CN110739990A - 一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪及测试方法，特别是一种卫星制导武器目标点测试仪，可用于各类卫星制导武器目标点的测试及监测。本发明的测试仪集成一体化程度高，操作简便，体积小，重量轻，容易携带，无需专业测试人员，30分钟内即可完成掌握整个仪器的使用方法，无需专职测试人员，单人1分钟内即可实现仪器展开，一键测试，无需专人值守，续航时间长，可完成对既定目标点信息的长时间监测，实时显示目标点信息的变化趋势，智能剔除异常干扰信息，测试结果更精准，环境适应性好，可支持‑40℃～+60℃环境下正常开机工作；可沙尘环境和潮湿环境。

Description

一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪及测试方法，特别是一种卫星制导武器目标点测试仪，可用于各类卫星制导武器目标点的测试及监测。

背景技术

目前，卫星制导武器的打击精度很大程度上都取决于已获取的目标点的精度。目标点信息受“卫星时钟误差、卫星星历误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差”等影响，容易出现异常波动，为了获取高精度的目标点信息，通常需要至少2名专业测试人员在目标点架设种类繁多的专业测试设备，并需要进行长时间值守，以便于获取稳定、可靠的目标点信息，方便事后进行统计。因为缺乏专业的测试仪器，恶劣的户外环境常使测试人员陷入较大的体能挑战，测试设备环境适应性差，长时间工作容易出现电路接触不良，电池电量消耗过快等问题，使测试工作经常陷入需要中断的情况，不利于获取高精度的目标点信息。故现有目标点测试设备存在对测试人员专业素养要求高，环境适应性差，测试效率低、目标点精度低的缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪及测试方法，一种一体化程度高，自动化程度高的手持式卫星制导武器目标点测试仪及测试方法。测试仪选用一款成熟的嵌入式计算机模块作为测试仪的核心器件，该模块功耗低，体积小，重量轻，环境适应性，自带的高亮度LCD触摸屏可支持人机交互，简单易操作，通过运行自主编写的专业软件完成对目标点信息的实时采集、智能处理和直观显示。嵌入式计算机模块直接安装在壳体前面上，操作便捷。卫星接收机安装在壳体内部后面上，负责将壳体顶部的卫星接收机天线获取的目标点处的卫星信号按照指定的协议转化成计算机可处理的十六进制编码信息，可随时根据不同任务需求更换所需对应的型号；电源组件安装在壳体内部，可支持系统不间断测试8小时以上。卫星接收机天线安装在壳体顶部，用来获取目标点处的卫星信号，使用时应尽量避免被遮挡。整个测试仪采用一体化设计，模块化、自动化程度高，环境适应性强，拓展性强，适合作为卫星制导武器目标点的测试的仪器。

一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，该测试仪包括嵌入式计算机模块、卫星接收机、卫星天线、电源组件和壳体；嵌入式计算机模块、卫星接收机、卫星天线和电源组件安装在壳体内；

所述的卫星天线用于接收目标点处卫星信号，并将接收到的目标点处卫星信号转换为射频信号，再将转换后的射频信号发送给卫星接收机；

所述的卫星接收机用于给卫星天线供电，卫星接收机还用于接收卫星天线发送的射频信号，将接收到的射频信号转换为十六进制数字信号，并将转换后的十六进制数字信号通过RS232协议发送给嵌入式计算机模块；

所述的嵌入式计算机模块用于接收卫星接收机通过RS232协议发送的十六进制数字信号，并对接收到的十六进制数字信号进行数据处理，数据处理完成后得到目标点的坐标，嵌入式计算机模块还用于对该目标点的坐标进行显示并存储。

嵌入式计算机模块使用支持触控操作的LCD显示器；

所述的电源组件包括锂电池、开关、DC-DC模块和充电端口，电源组件用于给嵌入式计算机模块和卫星接收机供电；充电端口与锂电池的输入端口连接，锂电池的输出端口与开关的输入端口连接，开关的其中一路输出端口与DC-DC模块的输入端连接，开关的另一路输出端口与嵌入式计算机模块的电源输入端口连接，DC-DC模块的输出端与卫星接收机电源输入端口连接；

