摘要 針對空空導(dǎo)彈飛行試驗(yàn)地面靶試的需求，提出一種基于GSM通訊網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程紅外目標(biāo)源投放控制器設(shè)計(jì)方案，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)GSM模塊的傳輸控制以及控制命令的解析執(zhí)行，通過華為GTM900模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，此系統(tǒng)具有低功耗、通訊可靠、成本低的優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞 紅外目標(biāo)；遠(yuǎn)程投放；GSM模塊；單片機(jī)；AT指令；控制器

    導(dǎo)彈研制過程中需要在靶場進(jìn)行大量的發(fā)射試驗(yàn)，其中許多靶試需要無人機(jī)或氣球靶標(biāo)，適時(shí)進(jìn)行紅外目標(biāo)源投放操作。如何可靠、安全地實(shí)現(xiàn)投放，可以利用常見的數(shù)傳電臺(tái)、定制專用的遙控?cái)?shù)據(jù)鏈等。綜合比較專用遙控?cái)?shù)據(jù)鏈可靠性高，但成本高。飛行靶試中電臺(tái)都是耗材，所以保證可靠性的前提下，降低試驗(yàn)投入成本是筮待解決的問題。
    GSM網(wǎng)絡(luò)是目前移動(dòng)通信體制中成熟、完善、應(yīng)用較廣泛的一種系統(tǒng)，現(xiàn)在使用的是數(shù)字傳輸?shù)诙涓C通訊系統(tǒng)，采用時(shí)分多址編碼，高斯濾波最小移頻鍵控GSMK調(diào)制技術(shù)，GSM系統(tǒng)具有頻譜利用率高、加密性好、業(yè)務(wù)豐富的特點(diǎn)。以GSM作為數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，可開發(fā)多種應(yīng)用，如無線遠(yuǎn)程檢測、控制、無線報(bào)警等。
    設(shè)計(jì)利用單片機(jī)串口向GSM模塊發(fā)送AT命令完成模塊初始化機(jī)及控制操作，由GSM模塊完成信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制、解調(diào)、發(fā)送和接收。每個(gè)投放控制器具有唯一的身份識別碼即SIM卡標(biāo)識。地面站只需采用手機(jī)撥打投放控制器采用的SIM卡電話號碼，投放控制器終端即可完成地面站手機(jī)號碼識別及相關(guān)投放任務(wù)。

1 硬件電路設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)
    投放控制器終端開發(fā)基于GSM技術(shù)以及嵌入式技術(shù)。由微處理器的串行接口向GSM模塊發(fā)送相應(yīng)的AT指令，完成模塊的初始化及地面站指令的識別與接收，識別正確后執(zhí)行任務(wù)投放操作?？刂破鹘K端主要南STC11F05，GTM900模塊、輔助電路，繼電器、驅(qū)動(dòng)模塊和電源芯片組成。

1．2 無線網(wǎng)絡(luò)
    GSM通訊模塊是設(shè)計(jì)的核心組件，選用華為公司的GTM900，其無線模塊是一款3頻段GSM／GPRS模塊。支持標(biāo)準(zhǔn)AT命令及增強(qiáng)AT命令是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐虢鉀Q方案。GTM900模塊采用40引腳ZIF連接形式與微處理器連接。通過ZIF連接器提供應(yīng)用所需電源接口(1～10腳)、串行接口(18～19腳)、SIM卡接口(24～29腳)、語音接口、控制接口等，控制器終端采用電源、串行和SIM接口。模塊與單片機(jī)接口電路如圖2所示。

1．3 電源設(shè)計(jì)
    GTM900模塊供電電壓范圍為3．3～4．8 V，典型值是4．0 V，模塊峰值電流可達(dá)2 A，南于GTM900模塊UART電平支持3．00V電平輸入輸出，所以單片機(jī)采用3．3 V低壓型，這樣避免了電平轉(zhuǎn)換?？刂破鹘K端投放執(zhí)行單元采用5 V繼電器，所以系統(tǒng)為多電源系統(tǒng)，電源設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，電源設(shè)計(jì)不理想將導(dǎo)致GTM900模塊無法登錄網(wǎng)絡(luò)等問題。

