ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU TRUYỀN NHẬN TÍN HIỆU GIẢ LẬP MỤC
TIÊU CHO RADAR PHÁO TỰ HÀNH

Chuyên ngành:
Mã số:

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
8.52.02.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2023


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn Khóa luận

GS. TS. Lê Tiến Thường

tốt nghiệp :
Cán bộ chấm nhận xét 1 :

TS. Huỳnh Phú Minh Cường

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

TS. Huỳnh Thế Thiện

Khóa luận tốt nghiệp được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 06 tháng 07 năm 2023.
Thành phần Hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp gồm:
1. Chủ tịch:

PGS.TS. Đỗ Hồng Tuấn

2. Ủy viên:

TS. Nguyễn Đình Long

3. Thư ký:

PGS.TS Hà Hồng Kha

4. Phản biện 1:

TS. Huỳnh Phú Minh Cường

5. Phản biện 2:

TS. Huỳnh Thế Thiện

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá khóa luận tốt nghiệp và Trưởng
Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


PGS.TS. Đỗ Hồng Tuấn

TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
1. Họ tên học viên: Nguyễn Thanh Tùng

MSHV:2170149

2. Ngày, tháng, năm sinh: 05/12/1976

Nơi sinh: Nam Định

3. Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện Tử

Mã số: 8520203

4. TÊN ĐỀ TÀI
 Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành
 A study on dummy signal processing of targets for self-propelled artillery
5. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Nghiên cứu tổng quan về pháo tự hành, radar pháo tự hành và các tham số
tín hiệu ở hệ cự ly của đài radar.
 Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật giả lập tín hiệu, cơng nghệ truyền nhận

và hiển thị tín hiệu vơ tuyến.
 Nghiên cứu thiết kế mơ hình giả lập tín hiệu cự ly mục tiêu cho radar pháo
tự hành.
 Mô phỏng đánh giá kết quả, viết luận văn.
6. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/02/2023
7. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/06/2023
8. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TS. Lê Tiến Thường.
9. PHẦN HƯỚNG DẪN: Toàn bộ nội dung và yêu cầu của LVTN đã được thông
qua bộ môn.
Tp. HCM, ngày … tháng … năm 2023.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN VIỄN THÔNG

GS.TS. Lê Tiến Thường
TRƯỞNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin cảm ơn thầy - GS. TS Lê Tiến Thường - Giảng viên hướng
dẫn trực tiếp của em. Cảm ơn vì thầy ln nhiệt tình sẵn sàng giải đáp thắc mắc mỗi
khi em gặp khó khăn hoặc có câu hỏi về vấn đề nghiên cứu của mình. Thầy vẫn ln
cho phép em tự do bày tỏ quan điểm đồng thời đưa ra những nhận xét, góp ý, dẫn dắt
em đi đúng hướng trong suốt thời gian nghiên cứu, thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ.
Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện điện tử - Trường Đại học
Bách khoa - Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho em những kiến
thức chuyên sâu về chuyên ngành trong suốt thời gian học tập để em có được nền

tảng kiến thức hỗ trợ rất lớn cho em trong quá trình thực hiện luận văn này.
Em xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí
Minh, cũng như các Phịng ban của nhà trường đã tạo điều kiện, cơ sở vật chất để em
có cơ hội và môi trường tốt nhất học tập và nghiên cứu.
Về kiến thức và khả năng lý luận, bản thân đã nỗ lực cố gắng hoàn thiện, tuy
nhiên trong q trình thực hiện luận văn vẫn cịn những thiếu sót nhất định. Em rất
mong nhận được những đóng góp của quý thầy giáo, cô giáo, bạn bè để luận văn thạc
sĩ của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè đồng nghiệp và các bạn
học viên sau đại học khóa 2021-2023 vì đã ln hỗ trợ và khuyến khích liên tục trong
suốt những năm học tập và qua quá trình nghiên cứu viết luận văn này. Luận văn này
sẽ không thể hồn thành nếu khơng có họ.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2023

