本文關(guān)鍵詞：空戰(zhàn)訓(xùn)練狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)代空戰(zhàn)中,機(jī)載武器作戰(zhàn)效能的充分發(fā)揮是克敵致勝的關(guān)鍵,世界各主要軍事強(qiáng)國(guó)歷來(lái)非常重視空戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗訓(xùn)練及考核。隨著科學(xué)技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,外軍先后開發(fā)了多個(gè)系列的空中對(duì)抗訓(xùn)練系統(tǒng),不但功能、性能要求越來(lái)越苛刻,而且效能越來(lái)越貼近實(shí)戰(zhàn)要求。近些年來(lái),我國(guó)航空兵部隊(duì)的空戰(zhàn)訓(xùn)練發(fā)展也在不斷深入,戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練結(jié)果的質(zhì)量評(píng)估日益重要,對(duì)于空戰(zhàn)訓(xùn)練系統(tǒng)的依賴程度不斷加大,現(xiàn)有的訓(xùn)練設(shè)備裝備較早,普遍存在設(shè)備老化、技術(shù)落后等問(wèn)題,已不能滿足現(xiàn)代化航空兵部隊(duì)的訓(xùn)練需求。本課題在此背景下,研究并設(shè)計(jì)了空戰(zhàn)訓(xùn)練狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由機(jī)載的數(shù)據(jù)采集組件、武器接口組件、數(shù)據(jù)處理組件、數(shù)據(jù)記錄組件、電源管理組件、數(shù)據(jù)傳輸組件和地面數(shù)據(jù)中心組成,將模塊化的設(shè)備安裝于飛機(jī)內(nèi)部,并與飛機(jī)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行連接,它能夠?qū)崟r(shí)采集飛機(jī)在飛行訓(xùn)練中的姿態(tài)、位置、武器等參數(shù),并實(shí)現(xiàn)模擬紅外空空導(dǎo)彈探測(cè)、截獲、跟蹤目標(biāo)以及發(fā)射全過(guò)程,同時(shí)將所有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至地面數(shù)據(jù)中心的評(píng)估系統(tǒng)。本課題研究的主要內(nèi)容：1、空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)仿真技術(shù)的研究空戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行空空導(dǎo)彈攻擊訓(xùn)練時(shí),由于紅外導(dǎo)引裝置使用成本高,嚴(yán)重制約了訓(xùn)練的強(qiáng)度和應(yīng)用熟練程度�，F(xiàn)代仿真技術(shù)的發(fā)展為有效提高空戰(zhàn)模擬訓(xùn)練效能提供了途徑,日益發(fā)揮重要作用。在對(duì)空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)仿真技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,分析紅外空空導(dǎo)彈性能參數(shù),采用數(shù)字仿真與定性仿真相結(jié)合的方法,充分考慮太陽(yáng)輻射等環(huán)境因素的影響,建立紅外空空導(dǎo)彈探測(cè)和截獲數(shù)學(xué)模型,模擬跟蹤目標(biāo)和發(fā)射過(guò)程。數(shù)字仿真技術(shù)的應(yīng)用使空戰(zhàn)訓(xùn)練裝備的使用壽命由數(shù)十延長(zhǎng)到數(shù)百飛行小時(shí)而且維護(hù)更加簡(jiǎn)便,降低了訓(xùn)練成本,提高了訓(xùn)練效能。2、航空總線技術(shù)的研究某型空戰(zhàn)飛機(jī)為上世紀(jì)九十年代裝備部隊(duì),機(jī)載訓(xùn)練設(shè)備較少,沒(méi)有總線數(shù)據(jù)采集和匯集設(shè)備,影響了空戰(zhàn)訓(xùn)練評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性。本課題針對(duì)此型飛機(jī)的技術(shù)特點(diǎn),深入研究GJB289A總線通信技術(shù),設(shè)計(jì)的空戰(zhàn)訓(xùn)練狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠與飛機(jī)航空總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的交聯(lián),采集和記錄相關(guān)訓(xùn)練參數(shù),解決了某型飛機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全要素攻擊訓(xùn)練評(píng)估的瓶頸問(wèn)題。設(shè)計(jì)中分析了機(jī)載各個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的工作原理和數(shù)據(jù)格式,考慮到總線上終端數(shù)量多且工作在實(shí)時(shí)狀態(tài),確定采用中斷服務(wù)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集,有效保持了通訊暢通和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。3、無(wú)線通信技術(shù)的研究本課題研究了基于TDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),確定通過(guò)機(jī)載的高速數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)將空戰(zhàn)飛機(jī)的訓(xùn)練信息實(shí)時(shí)傳輸至地面數(shù)據(jù)處理中心,使地面指揮員能夠有效的進(jìn)行監(jiān)控空中訓(xùn)練態(tài)勢(shì)和訓(xùn)練質(zhì)量評(píng)估,改變了飛行訓(xùn)練結(jié)束后花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與判讀的訓(xùn)練模式,提高了訓(xùn)練效能。