所述的壳体为一长方体，长方体的前表面有一矩形窗口和四个安装孔，通过该四个安装孔将嵌入式计算机模块安装在壳体的前表面内侧，且嵌入式计算机模块的LCD显示器通过长方体的前表面的矩形窗口进行显示，LCD显示器可以进行触控操作；壳体的上表面有五个安装孔，通过该五个安装孔将卫星天线固定安装在壳体的上表面外侧，壳体内部空间用于安装卫星接收机和电源组件；壳体的后表面有四个安装孔，通过该四个安装孔对卫星接收机进行固定；电源组件中的锂电池位于卫星接收机下面，通过强力双面胶固定在壳体后面内侧，电源组件中的DC-DC模块固定在壳体前表面内侧，电源组件中的DC-DC模块位于嵌入式计算机模块上方，电源组件中的开关和充电端口分别固定在壳体右表面内侧；

嵌入式计算机模块对接收到的数字信号进行数据处理的方法为：

第一步，将十六进制数字信号按照设定的协议转换为十进制数字信号；

第二步，对第一步得到的十进制数字信号进行野值剔除和跳点剔除，得到有效数字信号；野值是指超出目标点坐标设定识别区域，跳点是指当前坐标值与前一坐标值的差值以及当前坐标值与后一坐标值的差值均大于设定阈值；

第三步，将第二步得到的有效数字信号在指定时间窗口内求平均值，并将得到的平均值和UTC时间进行存储。

一种卫星制导武器目标点坐标的测试方法，该方法的步骤包括：

(1)通过电源组件给卫星接收机和嵌入式计算机模块供电；

(2)供电后，卫星接收机接收到卫星天线发送的射频信号后，将接收到的射频信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号通过RS232协议发送给嵌入式计算机模块；

(3)嵌入式计算机模块接收到卫星接收机通过RS232协议发送的数字信号后，对接收到的数字信号进行数据处理，数据处理完成后得到目标点的坐标，并进行显示和存储。

有益效果

(1)本发明的嵌入式计算机模块作为测试仪的数据处理、显示、存储核心，接收卫星接收机通过RS232协议发送的目标点信息；卫星接收机给卫星天线供电，并接收、处理卫星接天线所接收的卫星信号，并将处理完的目标点信息传送给嵌入式计算机模块；电源组件包括锂电池、开关、DC-DC模块和充电端口，负责给嵌入式计算机模块和卫星接收机供电。

(2)本发明所述的目标点测试仪由电源组件供电后，卫星接收机将卫星天线获取的目标点处的卫星信号按照指定的协议转化为十六进制编码，发送给嵌入式计算机模块；嵌入式计算机模块依据约定的解码协议将十六进制编码解析成十进制目标点信息，然后按照算法的设计对目标点信息进行实时处理、显示和存储。测试结束后可以一键完成对指定目标点测试数据的离线处理。本测试仪也可用于支持土地测绘、勘测选址等工作。

(3)本发明克服现有技术的不足，支持对目标点的长时间无人值守测试，成本低、功能丰富可扩展的特点。测试结束后可以一键完成对指定目标点测试数据的离线处理。本测试仪也可用于支持土地测绘、勘测选址等工作。

(4)本发明的测试仪集成一体化程度高，操作简便，体积小，重量轻，容易携带，无需专业测试人员，30分钟内即可完成掌握整个仪器的使用方法，无需专职测试人员，单人1分钟内即可实现仪器展开，一键测试，无需专人值守，续航时间长，可完成对既定目标点信息的长时间监测，实时显示目标点信息的变化趋势，智能剔除异常干扰信息，测试结果更精准，环境适应性好，可支持-40℃～+60℃环境下正常开机工作；可沙尘环境和潮湿环境。

附图说明

图1是测试仪的结构图；

图2是测试仪的系统框架图；

图3是电源组件框架图。

具体实施方式

本发明提出的一种手持式卫星制导武器目标点测试仪，结合附图及实施例详细说明如下。

如图1所示，一种手持式卫星制导武器目标点测试仪由嵌入式计算机模块1、卫星接收机2、卫星接收机天线3、电源组件4和壳体5组成。在壳体5前表面加工出1个矩形窗口和4个安装孔，开口的大小和位置与嵌入式计算机模块1的LCD显示器及其4个角上的安装孔相对应；壳体5上面打有5个安装孔，大小和位置分别与卫星接收机天线3的4个安装孔和1个射频接口吻合，二者之间使用紧固件进行固连；壳体内部空间用于安装卫星接收机2和电源组件4；在壳体后面打有4个安装孔，位于嵌入式计算机模块的后方，用于安装卫星接收机3；电源组件4中的锂电池位于卫星接收机3下方，通过强力双面胶固定在壳体5后面，电源组件中的DC-DC模块通过4个安装孔固定在壳体5前面内侧，位于嵌入式计算机模块上方，电源组件中的开关和充电端口分别固定在壳体5右面的上方和下方；