Nguyễn Thanh Tùng

ii


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay pháo tự hành đang được biên chế trong các đơn vị lực lượng vũ trang
để phục vụ huấn luyện sẵn sàng chiến đấu. Công việc kiểm tra, giám sát, đánh giá
chất lượng huấn luyện gặp rất nhiều khó khăn; người chỉ huy khơng thể nắm bắt được
thao tác kíp trắc thủ trong điều khiển bám bắt mục tiêu trên màn hình radar. Do đó,
việc tìm giải pháp truyền các tham số tín hiệu của màn hình cự ly radar về máy tính

là cần thiết giúp người chỉ huy đánh giá trình độ của kíp trắc thủ nhằm nâng cao hiệu
quả của công tác huấn luyện sẵn sàng chiến đấu của các đơn vị.
Từ nhu cầu thực tế đó, cùng với việc khí tài là thiết bị qn sự lên việc tiếp
cận thường xuyên là không khả thi và nhiệm vụ thực hiện đề tài luận văn Thạc sĩ chỉ
trong thời gian 1 học kỳ. Vì vậy, luận văn đã thực hiện nghiên cứu giả lập tín hiệu
mục tiêu cho radar pháo tự hành và truyền về máy tính để làm cơ sở cho việc mở rộng
nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền nhận và hiển thị tín hiệu từ khí tài thật về máy
tính trong những nghiên cứu tiếp theo.
Để thực hiện nghiên cứu trên, tác giả đã tiến hành khảo sát thực tế các tham
số tín hiệu trên khí tài thật kết hợp nghiên cứu tài liệu kỹ thuật, phân tích chọn lựa tín
hiệu cần truyền về máy tính. Sau đó nghiên cứu cơng nghệ giả lập tín hiệu, cơng nghệ
truyền nhận và hiển thị tín hiệu; thực hiện nghiên cứu giả lập tín hiệu mục tiêu trên
màn hình radar pháo tự hành thơng qua lập trình vi điều khiển STM32 F411 và ứng
dụng cơng nghệ Lora để truyền nhận tín hiệu. Trên cơ sở nghiên cứu, tác giả thiết kế
mơ hình giả lập tín hiệu và truyền nhận các tín hiệu đó về hiển thị trên máy tính; thử
nghiệm kết quả nghiên cứu và dựa vào kết quả thử nghiệm làm cơ sở cho việc đánh
gía tính hiệu quả của thiết kế.

Tóm tắt luận văn

iii

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

ABSTRACT

Currently, the self-propelled gun is being staffed in armed forces to serve
training and fighter. The work of inspecting, monitoring and evaluating the quality of
training encounterstoo difficulties; The captain could not grasp the crew's operation in
the target tracking control on the radar screen of the self-propelled gun. Therefore,
finding a solution to transmit the parametric signals of the radar screen to the computer
is necessary to help the captain assess the level of the expedition to improve the
effectiveness of the training of the crews.
From actual need, together with the fact that the weapon is military equipment,
regular access is not feasible and the task of the Master's thesis topic in a semester.
Therefore, the author has conducted research to simulate the target signal for radar and
transmit it to the computer as a basis for expanding the research and design of the signal
transmission and display system from real weapons to the computer, renueve in the
future studies.
To do research, the author conducted a practical survey of signal parameters
on real equipments, combined with studying technical documents, analyzing and
selecting signals to be transmitted to the computer. Thereafter, we study signal
simulation technology, signal transmission and display technology; conduct research
to simulate target signal on self-propelled artillery radar screen through programming
of STM32 F411 microcontroller and application of Lora technology to transmit and
receive signals. On that basis, design a signal simulation model and transmit the
signals to display on the computer; testing the research results, based on the test
results as the basis for evaluating the effectiveness of the design.

Abstract

iv

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng



Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ
Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập này là của riêng tôi.
Thống kê, số liệu được sử dụng trong luận văn đã được cơng bố theo đúng quy định,
có nguồn gốc rõ ràng. Những kết quả nghiên cứu trong luận văn do tơi tự tìm hiểu,
phân tích, thực nghiệm, khách quan, phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Kết quả
nghiên cứu này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào.
Học viên

