[发明专利]一种基于超宽带技术的无线检靶方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线定位领域，更具体地，涉及一种基于超宽带技术的无线检靶方法及其系统。

背景技术

目前，我军中大口径舰炮射击训练脱靶量检测，一般采用人工方式，消耗大量人力、物力，检靶慢、效率低、主观性大，为解决这一问题，迫切需要建设自动检靶系统，实现脱靶量的自动精确测量、弹着点分布的实时显示、射击成绩的在线评估，以引导部队开展科学有效的训练，提高战斗力。通常采用基于光学/声学[1]、GPS[2]、雷达[3]等传感器的定位技术来进行弹道测量。其中光学/声学传感器准确度为1-3m，易受大气、噪声等环境因素影响，抗干扰性弱；GPS准确度为小于1m，覆盖范围较大，但需要搜星等较长的启动准备过程，不利于弹丸的高速飞行定位，量测实时性较低，且体积大难以在弹丸上进行安装；雷达准确度为1-5m，易克服低空杂波的影响，且分辨率高，但易受目标特性影响，且多弹齐发时雷达不能进行有效的区分记录。

发明内容

针对现有技术存在的问题和迫切需求，本发明提出了一种基于超宽带技术的无线检靶方法及其系统，该方法利用UWB超宽带无线高精度定位技术，采用协同式定位工作方式，能有效解决由于弹丸体积小、速度快、飞行时间短等客观原因引起的、传统方法不易解决的测量误差大、漏测概率高、难以实现身份识别的技术问题。

一种基于超宽带技术的无线检靶方法，包括以下步骤：

第一步：地面控制基站与各定位基站时间进行时钟同步；

第二步：控制基站通过2.4GHz的无线通信信道，连续向靶区空域发送启动定位指令；

第三步：接近到靶区的信标弹收到启动定位指令后，发送一组UWB脉冲序列编码信号；

第四步：发射的UWB编码信号经过不同的传播时延τ_i后，被靶区各个定位基站i接收；各个基站i依据UWB编码识别信标弹身份，以及结合自身已同步的时钟，确定该UWB编码信号到达各个定位基站的时刻T_i，i＝1,2…,N；

第五步：各个定位基站i将到达时刻Ti通过有线电缆传输给控制基站，控制基站将UWB编码信号到达不同定位基站的时刻相减，得到一组时差定位算法所需的到达时延差ΔT_i；

第六步：依据时延差ΔT_i，利用时间差定位算法实现对信标弹位置的精确定位。

一种基于超宽带技术的无线检靶系统，包括信标弹、网络式靶区检靶处理系统、实时无线数据传输系统；

信标弹用于在收到控制基站的启动定位指令后，发送UWB脉冲序列编码信号；

网络式靶区检靶处理系统包括多个定位基站、一个控制基站及一个定位处理机；定位基站用于接收信标弹发出的UWB编码信号，完成信标弹的身份识别，以及检测UWB编码信号到达各个定位基站的时刻T_i；控制基站用于向全网定位基站发送同步控制命令以实现定位基站时钟同步，发送启动定位指令唤醒入网信标弹，并安排信标弹定位时序；汇集各定位基站检测到的UWB编码信号到达各个定位基站的时刻T_i，将UWB编码信号到达不同定位基站的时刻相减，得到一组时差定位算法所需的到达时延差ΔT_i，将时延差及信标弹身份信息转发至定位处理机；定位处理机用于依据时延差ΔT_i，利用时间差定位算法实现对信标弹位置的定位；

实时无线数据传输系统用于采用短波/超短波无线数据传输技术，将网络式靶区检靶处理系统得到的信标弹定位信息实时回传到指挥舰上。

进一步地，所述信标弹包括弹体、炸药、风帽、弹底引信和弹带，风帽、炸药和弹底引信分别安装于弹体的前端、中部和底部，弹带安装于弹底引信上部，还包括安装于所述风帽处的信标结构，所述信标结构包括信标体、超宽带标签、储备式化学电池和接线板；信标体旋入弹体，超宽带标签通过聚氨脂电子灌封料塑封于信标体和风帽组成的电子头室中而成，储备式化学电池安装于信标体下部并与超宽带标签电连接，接线板位于电池下部，用于连接超宽带标签引出导线和电池输出线。

进一步地，所述超宽带标签包括超宽带天线、反射板和电子线路，超宽带天线和反射板通过电子线路进行连接、反射板可以起到聚焦信号、屏蔽干扰的作用，从而提高超宽带天线接收信号的灵敏度。

进一步地，所述定位处理机还用于在对同一信标弹多次定位的基础上，利用滤波平滑算法对其脱靶量进行估计，并将估计得到的脱靶量通过实时无线数据传输系统回传到指挥舰上。

本发明的有益技术效果体现在：