如图2所示，嵌入式计算机模块1与卫星接收机2之间按照RS232协议进行通信，将获取的目标点信息处理后通过屏幕进行实时显示；卫星接收机2采集卫星天线3获取的目标点处的卫星信号，将卫星信号转化成可用于计算机识别和处理的十六进制编码，然后通过RS232协议将编码发送给嵌入式计算机模块1；卫星天线3工作需要由卫星接收机2通过射频接口进行供电，上电后按照任务设计，获取指定频点的卫星信号，并将信号传送给卫星接收机2；嵌入式计算机模块1、卫星接收机2都由电源组件4来进行供电。电源组件4包含电源开关，锂电池、充电口和DC-DC模块，通过电源开关一键实现对测试仪的供电，供电关系如图2和图3所示。

嵌入式计算机模块1的一种设计尺寸为：120mm×80mm×21mm；卫星接收机2的一种设计尺寸为：Φ50mm×20mm；卫星天线3的一种设计尺寸为：86.3mm×56mm×16mm；壳体5的一种设计尺寸为：180mm×100mm×66mm；由此设计的最终飞行控制器的尺寸为：196mm×100mm×66mm。

嵌入式计算机模块对接收到的数字信号进行数据处理的方法为：

第一步，将十六进制数字信号按照设定的协议转换为十进制数字信号；常用数据协议如下表1所示。去除帧头、效验和、帧尾即可得到需要的十六进制数字信号，然后使用标准的memcopy()函数即可将其转化为容易识别的十进制数字信号。

表1数据协议

按照表1产生的典型十六进制数字信息帧组成如下

EB 90(帧头)XX XX XX XX(经度)XX XX XX XX(纬度)XX XX XX(高度)XX XX(卫星数)XX XX XX XX(Pdop)XX XX(效验和)0D 0A(帧尾)

将该数据共计24个存放于指定的数据缓冲数组Buff[24]中，去除帧头Buff[0～1]，效验和与帧尾Buff[20～23],然后使用Memcopy函数即可将待测的坐标点(经度、纬度、高度)解出。举例经度求解方法如下：经度的十六进制数据是Buff[24]中的第3～6个元素，共4个，我们使用Memcopy函数将它转化成十进制数字信息，赋值给预先定义好的浮点型变量Lattitude即可，代码如下

Memcopy(Buff[2]，&Lattitude，4)；

第二步，对第一步得到的十进制数字信号进行野值剔除、跳点剔除和不良信号剔除，得到有效数字信号；野值是指超出目标点坐标设定识别区域，跳点是指当前坐标值与前一坐标值的差值的绝对值以及当前坐标值与后一坐标值的差值的绝对值中任一元素大于设定阈值；不良信号剔除是指収星数少于4颗，或者Pdop值大于4.0。举例一组转换后得到十进制数字信号如下表2所示:

表2某目标点部分坐标测试信息

设定目标点坐标识别区域为

[98.345828±0.001°,40.060074±0.001°,1322.09±50]，设定阈值为[0.0002°,0.0002°,50]。表2中T3时刻坐标值的精度值超出了设定的识别区域；剔除；T5时刻坐标点与T4、T6时刻的坐标点的差值的绝对值分别为[0.00001°,0.0003°，59]和[0.000009°，0.0003°，50]，均存在部分元素大于阈值的情况，剔除；t7时刻収星数小于4颗，剔除；t8时刻Pdop值大于4.0，剔除；

第三步，将第二步得到的有效数字信号在指定时间窗口n内求平均值，并将得到的平均值与起始时刻的UTC时间及窗口n进行存储。假设时间窗口为9，那么得到的目标点信息为t0～t9时刻之间的坐标点平均值。