Nguyễn Thanh Tùng

Lời cam đoan của tác giả

v

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN .......................................................................................... iii
ABSTRACT .............................................................................................................. iv
LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ .......................................................................... v
MỤC LỤC ................................................................................................................. vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT…...................................................................xiii
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1.1 Lý do chọn đề tài............................................................................................1
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu...............................................................2
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 2
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu ..................................................................... ......2
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu............................................................................... 3
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................... 3
1.4.1 Ý nghĩa khoa học .................................................................................. 3
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................... 3
1.5 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3
1.6 Cấu trúc luận văn ......................................................................................... 4
CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHÁO TỰ HÀNH, RADAR
PHÁO TỰ HÀNH VÀ CÁC THAM SỐ TÍN HIỆU Ở HỆ CỰ LY CỦA ĐÀI
RADAR ...................................................................................................................... 5
2.1 Tổng quan về pháo tự hành ......................................................................... 5
2.1.1 Pháo tự hành 2S4 Tyulpan của Nga ...................................................... 6
2.1.2 Pháo tự hành Gepard của Đức...............................................................7
2.1.3 Pháo tự hành M109A7 Paladin của Mỹ.................................................8
2.1.4 Pháo tự hành AS90 của Anh…..............................................................8
2.1.5 Pháo tự hành Krab của Ba Lan..............................................................9

Mục lục

vi

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng



Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

2.2 Pháo tự hành ЗСУ-23-4..............................................................................10
2.2.1 Tổng quan pháo tự hành phịng khơng tầm thấp ЗСУ-23-4.................10
2.2.2 Đài radar 1РЛ33М của pháo tự hành ЗСУ-23-4..................................11
2.3 Hệ thống cự ly đài radar pháo tự hành ЗСУ-23-4................................... 13
2.3.1 Khảo sát các dạng tín hiệu ở hệ cự ly của radar 1РЛ33М .................. 15
2.3.2 Quá trình hình thành kênh tạo các xung tín hiệu ................................ 17
2.3.3 Khảo sát các tham số tín hiệu của hệ cự ly đài radar tại khí tài .......... 26
2.3.4 Giới thiệu chức năng màn hình chỉ thị cự ly mục tiêu của radar ........ 29
2.3.5 Lựa chọn các tín hiệu cần giả lập, truyền nhận và hiển thị lên màn hình
máy tính........................................................................................................31
2.4 Kết luận chương…......................................................................................33
CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT GIẢ LẬP, CƠNG NGHỆ TRUYỀN
NHẬN VÀ XỬ LÝ HIỂN THỊ TÍN HIỆU............................................................ 34
3.1 Sơ đồ khối mơ hình giả lập ........................................................................ 34
3.2 Giới thiệu cơng nghệ giả lập tín hiệu ........................................................ 35
3.2.1 Giả lập các xung tín hiệu bằng kỹ thuật PWM trên vi điều khiển......35
3.2.2 Sử dụng PWM bằng phương pháp ngắt timer trên vi điều khiển họ
STM32F411 để giả lập tín hiệu cự ly .......................................................... 36
3.3 Giới thiệu cơng nghệ truyền nhận dữ liệu vô tuyến, giao tiếp và điều khiển
trên máy tính .............................................................................................. 40
3.3.1 Giới thiệu các cơng nghệ truyền - nhận vô tuyến................................40
3.3.2 Giới thiệu ngôn ngữ lập trình Python điểu khiển hiển thị máy tính......48
3.4 Kết luận chương….............................….....................................................48
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MƠ HÌNH GIẢ LẬP TÍN HIỆU MỤC
TIÊU CHO RADAR PHÁO TỰ HÀNH ............................................................... 49

4.1 Cấu trúc hệ thống ....................................................................................... 51
4.2 Nghiên cứu thiết kế mơ hình giả lập tín hiệu ........................................... 52
4.2.1 Nghiên cứu thiết kế khối giả lập tín hiệu ............................................ 52
4.2.2 Nghiên cứu thiết kế khối điều khiển trung tâm................................... 62

