弹载黑匣子落点定位技术研究
发布时间：2021-08-03 13:09
弹载黑匣子作为弹丸飞行参数的重要记录设备,在推动远程精确打击武器的发展过程中起着重要作用,因此,如何快速准确地回收弹载黑匣子非常关键。目前,由于远程武器的射程范围大、靶场多为荒芜地区等原因,造成不能快速有效的定位弹载黑匣子落点,从而耽误研发进程。基于以上研发背景,本文在对比了当今主流的定位技术与通信技术各自的优缺点后,提出了基于卫星定位技术与北斗短报文/短消息移动通信技术的弹载黑匣子落点定位与回收方案,并设计实现了一款弹载黑匣子回收辅助系统（后文中简称回收系统）,以配合地面人员快速准确回收黑匣子。首先,本文根据弹载应用环境和实际功能需求,对涉及到的定位技术、通信技术一一进行对比分析,确定了融合卫星定位、北斗短报文通信和短消息移动通信的落点定位技术;其次,通过对卫星定位原理、无线通信机理的分析,提出了以FPGA为主控芯片、以卫星定位为定位信息来源、以北斗短报文与短消息为通信手段的回收系统机载部分的实现方案;再者,根据具体功能分析,对系统工作模式的切换进行详细阐述,并针对数据捕获、处理和编帧部分的软件逻辑进行了详细的程序设计;同时,对回收系统的部分关键器件进行了芯片选型,并分模块的进行了相...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GPS卫星星座分布图
中北大学学位论文4年党中央、国务院和中央军委正式启动北斗一号系统工程建设，预计2020年前后，北斗三号系统将全面建成，北斗可全天候、24小时待命，为全球北斗用户时刻提供优质的导航、定位与授时服务[22]。BDS的建立虽晚于其他卫星导航系统，但其发展之快、性能提升之快均另世界惊叹。现目前，BDS的服务区域为全球，定位精度可达水平10m、高程10m，在亚太地区，北斗定位精度甚至远超GPS，可达到水平5m、高程5m，测速精度可达/2.0sm；授时精度约20ns[23,24]，。如今，BDS早已成为了全球卫星事业中不可或缺的重要组成[25]。如图1-2所示，北斗共35颗卫星，其中8颗卫星轨道高度为35786km，分别为5颗Orbit)EarthtionaryGEO(Geosta和3颗IGSO（OrbitSatellitenousGeosynchroInclined）卫星；而其余27颗卫星平均分布在三个高度为21528km的轨道上，被称为MediumMEOOrbitEarth）（卫星，倾角55o[26]。图1-2BDS卫星星座分布图Figure1-2BDSsatelliteconstellationmap但卫星定位对场地的要求较高，需保证使用地点空旷无遮挡，且没有大的无线电干扰，同时，天气状况有时也会影响搜星效果。因此，卫星定位更多时候适用于户外且没有遮蔽的空旷场地。2）声波定位技术：声波定位技术，是指利用不同接收设备接收到同一声源传来的声波的存在时间差
中北大学学位论文7体都会向外辐射红外线，所以红外线的远程测量就目前而言是较难实现的，其定位多应用于室内。图1-3电磁光谱Figure1-3Electromagneticspectrum5）近距离定位技术：无论是FI-WI、蓝牙，再或者是ZigBee，均属于短距离无线电传输，该特性也决定了其只能用作近距离定位，定位原理与基站定位类似，但只适用于电磁环境良好的情况下，目前常与卫星定位配合，在无法完成卫星定位的室内完成精准定位。目前常见的应用领域有：智能扫地机器人等室内智能定位设备。6）雷达定位技术：雷达（英文Radar的英译结果）定位，指通过雷达发出电磁波，然后再接收目标反射回的电磁波，可以探测到目标与雷达在一定范围内的相对位置的定位法。雷达最早出现在第一次世界大战，发展到现到现在已经百年了，技术也相当成熟了。目前雷达在军事上的应用非常广泛，包括搜寻跟踪雷达、火控雷达、二次雷达等。现如今，已研制出探测范围可达到几千公里的雷达，美国现役雷达中最先进的雷达即为海上巨眼SBX-1雷达，其探测距离可达6000km；而沃罗涅日导弹预警雷达也是俄罗斯目前最先进的现役雷达之一，同时也是全球功率最大的雷达，探测距离可达7000km[31]；另外，据中国发布的量子雷达小样机可知道，中国正在研制的大型量子预警雷达，采用前沿量子技术，