表2中得到的目标点坐标信息如下：

第一步，将十六进制数字信号按照设定的协议转换为十进制数字信号；

第二步，对第一步得到的十进制数字信号进行野值剔除和跳点剔除，得到有效数字信号；野值是指超出目标点坐标设定识别区域，跳点是指当前坐标值与前一坐标值的差值以及当前坐标值与后一坐标值的差值均大于设定阈值；

第三步，将第二步得到的有效数字信号在指定时间窗口内求平均值，并将得到的平均值和UTC时间进行存储。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：该测试仪包括嵌入式计算机模块、卫星接收机、卫星天线、电源组件和壳体；嵌入式计算机模块、卫星接收机、卫星天线和电源组件安装在壳体内；

所述的卫星天线用于接收目标点处卫星信号，并将接收到的目标点处卫星信号转换为射频信号，再将转换后的射频信号发送给卫星接收机；

所述的卫星接收机用于给卫星天线供电，卫星接收机还用于接收卫星天线发送的射频信号，将接收到的射频信号转换为十六进制数字信号，并将转换后的十六进制数字信号通过RS232协议发送给嵌入式计算机模块；

所述的嵌入式计算机模块用于接收卫星接收机通过RS232协议发送的十六进制数字信号，并对接收到的十六进制数字信号进行数据处理，数据处理完成后得到目标点的坐标，嵌入式计算机模块还用于对该目标点的坐标进行显示并存储；

所述的电源组件用于给嵌入式计算机模块和卫星接收机供电。

2.根据权利要求1所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：嵌入式计算机模块使用支持触控操作的LCD显示器。

3.根据权利要求1所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：所述的壳体为一长方体，长方体的前表面有一矩形窗口和四个安装孔，通过该四个安装孔将嵌入式计算机模块安装在壳体的前表面内侧，且嵌入式计算机模块的LCD显示器通过长方体的前表面的矩形窗口进行显示，LCD显示器进行触控操作；

壳体的上表面有五个安装孔，通过该五个安装孔将卫星天线固定安装在壳体的上表面外侧，壳体内部空间用于安装卫星接收机和电源组件。

4.根据权利要求3所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：壳体的后表面有四个安装孔，通过该四个安装孔对卫星接收机进行固定。

5.根据权利要求4所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：电源组件中的锂电池位于卫星接收机下面，通过强力双面胶固定在壳体后面内侧，电源组件中的DC-DC模块固定在壳体前表面内侧，电源组件中的DC-DC模块位于嵌入式计算机模块上方，电源组件中的开关和充电端口分别固定在壳体右表面内侧。

6.根据权利要求1所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：所述的电源组件包括锂电池、开关、DC-DC模块和充电端口，充电端口与锂电池的输入端口连接，锂电池的输出端口与开关的输入端口连接，开关的其中一路输出端口与DC-DC模块的输入端连接，开关的另一路输出端口与嵌入式计算机模块的电源输入端口连接，DC-DC模块的输出端与卫星接收机电源输入端口连接。

7.根据权利要求1所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：嵌入式计算机模块对接收到的数字信号进行数据处理的方法为：

第一步，将十六进制数字信号按照设定的协议转换为十进制数字信号；

第二步，对第一步得到的十进制数字信号进行野值剔除和跳点剔除，得到有效数字信号；

第三步，将第二步得到的有效数字信号在指定时间窗口内求平均值，并将得到的平均值和UTC时间进行存储。

8.根据权利要求7所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：所述的第二步中，野值是指超出目标点坐标设定识别区域。

9.根据权利要求7所述的一种卫星制导武器目标点坐标的测试仪，其特征在于：跳点是指当前坐标值与前一坐标值的差值以及当前坐标值与后一坐标值的差值均大于设定阈值。

10.一种卫星制导武器目标点坐标的测试方法，其特征在于该方法的步骤包括：

(1)通过电源组件给卫星接收机和嵌入式计算机模块供电；

(2)供电后，卫星接收机接收到卫星天线发送的射频信号后，将接收到的射频信号转换为数字信号，并将转换后的数字信号通过RS232协议发送给嵌入式计算机模块；

(3)嵌入式计算机模块接收到卫星接收机通过RS232协议发送的数字信号后，对接收到的数字信号进行数据处理，数据处理完成后得到目标点的坐标，并进行显示和存储。

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