    單片機(jī)供電及其他電源設(shè)計(jì)如圖4所示。
1．4 GTM900輔助電路
    GTM900模塊開機(jī)需要一定時(shí)序，電源>3．3 V，同時(shí)PWON信號應(yīng)維持在10 ms，模塊關(guān)機(jī)需要將PWON信號拉低2～3 s，模塊開機(jī)工作時(shí)序流程如圖5所示。終端設(shè)計(jì)中模塊開關(guān)機(jī)采用單片機(jī)I／O直接控制PWON，采用軟件模擬開關(guān)機(jī)時(shí)序。
1．5 來電識別及顯示電路
    控制器終端設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)就是可靠性，如何正確識別來電還是短信息，避免誤觸發(fā)，設(shè)計(jì)中采用硬件和軟件相結(jié)合的方式。GTM 900模塊LPG和UART_RI全部引入單片機(jī)中斷。其中UART_RI為振鈴指示，當(dāng)外部來電時(shí)波形圖6所示，周期變化。短信時(shí)波形如圖7所示。由單片機(jī)軟件判斷是來電呼叫還是短信息，LPG為模塊狀態(tài)指示，來電時(shí)持續(xù)高電平。

2 軟件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是單片機(jī)如何利用AT命令控制GSM模塊識別來電號碼，準(zhǔn)確控制繼電器進(jìn)行紅外目標(biāo)源投放任務(wù)。系統(tǒng)軟件流程如圖8所示。

    單片機(jī)初始化主要完成變量和緩存區(qū)的清零、串口速率的設(shè)置等工作，GTM900啟動(dòng)后，單片機(jī)首先發(fā)送“AT+CIMI”請求SIM卡國際標(biāo)識，模塊返回“460020828901928 ok”其中數(shù)字串與SIM有關(guān)，每個(gè)SIM卡都有唯一國際標(biāo)識碼，如果返回“+CMEERROR”表示SIM未初始化完畢，發(fā)送“AT+CPAS”查詢模塊狀態(tài)，應(yīng)返回“+CPAS：0”，如返回“2”，模塊未成功入網(wǎng)。單片機(jī)重啟GTM900模塊，重復(fù)自檢過程，如不成功，單片機(jī)程序退出并報(bào)警指示。
    自檢通過后，需發(fā)送AT命令設(shè)定GTM900模塊短信模式，終端只發(fā)送“System test ok”ASCII短信息，所以MCU發(fā)送“AT+CMGF=1”設(shè)置文本方式發(fā)送，“AT+CSCA=“8613800371500”，154”設(shè)置短信服務(wù)中心號碼(以洛陽為例)，“AT+CMGS=135985623xx”發(fā)送目的地號碼(地面站號碼)，模塊返回“>”字符后單片機(jī)向串口發(fā)送“System test ok”字符串，控制器終端完成自檢。GTM900模塊處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，等待地面站呼叫。
    當(dāng)?shù)孛嬲竞艚薪K端時(shí)來電振鈴UART_RI輸出圖6波形，單片機(jī)下降沿中斷進(jìn)入服務(wù)程序判斷是來電還是短信息，如果是來電，發(fā)送“AT+ CLCC”命令查詢呼叫，解析返回信息“+CLCC，1，0，4，0，0，”135985623xx”，129"”中呼叫號碼，如為地面站呼叫進(jìn)入投放服務(wù)程序，否則發(fā)送“ATH”命令掛斷當(dāng)前干擾呼叫。

3 結(jié)束語
    設(shè)計(jì)的低成本紅外源遠(yuǎn)程投放控制器，采用軟件與硬件相結(jié)合的方法提高系統(tǒng)可靠性，依托可靠、分布范圍廣泛的GSM通訊網(wǎng)絡(luò)，以單片機(jī)為核心邏輯處理單元與GSM模塊相配合完成地面站呼叫號碼識別并進(jìn)行任務(wù)投放。此系統(tǒng)成本低、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、不受距離等限制，在某型紅外導(dǎo)彈外場試驗(yàn)時(shí)得到了實(shí)際應(yīng)用，效果良好。