Mục lục

vii

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

4.3 Nghiên cứu thiết kế khối kết nối máy tính ............................................... 68
4.3.1 Giới thiệu chung về mạch tích hợp Arduino Nano..............................68
4.3.2 Thiết kế khối kết nối máy tính.............................................................70
4.4 Nghiên cứu, xây dựng phần mềm hiển thị máy tính ...............................72
4.5 Kết luận chương…......................................................................................74
CHƯƠNG 5 THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ...................................75
5.1 Mơ hình giả lập hoàn chỉnh .......................................................................75
5.2 Thử nghiệm và đánh giá kết quả nghiên cứu ….......................................77
5.2.1 Thử nghiệm trong phịng thí nghiệm …...............................................77
5.2.2 Đánh giá kết quả thử nghiệm mơ hình giả lập, truyền nhận và hiển thị
tín hiệu cự ly trong phịng thí nghiệm …......................................................78
CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................... 89
6.1 Kết luận chung ............................................................................................ 89
6.2 Hướng phát triển ........................................................................................ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 90

Mục lục

viii

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1 Pháo tự hành 2S4 Tulip của Nga [4]. ........................................................... 6
Hình 2.2 Pháo phịng khơng tự hành Gepard [3]. .................................................. 7
Hình 2.3 M109A7 Paladin của Mỹ tại chiến trường Afghanistan [2]. .................. 8
Hình 2.4 Pháo tự hành AS90 của quân đội Anh [2]. ............................................. 9
Hình 2.5 Pháo tự hành Krab của quân đội Ba Lan [2].............................................. 9
Hình 2.6 Hình ảnh pháo tự hành ЗСУ-23-4 và kíp trắc thủ [6]…..........................10
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí đài radar ở trong cabin của pháo ЗСУ-23-4 [10]…..............13
Hình 2.8 Sơ đồ chức năng hệ cự ly theo tài liệu kỹ thuật [8]….............................14
Hình 2.9 Biểu đồ thời gian các xung tín hiệu thuộc hệ cự ly [10]….......................16
Hình 2.10 Sơ đồ chức năng kênh tạo tín hiệu ch̉n và điện áp quy ch̉n ...........17
Hình 2.11 Biểu đồ giải thích q trình tạo xung nhọn cố định…..........................18
Hình 2.12 Sơ đồ chức năng đơn giản kênh tạo xung kích II….............................18
Hình 2.13 Biểu đồ điện áp giải thích hoạt động của kênh tạo xung kích II….........19
Hình 2.14 Sơ đồ chức năng đơn giản kênh tạo các xung cửa sóng…...................20
Hình 2.15 Biểu đồ điện áp giải thích hoạt động của kênh tạo các xung cửa sóng...22
Hình 2.16 Sơ đồ chức năng đơn giản kênh xử lý tín hiệu phản xạ…...................23

Hình 2.17 Sơ đồ chức năng đơn giản kênh đo cự ly tự động ...............................24
Hình 2.18 Hình ảnh màn hình cự ly khi chuyển mạch ở vị trí a) Làm việc; b) Quy
ch̉n [8]. ............................................................................................................. 25
Hình 2.19 Tín hiệu điện áp hình sin….................................................................27
Hình 2.20 Tín hiệu xung kích II .......................................................................... 27
Hình 2.21 Tín hiệu xung chọn “di động” ............................................................ 28
Hình 2.22 Tín hiệu xung cửa sóng I “di động”.................................................... 28
Hình 2.23 Tín hiệu xung “di động” bán cửa sóng I ............................................. 29
Hình 2.24 Pháo tự hành ЗСУ-23-4 phát hiện và tiêu diệt mục tiêu..................... 30
Hình 2.25 Cấu tạo màn hình hiển thị cự ly mục tiêu [8]. .................................... 30
Hình 2.26 Màn hình cự ly thực tế trên khí tài...................................................... 31
Hình 3.1 Sơ đồ khối mơ hình giả lập…................................................................34
Danh mục hình ảnh

ix

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

Hình 3.2 Tín hiệu xung vng ............................................................................. 35
Hình 3.3 Sơ đồ chức năng của khối timer trên vi điều khiển STM32F411 [12]..36
Hình 3.4 Tỷ lệ phần trăm mức cao của xung ....................................................... 36
Hình 3.5 Thiết lập tần số hoạt động của vi điều khiển. ....................................... 38
Hình 3.6 Cấu hình tạo PWM tần số 1KHz của vi điều khiển .............................. 38
Hình 3.7 Cấu hình tạo xung kích II tần số 1KHz. ............................................... 39
Hình 3.8 Module thu phát RF Lora SX1278 (E32-433T20D) ............................ 47

