工业出版社，1996．8
13 高丙坤 袁静等．直接序列扩频通信系统误码率的仿真分析．大庆：大庆石油学院学报，2002年26卷第2期40～42
14 包伟华，刘军民等．无线扩频通信在小型集散型控制系统中的应用．自动化仪表，2002年第23卷第7期42～45
15 白木，周洁．扩频通信的原理、工作方式、特点和应用．电力系统通信．2002年第23卷第4期36～39
16 姜建国，曹建中等．信号与系统分析基础．北京：清华大学出版社，1994年2月
17 宋黎明，杜志伟．DSP器件在电机控制中的应用．林业机械与木工设备，2001
18 张雄伟，曹铁勇．DSP芯片的原理与开发应用．北京：电子工业出版社，2000
19 Gerard E. Sleefe etc. The application of Unattended Ground Sensors to Stationary targets. SPIE .3081:21-41
20 Richard A. Gramann etc. Vehicle and Personnel detection using seismic sensors .SPIE .3577:74-85
21 Fred E .Followill etc. Advanced Array Techniques for Unattended Ground Sensor Applications .SPIE . 3081:266-280
22 Barnes, Jr.,etc. Seismic apparatus for discrimination between track-type vehicles and wheel-type vehicles. United States Patent .4158832.1979
23 申雪峰，朱根才．Windows平台上实现射频仿真系统的实时界面演示．南京：南京航空航天大学学报，1998年第30卷第1期111～116
24 孙圣杰，杜育宽．利用单片机控制步进电机提高精度的研究．信息技术，2002年第10期
25 刘金琨．先进PID控制及其MATLAB仿真．第一版．北京：电子工业出版社．2003年1月
26 陶永华．新型PID控制及其应用．第二版．北京：机械工业出版社．2002年11月
27 纪宗南．单片机系统中的PID控制算法和程序设计．北京：计算机应用，1989年第1期
28 赵晶．电路设计与制版Prote199高级应用．第一版．北京：人民邮电出版社．2000年11月
29 童诗白．模拟电子技术基础．合订本第一版．北京：人民教育出版社．1982年12月
30 黄继昌，徐巧鱼，张海贵，郭继忠，傅润何．传感器工作原理及应用实例．北京：人民邮电出版社．1998
31 张福学．现代实用传感器电路．第1版．北京：中国计量出版社，1997
32 何友 王国宏等．多传感器信息融合及应用。北京：电子工业出版社，2000
33 徐爱钧，彭秀华．单片机高级语言C51 Windows环境编程与应用．第1版．北京：电子工业出版社，2001年7月
34 杨俊华．仿真软件在电工电子学中的应用．南京：电子工程师，2001年第27卷第5期32～33，57
35 杨会成．炮射分布式传感器系统中信息发送与接收的研究[硕士论文]．南京：南京理工大学，2000
36 钱林方．火炮弹道学．第1版．南京：南京理工大学，1996年5月
37 帕特．安纳德，斯龙伯格著，王艳清，孙锋，朱群雄等译．MATLAB 5手册．第1版．北京：机械工业出版社，2000年5月
38 刘敏，魏玲．MATLAB通信仿真与应用．第1版．北京：国防工业出版社．2001
39 王立宁，乐光新，詹菲．MATLAB与通信仿真．第1版．北京：人民邮电出版社，2000年1月
40 Ireena A. Erteza etc. Case Study : Unattended Ground Sensor Phenomenology and Signal Processing .SPIE .3081:88-98
41 徐爱钧，彭秀华．单片机高级语言C51应用程序设计．第1版．北京：电子工业出版社，1998
42 张友德．飞利浦80C51系列单片机原理与应用技术手册．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，1992
