智能雷场的组网技术

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1、智能雷场的组网技术摘要：智能地雷是现代新概念弹药，其关键技术是声/震传感器阵列探测及组网通信技术。本文根据自动布设的智能地雷系统的作战使用方式，描述了智能地雷的工作原理和工作过程。并基于无线传感器网络技术(WSN)提出了一种网络化智能雷场系统方案及其无线传感器网络构建、自定位、自组织等关键技术的解决方案，据此可构建地雷场的自组织网络。该方案具有通信定位组网一体化设计，集成度高、工程实现简洁的特点。关键词：智能地雷;无线传感器网络;组网技术1.前言智能地雷是具有广域、自动寻找目标的第三代地雷，与传统地雷相比，它结合了传感器探测技术、无源定位技术、自寻的技术,通过传感器采集

2、的信号区分目标类型，并对目标进行精确定位后主动实施攻击，即能够主动、准确地探测跟踪目标并实施攻击。国外从二十世纪六、七十年代投入大量的人力物力进行研究，如:美国AHM反直升机地雷、法国的Mazac声控反坦克地雷。随着无线传感器网络在军事领域的应用，为自动布设的智能地雷系统组网提供了技术基础。无线传感器网络节点可以通过飞机布撒或人工布置等方式,大量部署在被感知对象内部或者附近。这些节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式实时感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息。对无线传感器网络来说，其网络体系由分层的网络通信协议、传感器网络管理以及应用支撑技术三部分组成。2.系统工作

3、原理2.1智能雷场的作用智能地雷用于反击武装直升机和坦克这些进攻性武器，可以人工布设，同时也借助于飞机或火箭进行自动布撒，从而封锁士兵无法深入战区军事项目。自动布撒地雷日益成为布设的发展趋势,不仅可以快速布设,而且可以对雷场的布设进行控制。2.2智能雷场的自动组网智能雷场的智能化程度更高，自动布设后，自动组成智能网络,自动探测、识别并实现对日标的攻击与毁伤，具有协同作战的能力。操作人员与地雷之间，地雷与地雷之间可进行通信，以实现对雷场的计划、管理和使用，从而大幅度提高雷场的效能。智能地雷系统主要包括传感探测系统、通信/定位系统、主控系统、战斗部导向系统、战斗部等部分组成

4、。2.3智能雷场的工作过程系统的工作过程如下:当地雷利用火箭或飞机空投自动布撒到所需地域,触地后接通地雷电源，首先通信/定位分系统开始工作，由于是自动布设，每组内部地雷节点的位置不能预先精确设定,节点之间的相互邻居关系预先也不知道。因此首先要构建无线传感器网络,建立网络同步，发现网络拓扑,进行网络节点定位等，自动形成无线网络系统。通过先进的联网技术，雷场的地雷在十秒级时间建立一个无线传感器网络与时间同步，同时通过自含的测时定位机制确定各地雷相对位置及其坐标系，进入“值守”状态;当有目标“入侵”激励时，各节点微音器地震头按同步顺序发送本节点采集的地面空中目标信号，并接收场

5、内其它地雷采集的数据，实现整个雷场地雷状态信息和传感器信息交换，对目标进行检测、测向定位并分类识别及航迹跟踪,做出决策判断，引导地雷战斗部随动瞄准并打击。同时自动监测网络自身“健康”状态与对破坏地雷的行人/车辆发起攻击。2.雷场的组网技术3.1网络拓扑结构发现/构建流程网络拓扑结构发现/构建流程采用WLAN的CSMA/CA协议,采用侦听CSMA信道，使用RTS/CTS握手来避免冲突(CA),其流程图如图1所示。图1网络拓扑结构发现和构建流程当地雷布设就位,触地后接通地雷电源，通信/定位分系统首先进入接收状态，侦听有无其他地雷发射的信号。当收到信号时首先进行抗干扰处理，排

6、除虚假信号。如果是虚假信号，重新进入接收侦听的过程;如果经判断是其它地雷发射的真实信号，则进入接收/同步过程。自动将自己的时钟同步到发射地雷的时钟上,并发出应答信号，请求分配时隙。当握手成功后，启动测距/定位程序。如果没有侦听到其他地雷发射的信号，该地雷发射RTS信号,争用信道，并进行冲突检测，如果检测到与其它地雷的发射冲突，进入接收/侦听状态，重复上述过程。如果不存在冲突，并收到了应答CTS信号,表示握手成功，进入测距/定位程序。构建相对坐标系，形成系统的拓扑结构。在建立地雷网络的拓扑结构的过程上,各地雷自然建立了时间同步系统，依次按序号选择时隙作为自己的发射时隙。地

7、雷场的各个地雷组网使用时分制，网内的各个用户都分到发射时隙，它利用这些时隙播发或中继信息，网内所有用户都在其不发射的时隙进行收听。然后通信/定位分系统进入值守状态，同时启动传感器分系统开机值守。当有目标出现时，各传感器计算出目标的方位和距离，按时隙交换传感器采集的信息，并进行协同处理，选择距离目标最近的地雷，引导地雷战斗部随动瞄准并打击目标。2.组网保障技术实现数据传输功能软件本身并不复杂，其技术也很成熟。但基于雷场的特殊性，如何保障通信传输的稳定性和传输过程中信息的保密性是关键。要保障传输信息的稳定性，单靠提高传输信道的质量是比较困难的