Hình 4.1 Giản đồ các xung cần giả lập ................................................................ 50
Hình 4.2 Sơ đồ chức năng mơ hình giả lập tín hiệu, truyền nhận và hiển thị tín hiệu
cự ly ..................................................................................................................... 51
Hình 4.3 Các chân ra và cấu hình cho STM32F411 ............................................ 53
Hình 4.4 Kit STM32F411 Discovery [31] ........................................................... 54
Hình 4.5 Sơ đồ khối phần cứng Kit STM32F411 Discovery [31]. ..................... 54
Hình 4.6 Bố cục mặt trên của Kit STM32F411 Discovery [31].......................... 55
Hình 4.7 Bố cục mặt dưới của Kit STM32F411 Discovery [31]. ....................... 55
Hình 4.8 Giản đồ xung chiếu sáng đường quét ................................................... 58
Hình 4.9 Xung nhọn “di động” ............................................................................ 58
Hình 4.10 Xung chọn “di động” .......................................................................... 58
Hình 4.11 Xung mục tiêu..................................................................................... 58
Hình 4.12 Sơ đồ chức năng khối giả lập.............................................................. 59
Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý khối giả lập tín hiệu. ................................................ 60
Hình 4.14 Lưu đồ thuật tốn chương trình giả lập tín hiệu ................................. 61
Hình 4.15 Các chân ra và cấu hình cho STM32F407 .......................................... 62
Hình 4.16 Kit STM32F407VG Discovery [33]. .................................................. 63
Hình 4.17 Sơ đồ khối phần cứng Kit STM32F407VG Discovery [33]............... 63
Hình 4.18 Bố cục mặt trên của Kit STM32F407VG Discovery [33]. ................. 64
Hình 4.19 Bố cục mặt dưới của Kit STM32F407VG Discovery [33]................. 64
Hình 4.20 Sơ đồ chức năng khối điều khiển trung tâm ....................................... 65
Hình 4.21 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm ........................................ 66
Hình 4.22 Lưu đồ thuật tốn chương trình đọc tín hiệu từ khối giả lập .............. 67
Danh mục hình ảnh

x

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng



Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

Hình 4.23 Sơ đồ chân Arduino Nano V3.0 ATmega328P [34]........................... 68
Hình 4.24 Sơ đồ chân Arduino Nano V3.0 ATmega328P [34]........................... 69
Hình 4.25 Sơ đồ chức năng khối kết nối máy tính. ............................................. 70
Hình 4.26 Sơ đồ kết nối Lora SX1278 và Arduino Nano ................................... 70
Hình 4.27 Lưu đồ thuật tốn chương trình xử lý và truyền tín hiệu lên máy
tính........................................................................................................................71
Hình 4.28 Giao diện Visual studio code cho lập trình Python.............................72
Hình 4.29 Lưu đồ thuật tốn chương trình hiển thị kết quả trên máy tính...........73
Hình 5.1 Mơ hình giả lập tín hiệu.........................................................................75
Hình 5.2 Bo mạch mơ hình giả lập tín hiệu...........................................................76
Hình 5.3 Khối kết nối máy tính.............................................................................76
Hình 5.4 Xung nhọn “cố định” trên máy hiện sóng...............................................79
Hình 5.5 Xung nhọn "di động" trên máy hiện sóng................................................79
Hình 5.6 Xung kích II trên máy hiện sóng............................................................80
Hình 5.7 Xung kích II được tái tạo trên máy tính...................................................80
Hình 5.8 Xung chọn "di động" và xung kích II trên máy hiện sóng........................80
Hình 5.9 Vị trí xung chọn “di động” so với xung kích II tái tạo trên máy tính.......81
Hình 5.10 Xung mục tiêu và xung kích II trên máy hiện sóng................................81
Hình 5.11 Vị trí xung mục tiêu so với xung kích II tái tạo trên máy tính...............82
Hình 5.12 Xung chiếu sáng đường quét và xung kích II trên máy hiện sóng.........82
Hình 5.13 Vị trí xung chiếu sáng đường qt so với xung kích II tái tạo trên máy
tính........................................................................................................................83
Hình 5.14 Xung cửa sóng I "di động" và xung kích II trên máy hiện sóng...........83
Hình 5.15 Vị trí xung cửa sóng I “di động” với xung kích II tái tạo trên máy tính..84
Hình 5.16 Xung ngắm “di động” và xung kích II trên máy hiện sóng..................84
Hình 5.17 Vị trí xung ngắm “di động” so với xung kích II tái tạo trên máy tính...85