43 马忠梅，籍顺心，张凯，马岩．单片机的C语言应用程序设计．第1版．北京：北京航空航天大学，1999年1月
44 李建平．小波分析及信号处理理论、应用及软件实现．重庆：重庆出版社，1997
45 徐佩霞，孙功宪．小波分析及应用实例．合肥：中国科技大学出版社，1996
46 刘忠贵、邸双亮．小波分析及其应用．西安：西安电子科技大学出版社，1992
47 张河，王小峰．小波算法及其应用．电子科技大学出版社，1995
48 张佩瑶等．小波包信号提取算法及其在故障诊断中的应用．大连：大连理工大学学报，1997，37(1)：67～72
49 施善昌．自动识别技术原理与应用．第1版．北京：人民邮电出版社，1989
50 赵玉霞．多传感器监视系统的目标识别[硕士学位论文]．南京：南京理工大学，1999
51 沈军民，朱若谷，郭斌．用C51实现模糊PID控制的软件设计．自动化与仪表，2002(3)，12～13
52 黄晓林．用单片机实现的数字PID控制器．冶金自动化，第14卷第2期，1990年3月
53 李德胜，黄操军，藤田博之．MOS霍尔传感器阵列．电子测量与仪器学报，第15卷第1期，2001年3月，6～10
54 蒋齐密，郑小年，陈吉红，周济．电感场传感器阵列测试技术．机械与电子，1998(2)，28～29
55 陈吉红，蒋齐密，李作清．基于感应磁场的传感器阵列测试技术中的分析计算．电子测量与仪器学报，第13卷第1期，1999年3月，19～23，18
56 刘伟．关于模糊PID控制器的应用设计．沈阳：沈阳工业大学学报，第25卷第2期，2003年4月，115～117
57 肖宏峰，梁丰，谭冠政．一种新的模糊PID控制器的优化及其仿真研究．计算机仿真，第20卷第4期，2003年4月，32～35
58 王岗，杨青，王尚勇．模糊PID算法在车用数字调速器中的实现．柴油机，2003(2)，26～29
2 聂伟荣．多传感器探测与控制网络技术——地面运动目标震动信号探测与识别[博士论文]．南京：南京理工大学，2001．7
3 张建祥，肖昱，谷雅慧．地面传感器的探测原理．现代物理知识，10卷4期
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6 张涛，张相炎．一种小型智能地面防御系统的研究．咸阳：火炮发射与控制学报，2003年第3期
7 侯尧．地震动信号的特征提取与目标识别[硕士论文]．南京：南京理工大学，2000．12
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12 吴湘淇．信号、系统与信号处理(修订本，上、下)．第一版．北京：电子工业出版社，1996．8
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14 包伟华，刘军民等．无线扩频通信在小型集散型控制系统中的应用．自动化仪表，2002年第23卷第7期42～45
15 白木，周洁．扩频通信的原理、工作方式、特点和应用．电力系统通信．2002年第23卷第4期36～39
16 姜建国，曹建中等．信号与系统分析基础．北京：清华大学出版社，1994年2月
17 宋黎明，杜志伟．DSP器件在电机控制中的应用．林业机械与木工设备，2001
18 张雄伟，曹铁勇．DSP芯片的原理与开发应用．北京：电子工业出版社，2000
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20 Richard A. Gramann etc. Vehicle and Personnel detection using seismic sensors .SPIE .3577:74-85
21 Fred E .Followill etc. Advanced Array Techniques for Unattended Ground Sensor Applications .SPIE . 3081:266-280
22 Barnes, Jr.,etc. Seismic apparatus for discrimination between track-type vehicles and wheel-type vehicles. United States Patent .4158832.1979
