基于Windows CE与FP GA的空情模拟系统的设计

　　0　引言

　　本文研究的空情模拟系统是基于模拟某探测器发现并跟踪空中目标的过程来进行设计的,系统能够模拟产生空中目标的飞行航迹,模拟某探测器跟踪发现目标,获得目标的各种参数,并将这些参数以某种数据格式发送给终端设备。

　　1　系统组成

　　为保证系统的便携性,该系统基于嵌入式操作系统W indowsCE下进行开发,以PC/104总线作为系统数据传输总线,使用FPGA及其外围电路作为数据调制及发送电路。系统的设计主要包括软件程序编写和硬件电路设计2部分,系统结构如图1所示。

　　2　W indows CE的特点与结构

　　W indowsCE操作系统是由Microsoft公司发布的一款精简的模块化操作系统,其主要优点有:资源要求低、多硬件平台支持、支持有线及无线网络、稳健的实时性支持、丰富的多媒体及语言支持、强大的开发工具等。

　　W indowsCE是一种微内核操作系统,其内核模块主要为应用程序提供一些基本的服务,包括内存和资源的管理、进程和线程管理、中断处理、异常处理、任务处理等,把图形系统、文件系统及设备驱动程序等都作为单独的用户进程来实现。其体系结构由下到上依次为:硬件层、OEM(Original EquipmentManufacturer原始设备制造商)层、操作系统层和应用程序层。

　　3　程序设计

　　系统的软件就是基于W indowsCE系统编写的,实现的主要功能有:模拟一定数量的空中目标、产生目标的各种参数、模拟某探测器进行目标扫描、模拟各种噪声及干扰、将扫描到的目标参数按照某种数据格式进行打包并经由PC/104总线进行发送等。

　　程序采用模块化编写方式,可读性较强,且易于进行修改维护。主要编写的模块有探测器参数设置模块、空中目标生成模块、噪声及干扰模块、探测器扫描跟踪模块、数据打包及发送模块等,程序结构如图2所示。

　　探测器参数设置模块:用于设置区域内探测器的数量、坐标、参数等信息,模拟多部探测器共同运行的实际情况。根据设备需求,可最多设置4部探测器。空情参数生成模块:用于生成需要的空中目标信息,包括目标数量、批次、方位、高度、速度、加速度、大小型机飞行轨迹、战术机动等。其中目标参数的战术机动是编写的难点,程序要建立目标在区域坐标系内的数学模型,并按照设定的各种战术动作进行数学建模,并对各战术动作进行平滑,最终在区域内形成一条完整的、较为真实的目标飞行轨迹。空情信息可以通过手工录入,也可以建立一套标准的航迹库,供需要时进行加载。

　　噪声及干扰模块:模拟探测器在实际运行时受到的外部干扰及扫描跟踪目标时产生的误差、内部电路噪声、数据传输误码等信息。探测器扫描模块:参考探测器的实际运行参数和界面,实现探测器扫描与目标发现的可视化。接收空情信息模块发送过来的目标数据,将其与干扰和噪声进行混叠后与探测器扫描线进行相遇,通过相遇算法得到相遇目标,将扫描到的目标进行显示,并将其参数送给数据打包发送模块。该模块最多支持4部探测器分别独立运行,产生各自的空情信息。数据打包及发送模块:按照终端设备能够接收识别的数据格式,将探测器扫描模块产生的目标参数进行打包并发送到PC/104总线上,供硬件电路处理,以便装备能够正确识别目标信息。