【摘要】：在當(dāng)今這個(gè)信息化時(shí)代,軍事作戰(zhàn)方式也不斷地向信息化發(fā)展。隨之大力發(fā)展的雷達(dá)遙感,精確制導(dǎo)等技術(shù),不僅在軍事對抗中具有重要作用,也大大推進(jìn)了民用通信的發(fā)展。而隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來,數(shù)據(jù)處理的速度越來越高,各類終端逐漸集成化小型化,無線傳感網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展。為了使得軍事演習(xí)時(shí)作戰(zhàn)單位的行為動(dòng)作更加精準(zhǔn),指揮官的軍事決策更加合理,在軍事演習(xí)中加入信息化元素非常重要。因此本文將根據(jù)這一要求設(shè)計(jì)了一個(gè)單兵軌跡分析平臺。本文先對單兵軌跡分析系統(tǒng)的功能和性能需求進(jìn)行了分析,并確定了該系統(tǒng)與普通軌跡收集系統(tǒng)的區(qū)別。將整個(gè)單兵軌跡分析系統(tǒng)分為了單兵終端、軌跡分析服務(wù)器、軌跡分析平臺終端三個(gè)主要部分。其次根據(jù)系統(tǒng)需求,對硬件芯片以及模塊進(jìn)行對比選型。對單兵終端嵌入式軟件的定位功能、通信功能、傳輸功能、文件記錄功能、安全系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),然后根據(jù)設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)了單兵終端的硬件和嵌入式軟件。然后對單兵軌跡分析系統(tǒng)的軟件層進(jìn)行設(shè)計(jì),對單兵軌跡服務(wù)器的功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在對網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)架構(gòu)等技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)之后,實(shí)現(xiàn)了高并發(fā)、易擴(kuò)展的軌跡分析服務(wù)器系統(tǒng)。然后對平臺終端的功能進(jìn)行設(shè)計(jì),并實(shí)現(xiàn)了軌跡分析平臺客戶端。在完成功能后,需要對系統(tǒng)的安全性進(jìn)行評估,根據(jù)現(xiàn)代黑客攻防技術(shù),從數(shù)據(jù)安全、用戶授權(quán)、系統(tǒng)高可用三個(gè)方面對系統(tǒng)安全性進(jìn)行強(qiáng)化設(shè)計(jì)。在完成軌跡平臺的搭建之后,對軌跡進(jìn)行研究。為了使得軌跡分析得到的結(jié)果更加準(zhǔn)確,需要對軌跡進(jìn)行預(yù)處理。通過算法消除軌跡中的噪聲。通過學(xué)習(xí)和研究軌跡平滑算法,選擇合適的方法來補(bǔ)充軌跡中的確實(shí)位置點(diǎn)。為了方便戰(zhàn)術(shù)模型匹配,研究并改進(jìn)了軌跡數(shù)據(jù)壓縮融合算法。最后通過尋找作戰(zhàn)單位與軌跡特性之間的聯(lián)系,總結(jié)出了根據(jù)冗余信息和軌跡特性判斷作戰(zhàn)單位行動(dòng)狀態(tài)的方法;通過對戰(zhàn)場戰(zhàn)術(shù)的建模分析,總結(jié)出通過作戰(zhàn)小隊(duì)軌跡判斷戰(zhàn)術(shù)行為的方法。最后根據(jù)需求對系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)進(jìn)行了測試,所有功能均按照要求完成,所有性能指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。
【圖文】：

軌跡匹配時(shí)需要同步時(shí)間軸，否則即使多條軌跡匹配戰(zhàn)術(shù)任務(wù)模型，也不是正確的匹配。因此需要在同步時(shí)間軸的情況下進(jìn)行模型匹配。利用上一節(jié)的數(shù)據(jù)融合壓縮算法，將軌跡中的關(guān)鍵點(diǎn)取出進(jìn)行時(shí)間軸同步利用堆排序的思想將關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行時(shí)間排序，然后將連續(xù)的不同軌跡的關(guān)鍵點(diǎn)取出，曲線匹配。效果如圖 3-18所示。時(shí)間軸同步后使用匹配模塊進(jìn)行匹配，可以得到匹配的戰(zhàn)術(shù)信息。匹配分為兩種匹配方式：趨勢匹配和拐角點(diǎn)匹配。趨勢匹配是指作戰(zhàn)單位的運(yùn)行軌跡呈現(xiàn)某一種變化趨勢，例如若干作戰(zhàn)單位的位置在某一夾角范圍內(nèi)逐漸散開，則可以判定為是一種搜索行為。若干作戰(zhàn)單位從某一時(shí)刻開始，一同向某一方向提速前進(jìn)，則可以判定為一種追捕行為。拐角點(diǎn)匹配是指將作戰(zhàn)單位軌跡中的拐角點(diǎn)取出來進(jìn)行匹配，例如多個(gè)作戰(zhàn)單位在某一時(shí)間存在相同的拐角點(diǎn)，則可以判定作戰(zhàn)小隊(duì)在進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)集合。作戰(zhàn)小隊(duì)中的部分作戰(zhàn)單位從某一個(gè)集合點(diǎn)開始產(chǎn)生 2-3 個(gè)拐角點(diǎn)，則可以判定作戰(zhàn)小隊(duì)在進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)包夾。如圖 3-19 所示軌跡分析平臺將從某一點(diǎn)散開的多條軌跡判定為搜索行為。

4.2 硬件模塊選擇及原理圖設(shè)計(jì)4.2.1 藍(lán)牙芯片藍(lán)牙芯片選擇 Dialog 公司的 DA14580，這是一款超低功耗的藍(lán)牙[23]芯片，因此常用于各種可穿戴設(shè)備的系統(tǒng)中。該芯片集成了藍(lán)牙的無線收發(fā)和基帶處理，還可以作為獨(dú)立的應(yīng)用處理器來使用。所以該芯片同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)的主控芯片。選用 DA14580 不僅可以降低系統(tǒng)功耗，增加系統(tǒng)的工作時(shí)間，而且由于高度集成化，其外圍電路設(shè)計(jì)所需的元件很少，開發(fā)方便。DA14580 芯片的系統(tǒng)框圖如圖 4-2 所示。其中包含了一個(gè)基于 Cortex M0 的32 位處理器。該處理器的工作頻率為 16MHz，內(nèi)存包括 32kB 的 OTP，，42kB 的SRAM，84kB 的 ROM 以及 8kB 系統(tǒng)的保留內(nèi)存，可以通過一個(gè) JTAG 接口對其進(jìn)行寫入。藍(lán)牙模塊部分包括了 BLE 的協(xié)議棧[24]和藍(lán)牙收發(fā)機(jī)。DA14580 的數(shù)字接口包括了普通的 IO 口，兩個(gè) UART 接口，以及 SPI 和 I2C 接口。此外芯片上還有四個(gè)通道的 10 位精度的 ADC。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TJ5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2609323