Hình 5.18 Tab kết nối và hiển thị tín hiệu nhận được từ mơ hình giả lập................86
Hình 5.19 Tab hiển thị các xung tín hiệu thu nhận được trên máy tính.................87
Hình 5.20 Tab tái tạo lại về mặt ngun lý trên màn hình cự ly...........................87

Danh mục hình ảnh

xi

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1 Bảng giá trị tham số các tín hiệu cần giả lập tại khối giả lập ............... 52
Bảng 4.2 Thông số của các bộ timer [30] ............................................................ 56
Bảng 4.3 Bảng kết nối kích hoạt nội bộ của timer............................................... 57
Bảng 4.4 Các thông số kỹ thuật của Arduino Nano V3.0 ATmega328P [34] .... 69
Bảng 5.1 Bảng vị trí các chân ra tín hiệu từ mơ hình giả lập .............................. 77
Bảng 5.2 Bảng kết quả đo tín hiệu từ mơ hình giả lập bằng máy hiện sóng ....... 78
Bảng 5.3 Bảng kết quả thử nghiệm truyền - nhận và hiển thị tín hiệu. ............... 85

Danh mục bảng biểu

xii

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng



Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ý nghĩa
Ký hiệu

Tiếng anh

Tiếng việt

ADC

Analog-to-Digital Converter

Bộ chuyển đổi tương tự-số

ARR

Auto-reload register

Thanh ghi tự động nạp lại

CNT

Counter

Bộ đếm


DAC

Digital-to-Analog Converter

Bộ chuyển đổi số-tương tự

Direct Current

Dòng điện một chiều

DMA

Direct memory access

Truy cập bộ nhớ trực tiếp

FPU

Floating-Point Unit

Khối xử lý tính tốn dấu phẩy động

Integrated Circuit

Mạch tích hợp

MCU

Micro Controller Unit


Khối vi điều khiển trung tâm

PSC

Prescaler

Bộ chia tần

PWM

Pulse Width Modulation

Điều chế độ rộng xung

Micro-Electro-Mechanical
Systems
Institute of Electrical and
Electronics Engineers

Hệ thống vi cơ điện tử

DC

IC

MEMS
IEEE

Viện kỹ sư điện và điện tử


Tiếng Nga

Tiếng Việt

ФИ

Зенитная Самоходная
Установка
Aвтоматическая подстройка
частоты
Фазированный импульс

СРП

Счетно-решающий прибор

Thiết bị tính tốn

СДЦ

Селекция движущих целей

Lọc mục tiêu di động

ЧПK

численно- периодичная
компенсация


Khối khử qua chu kỳ

ЗСУ
AПЧ

Danh mục các từ viết tắt

xiii

Pháo cao xạ tự hành
Tự động điều chỉnh tần số
Xung định pha

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

CHƯƠNG 1 M
Ở ĐẦU

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1 Lý do chọn đề tài
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.6 Cấu trúc luận văn


Pháo tự hành là một trong những loại vũ khí chiến đấu cực kỳ hiệu quả hỗ trợ
hỏa lực cho bộ binh chiếm lĩnh trận địa, phá vỡ tuyến phòng thủ của đối phương,
chống lại máy bay địch tấn công và cả máy bay trực thăng dưới mọi điều kiện thời
tiết và ánh sáng.
Pháo tự hành là trang bị được biên chế trong hầu hết quân đội các nước trên
thế giới và là hỏa lực tấn công các sở chỉ huy, phá hoại tuyến hậu cần (kho đạn, kho
nhiên liệu, lương thực, khí tài… của đối phương nằm sâu phía sau chiến tuyến).
Quân đội nhân dân Việt Nam đã nhận được những tổ hợp pháo tự hành đầu
tiên do Liên Xô viện trợ vào giai đoạn cuối của cuộc kháng chiến chống pháp và
những năm đầu chống Mỹ. Từ khi được tiếp nhận đến nay, pháo tự hành luôn giữ vai
trò quan trọng trong việc hỗ trợ bộ binh làm chủ chiến trường, lưới lửa phịng khơng
đa tầng và dày đặc có hiệu quả cao của Quân đội nhân dân Việt Nam.
1.1 Lý do chọn đề tài
Hiện nay các khí tài pháo tự hành vẫn đang được biên chế và sử dụng trong
các đơn vị quân đội nhân dân Việt Nam để phục vụ huấn luyện sẵn sàng chiến đấu.
Vì vậy, việc duy trì hoạt động cơng tác kiểm tra, giám sát, đánh giá chất lượng huấn
luyện luôn gặp khó khăn; đặc biệt là đánh giá thao tác kíp trắc thủ trên màn hình cự
ly của radar nhằm kịp thời rút kinh nghiệm trong mỗi lần huấn luyện.
Chương 1