【参考文献】：
期刊论文
[1]高动态卫星链路多普勒频移特性分析[J]. 黄爱军,代红. 电讯技术. 2020(03)
[2]国外海岸警戒雷达现状与发展趋势[J]. 鉴福升,李洁,李迅,罗军,赵东伟. 电讯技术. 2020(02)
[3]全球卫星导航系统发展现状与趋势[J]. 刘健,曹冲. 导航定位学报. 2020(01)
[4]星舆科技吕韶清：以北斗技术赋能万物互联[J]. 李慧. 科技与金融. 2020(Z1)
[5]Positioning performance analysis on combined GPS/BDS precise point positioning[J]. Jing Xiong,Fei Han. Geodesy and Geodynamics. 2020(01)
[6]基于激光导航的灭火机器人定位系统设计[J]. 乔俊福,郭晋秦,李永伟. 激光杂志. 2019(12)
[7]基于北斗短报文的远程图像通信系统设计[J]. 李志炜,傅军,刘李欢,韩洪祥. 导航定位与授时. 2019(06)
[8]基于弹载测控系统的便捷无线交互设计[J]. 高诗尧,李杰,胡陈君,许廷金,敬正尧. 中国测试. 2019(10)
[9]防空雷达应用现状及未来发展趋势[J]. 汤明硕. 中国设备工程. 2019(20)
[10]北斗卫星导航系统在海事领域的应用研究[J]. 宋强. 中国海事. 2019(10)
博士论文
[1]超强激光产生的超热电子在微纳结构靶中的输运研究[D]. 李博原.中国工程物理研究院 2017
硕士论文
[1]基于坐标变换算法的车辆三维定位研究[D]. 焦雨琪.南京邮电大学 2019
[2]基于矢量跟踪的GNSS/INS深组合关键技术研究[D]. 李明玉.中国运载火箭技术研究院 2019
[3]基于FPGA的小型记录仪设计[D]. 曹雅楠.中北大学 2019
[4]基于深度学习的垃圾短信智能识别算法研究[D]. 李洋.北京工业大学 2019
[5]基于TMS320C6748的弹载组合导航系统硬件平台设计与实现[D]. 许廷金.中北大学 2019
[6]基于北斗短报文和落点预测的定位信标机的设计与实现[D]. 史谦.中北大学 2018
[7]弹载存储器落点定位装置的设计与实现[D]. 张勇.中北大学 2016
[8]北斗导航模块性能测试软件的研究与开发[D]. 毛锐.山东大学 2016
[9]IMT系统对北斗卫星导航系统的干扰研究[D]. 肖雷.北京邮电大学 2016
[10]基于BC5蓝牙模块的多媒体音箱音频部分设计[D]. 郑菲.大连理工大学 2014
本文编号：3319677
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
GPS卫星星座分布图
中北大学学位论文4年党中央、国务院和中央军委正式启动北斗一号系统工程建设，预计2020年前后，北斗三号系统将全面建成，北斗可全天候、24小时待命，为全球北斗用户时刻提供优质的导航、定位与授时服务[22]。BDS的建立虽晚于其他卫星导航系统，但其发展之快、性能提升之快均另世界惊叹。现目前，BDS的服务区域为全球，定位精度可达水平10m、高程10m，在亚太地区，北斗定位精度甚至远超GPS，可达到水平5m、高程5m，测速精度可达/2.0sm；授时精度约20ns[23,24]，。如今，BDS早已成为了全球卫星事业中不可或缺的重要组成[25]。如图1-2所示，北斗共35颗卫星，其中8颗卫星轨道高度为35786km，分别为5颗Orbit)EarthtionaryGEO(Geosta和3颗IGSO（OrbitSatellitenousGeosynchroInclined）卫星；而其余27颗卫星平均分布在三个高度为21528km的轨道上，被称为MediumMEOOrbitEarth）（卫星，倾角55o[26]。图1-2BDS卫星星座分布图Figure1-2BDSsatelliteconstellationmap但卫星定位对场地的要求较高，需保证使用地点空旷无遮挡，且没有大的无线电干扰，同时，天气状况有时也会影响搜星效果。因此，卫星定位更多时候适用于户外且没有遮蔽的空旷场地。2）声波定位技术：声波定位技术，是指利用不同接收设备接收到同一声源传来的声波的存在时间差