23 申雪峰，朱根才．Windows平台上实现射频仿真系统的实时界面演示．南京：南京航空航天大学学报，1998年第30卷第1期111～116
24 孙圣杰，杜育宽．利用单片机控制步进电机提高精度的研究．信息技术，2002年第10期
25 刘金琨．先进PID控制及其MATLAB仿真．第一版．北京：电子工业出版社．2003年1月
26 陶永华．新型PID控制及其应用．第二版．北京：机械工业出版社．2002年11月
27 纪宗南．单片机系统中的PID控制算法和程序设计．北京：计算机应用，1989年第1期
28 赵晶．电路设计与制版Prote199高级应用．第一版．北京：人民邮电出版社．2000年11月
29 童诗白．模拟电子技术基础．合订本第一版．北京：人民教育出版社．1982年12月
30 黄继昌，徐巧鱼，张海贵，郭继忠，傅润何．传感器工作原理及应用实例．北京：人民邮电出版社．1998
31 张福学．现代实用传感器电路．第1版．北京：中国计量出版社，1997
32 何友 王国宏等．多传感器信息融合及应用。北京：电子工业出版社，2000
33 徐爱钧，彭秀华．单片机高级语言C51 Windows环境编程与应用．第1版．北京：电子工业出版社，2001年7月
34 杨俊华．仿真软件在电工电子学中的应用．南京：电子工程师，2001年第27卷第5期32～33，57
35 杨会成．炮射分布式传感器系统中信息发送与接收的研究[硕士论文]．南京：南京理工大学，2000
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37 帕特．安纳德，斯龙伯格著，王艳清，孙锋，朱群雄等译．MATLAB 5手册．第1版．北京：机械工业出版社，2000年5月
38 刘敏，魏玲．MATLAB通信仿真与应用．第1版．北京：国防工业出版社．2001
39 王立宁，乐光新，詹菲．MATLAB与通信仿真．第1版．北京：人民邮电出版社，2000年1月
40 Ireena A. Erteza etc. Case Study : Unattended Ground Sensor Phenomenology and Signal Processing .SPIE .3081:88-98
41 徐爱钧，彭秀华．单片机高级语言C51应用程序设计．第1版．北京：电子工业出版社，1998
42 张友德．飞利浦80C51系列单片机原理与应用技术手册．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，1992
43 马忠梅，籍顺心，张凯，马岩．单片机的C语言应用程序设计．第1版．北京：北京航空航天大学，1999年1月
44 李建平．小波分析及信号处理理论、应用及软件实现．重庆：重庆出版社，1997
45 徐佩霞，孙功宪．小波分析及应用实例．合肥：中国科技大学出版社，1996
46 刘忠贵、邸双亮．小波分析及其应用．西安：西安电子科技大学出版社，1992
47 张河，王小峰．小波算法及其应用．电子科技大学出版社，1995
48 张佩瑶等．小波包信号提取算法及其在故障诊断中的应用．大连：大连理工大学学报，1997，37(1)：67～72
49 施善昌．自动识别技术原理与应用．第1版．北京：人民邮电出版社，1989
50 赵玉霞．多传感器监视系统的目标识别[硕士学位论文]．南京：南京理工大学，1999
51 沈军民，朱若谷，郭斌．用C51实现模糊PID控制的软件设计．自动化与仪表，2002(3)，12～13
52 黄晓林．用单片机实现的数字PID控制器．冶金自动化，第14卷第2期，1990年3月
53 李德胜，黄操军，藤田博之．MOS霍尔传感器阵列．电子测量与仪器学报，第15卷第1期，2001年3月，6～10
54 蒋齐密，郑小年，陈吉红，周济．电感场传感器阵列测试技术．机械与电子，1998(2)，28～29
55 陈吉红，蒋齐密，李作清．基于感应磁场的传感器阵列测试技术中的分析计算．电子测量与仪器学报，第13卷第1期，1999年3月，19～23，18
56 刘伟．关于模糊PID控制器的应用设计．沈阳：沈阳工业大学学报，第25卷第2期，2003年4月，115～117
57 肖宏峰，梁丰，谭冠政．一种新的模糊PID控制器的优化及其仿真研究．计算机仿真，第20卷第4期，2003年4月，32～35
58 王岗，杨青，王尚勇．模糊PID算法在车用数字调速器中的实现．柴油机，2003(2)，26～29