1

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường


Để người chỉ huy nắm bắt được thao tác kíp trắc thủ trong việc điều khiển bám
bắt cự ly mục tiêu trên màn hình radar trong huấn luyện sẵn sàng chiến đấu; vì vậy,
việc tìm giải pháp truyền các tham số tín hiệu mục tiêu trên màn hình radar về máy
tính để giúp người chỉ huy đánh giá trình độ của kíp trắc thủ nhằm nâng cao hiệu quả
của công tác huấn luyện sẵn sàng chiến đấu của các đơn vị.
Xuất phát từ tình hình thực tế đó cùng với việc tiếp xúc khí tài rất hạn chế và
thời gian thực hiện luận văn chỉ trong 1 học kỳ, tác giả đã chọn đề tài luận văn:
“Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành”. Tên tiếng
anh: “A study on dummy signal processing of targets for self-propelled artillery” làm
cơ sở cho việc mở rộng nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền nhận và hiển thị tín hiệu
từ khí tài thật về máy tính trong những nghiên cứu tiếp theo.
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
Luận văn được thực hiện với mục tiêu nghiên cứu giả lập tín hiệu cự ly mục
tiêu trên màn hình radar pháo tự hành và đưa ra giải pháp truyền thông tin mơ phỏng
đó về máy tính.
 Thực hiện khảo sát các dạng tín hiệu (số lượng, tham số xung tín hiệu) được
hình thành ở hệ cự ly trên màn hình radar pháo tự hành.
 Nghiên cứu các kỹ thuật về giả lập tín hiệu, cơng nghệ truyền nhận tín hiệu
vơ tuyến.
 Thiết kế mơ hình giả lập các xung tín hiệu và xây dựng phần mềm hiển thị
trên máy tính.
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
 Các tín hiệu ở hệ cự ly của radar pháo tự hành, các cơng nghệ kỹ thuật giả
lập tín hiệu và cơng nghệ truyền nhận tín hiệu vơ tuyến.
 Ứng dụng giả lập tín hiệu cự ly mục tiêu bằng kỹ thuật điều chế độ rộng
Chương 1

2


SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

xung theo phương pháp ngắt timer trên vi điều khiển STM32F411.
 Xây dựng phần mềm xử lý hiển thị các tham số tín hiệu trên máy tính.
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu giả lập các xung tín hiệu cự ly trên màn hình radar pháo tự
hành kết hợp với các cơng nghệ truyền nhận tín hiệu vơ tuyến, kỹ thuật lập trình, kỹ
thuật điều khiển và đo lường, phần mềm hiển thị máy tính để tiến hành xây dựng mơ
hình thiết kế phù hợp.
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Luận văn mang lại một số ý nghĩa về mặt lý thuyết và thực tiễn trong việc ứng
dụng công nghệ truyền nhận dữ liệu vô tuyến trong lĩnh vực quân sự; cụ thể tối ưu
quá trình truyền và nhận dữ liệu vô tuyến.
1.4.1 Ý nghĩa khoa học
 Luận văn đã khảo sát, thống kê các tham số tín hiệu trên hệ cự ly của radar
pháo tự hành.
 Kết hợp kỹ thuật lập trình vi điều khiển giả lập tín hiệu và cơng nghệ truyền
nhận, xử lý tín hiệu vô tuyến.
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn
 Nghiên cứu thiết kế mơ hình giả lập tín hiệu thay thế các xung tín hiệu trên
màn hình cự ly radar pháo tự hành.
 Truyền nhận các xung tín hiệu và hiển thị trên màn hình máy tính.
1.5 Phương pháp nghiên cứu
Luận văn thực hiện nghiên cứu, khảo sát có hệ thống, khoa học; vừa nghiên
cứu tài liệu kỹ thuật pháo tự hành kết hợp khảo sát các tín hiệu thực tế trên khí tài;

nghiên cứu cơng nghệ lập trình vi điều khiển trong giả lập tín hiệu và cơng nghệ
truyền nhận tín hiệu vô tuyến.
Chương 1