課題研究中針對(duì)通信特點(diǎn)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)組網(wǎng)方法,在無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸組件的設(shè)計(jì)方案中,解決了快速偽碼同步的問(wèn)題,有效提高抗干擾性；在數(shù)據(jù)幀比較短的條件下,提出了使用TURBO編譯碼算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。4、設(shè)計(jì)系統(tǒng)工程化實(shí)現(xiàn)方案在對(duì)空戰(zhàn)訓(xùn)練狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)工作原理和相關(guān)性能指標(biāo)進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上,提出系統(tǒng)各個(gè)組件硬件和軟件的具體實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)比較分析,數(shù)據(jù)采集組件的設(shè)計(jì)中利用SoC FPGA在數(shù)據(jù)高速處理和編程靈活的優(yōu)勢(shì),選用Altera公司的5CSXFC6C6U23ES芯片作為主控芯片；數(shù)據(jù)傳輸組件的設(shè)計(jì)中采用高中頻的超外差結(jié)構(gòu)濾除鏡頻和其他頻率對(duì)射頻通道的干擾。
【關(guān)鍵詞】：空戰(zhàn)訓(xùn)練 數(shù)據(jù)采集 FPGA
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP277
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-15
• 第一章 緒論15-20
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究的主要內(nèi)容17-18
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 系統(tǒng)總體方案20-22
• 2.1 系統(tǒng)組成框圖及工作原理20-21
• 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)21-22
• 2.2.1 主要采集記錄信息21
• 2.2.2 記錄容量21
• 2.2.3 無(wú)線通信性能21
• 2.2.4 其它國(guó)軍標(biāo)中相關(guān)要求21-22
• 第三章 相關(guān)技術(shù)與理論22-34
• 3.1 空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)仿真技術(shù)22-25
• 3.1.1 戰(zhàn)術(shù)仿真技術(shù)概述22
• 3.1.2 戰(zhàn)術(shù)仿真技術(shù)的應(yīng)用22
• 3.1.3 空-空火控仿真22-23
• 3.1.4 紅外導(dǎo)引裝置探測(cè)的數(shù)學(xué)模型23-25
• 3.2 GJB289A總線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議25-28
• 3.2.1 概述25-26
• 3.2.2 傳輸方式26-27
• 3.2.3 數(shù)據(jù)格式27-28
• 3.3 FPGA技術(shù)28-30
• 3.3.1 FPGA概述28-29
• 3.3.2 FPGA技術(shù)發(fā)展29
• 3.3.3 FPGA系統(tǒng)開發(fā)流程29-30
• 3.4 基于TDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)30-34
• 3.4.1 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)研究30-32
• 3.4.2 TURBO碼編譯實(shí)現(xiàn)算法32-34
• 第四章 器件的選擇34-41
• 4.1 FPGA芯片的選擇34-37
• 4.1.1 SoC FPGA性能優(yōu)勢(shì)34-35
• 4.1.2 SoC FPGA主要特性及內(nèi)部結(jié)構(gòu)35-36
• 4.1.3 寬帶HPS至FPGA互聯(lián)干線鏈接36-37
• 4.2 存儲(chǔ)器的選擇37-41
• 第五章 硬件設(shè)計(jì)41-57
• 5.1 數(shù)據(jù)采集組件的設(shè)計(jì)41-45
• 5.1.1 RS422/485接口模塊42-43
• 5.1.2 GJB289A接口模塊43-44
• 5.1.3 地面維護(hù)接口模塊44
• 5.1.4 FLASH接口模塊44
• 5.1.5 通道仲裁模塊44-45
• 5.1.6 參數(shù)配置模塊45
• 5.2 武器接口組件的設(shè)計(jì)45-50
• 5.2.1 數(shù)字信號(hào)處理模塊45-48
• 5.2.2 信號(hào)調(diào)理電路48-50
• 5.3 數(shù)據(jù)處理組件的設(shè)計(jì)50-51
• 5.3.1 主控模塊51
• 5.3.2 數(shù)據(jù)收發(fā)模塊51
• 5.4 數(shù)據(jù)記錄組件的設(shè)計(jì)51-52
• 5.5 數(shù)據(jù)傳輸組件的設(shè)計(jì)52-56
• 5.5.1 組網(wǎng)方式52-54
• 5.5.2 總體結(jié)構(gòu)54
• 5.5.3 腔體濾波器54
• 5.5.4 射頻前端單元54-55
• 5.5.5 射頻處理單元55
• 5.5.6 基帶處理單元55-56
• 5.6 電源管理組件的設(shè)計(jì)56-57
• 第六章 軟件設(shè)計(jì)57-65
• 6.1 FLASH存儲(chǔ)器軟件57-60
• 6.2 數(shù)據(jù)處理組件軟件60-62
• 6.3 數(shù)據(jù)采集組件軟件62
• 6.4 武器接口組件軟件62-65
• 第七章 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 致謝70-71
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表71

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