中北大学学位论文7体都会向外辐射红外线，所以红外线的远程测量就目前而言是较难实现的，其定位多应用于室内。图1-3电磁光谱Figure1-3Electromagneticspectrum5）近距离定位技术：无论是FI-WI、蓝牙，再或者是ZigBee，均属于短距离无线电传输，该特性也决定了其只能用作近距离定位，定位原理与基站定位类似，但只适用于电磁环境良好的情况下，目前常与卫星定位配合，在无法完成卫星定位的室内完成精准定位。目前常见的应用领域有：智能扫地机器人等室内智能定位设备。6）雷达定位技术：雷达（英文Radar的英译结果）定位，指通过雷达发出电磁波，然后再接收目标反射回的电磁波，可以探测到目标与雷达在一定范围内的相对位置的定位法。雷达最早出现在第一次世界大战，发展到现到现在已经百年了，技术也相当成熟了。目前雷达在军事上的应用非常广泛，包括搜寻跟踪雷达、火控雷达、二次雷达等。现如今，已研制出探测范围可达到几千公里的雷达，美国现役雷达中最先进的雷达即为海上巨眼SBX-1雷达，其探测距离可达6000km；而沃罗涅日导弹预警雷达也是俄罗斯目前最先进的现役雷达之一，同时也是全球功率最大的雷达，探测距离可达7000km[31]；另外，据中国发布的量子雷达小样机可知道，中国正在研制的大型量子预警雷达，采用前沿量子技术，
【参考文献】：
期刊论文
[1]高动态卫星链路多普勒频移特性分析[J]. 黄爱军,代红. 电讯技术. 2020(03)
[2]国外海岸警戒雷达现状与发展趋势[J]. 鉴福升,李洁,李迅,罗军,赵东伟. 电讯技术. 2020(02)
[3]全球卫星导航系统发展现状与趋势[J]. 刘健,曹冲. 导航定位学报. 2020(01)
[4]星舆科技吕韶清：以北斗技术赋能万物互联[J]. 李慧. 科技与金融. 2020(Z1)
[5]Positioning performance analysis on combined GPS/BDS precise point positioning[J]. Jing Xiong,Fei Han. Geodesy and Geodynamics. 2020(01)
[6]基于激光导航的灭火机器人定位系统设计[J]. 乔俊福,郭晋秦,李永伟. 激光杂志. 2019(12)
[7]基于北斗短报文的远程图像通信系统设计[J]. 李志炜,傅军,刘李欢,韩洪祥. 导航定位与授时. 2019(06)
[8]基于弹载测控系统的便捷无线交互设计[J]. 高诗尧,李杰,胡陈君,许廷金,敬正尧. 中国测试. 2019(10)
[9]防空雷达应用现状及未来发展趋势[J]. 汤明硕. 中国设备工程. 2019(20)
[10]北斗卫星导航系统在海事领域的应用研究[J]. 宋强. 中国海事. 2019(10)
博士论文
[1]超强激光产生的超热电子在微纳结构靶中的输运研究[D]. 李博原.中国工程物理研究院 2017
硕士论文
[1]基于坐标变换算法的车辆三维定位研究[D]. 焦雨琪.南京邮电大学 2019
[2]基于矢量跟踪的GNSS/INS深组合关键技术研究[D]. 李明玉.中国运载火箭技术研究院 2019
[3]基于FPGA的小型记录仪设计[D]. 曹雅楠.中北大学 2019
[4]基于深度学习的垃圾短信智能识别算法研究[D]. 李洋.北京工业大学 2019
[5]基于TMS320C6748的弹载组合导航系统硬件平台设计与实现[D]. 许廷金.中北大学 2019
[6]基于北斗短报文和落点预测的定位信标机的设计与实现[D]. 史谦.中北大学 2018
[7]弹载存储器落点定位装置的设计与实现[D]. 张勇.中北大学 2016
[8]北斗导航模块性能测试软件的研究与开发[D]. 毛锐.山东大学 2016
[9]IMT系统对北斗卫星导航系统的干扰研究[D]. 肖雷.北京邮电大学 2016
[10]基于BC5蓝牙模块的多媒体音箱音频部分设计[D]. 郑菲.大连理工大学 2014
本文编号：3319677
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