3

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

 Nghiên cứu tổng quan về các loại pháo tự hành, nguyên lý làm việc của
radar pháo tự hành ЗСУ-23 và chức năng màn hình chỉ thị cự ly mục tiêu
trong khoang trắc thủ.
 Nghiên cứu các dạng tín hiệu (số lượng, tham số) được hình thành ở hệ cự
ly của radar pháo tự hành.
 Nghiên cứu các công nghệ về giả lập tín hiệu, truyền nhận tín hiệu vơ tuyến
và xây dựng phần mềm xử lý hiển thị tín hiệu trên máy tính.
1.6 Cấu trúc luận văn
Luận văn được cấu trúc từ các chương, mỗi chương sẽ mang một nội dung lớn
và trong chương sẽ được nêu ra các vấn đề nhỏ, phân tích, giải quyết các vấn đề và
tổng hợp để kết luận vấn đề trong chương. Các chương trong luận văn sẽ được sắp
xếp phù hợp logic và nội dung chương sẽ liên quan chương trước làm cơ sở để phát
triển các chương sau. Nội dung luận văn được trình bày trong 6 chương.
Chương 1 Mở đầu: Giới thiệu tổng quan, lý do chọn đề tài, phạm vi nghiên
cứu, đối tượng nghiên cứu, mục tiêu nghiên cứu, những đóng góp và cấu trúc của
luận văn.
Chương 2 Nghiên cứu tổng quan về pháo tự hành, radar pháo tự hành và các

dạng tham số tín hiệu ở hệ cự ly của đài radar.
Chương 3 Nghiên cứu tổng quan về kỹ thuật giả lập, cơng nghệ truyền nhận
và hiển thị tín hiệu.
Chương 4 Nghiên cứu thiết kế mơ hình giả lập tín hiệu cự ly mục tiêu cho
radar pháo tự hành.
Chương 5 Thử nghiệm và đánh giá kết quả
Chương 6 Kết luận và hướng phát triển: Ở phần này luận văn sẽ đánh giá và
so sánh các kết quả mơ hình giả lập tín hiệu tạo ra, truyền nhận hiển thị thành cơng
trên máy tính và hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo của đề tài.

Chương 1

4

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ
PHÁO TỰ HÀNH, RADAR PHÁO TỰ
HÀNH VÀ CÁC THAM SỐ TÍN HIỆU
Ở HỆ CỰ LY CỦA ĐÀI RADAR

2.1 Tổng quan về pháo tự hành
2.2 Pháo tự hành ЗСУ-23-4
2.3 Hệ cự ly đài radar pháo tự hành ЗСУ-23-4

2.4 Kết luận chương

Trong chương này, tác giả trình bày sơ lược về pháo tự hành (tên tiếng Anh là
self-propelled artillery) là một loạt giải pháp nhằm mang lại sự cơ động cho pháo
binh và hỗ trợ hỏa lực cho các đơn vị bộ binh làm chủ chiến trường. Pháo tự hành cơ
động nhanh, hỏa lực mạnh, tầm bắn xa và có độ sát thương cao. Pháo tự hành hiện
đại ngày nay có hệ thống định vị đạn, radar chống máy bay phát hiện, đầu đạn nặng
và bắn được đầu đạn hạt nhân nhẹ. Hệ thống định vị đạn là một trong những ưu điểm
của pháo tự hành, nó có thể tự động bám sát mục tiêu mà không cần phải điều chỉnh
và dừng lại cho đến khi mục tiêu bị tiêu diệt [1].
Những tính năng trên làm cho pháo tự hành trở thành một trong những loại vũ
khí khơng thể thiếu mà bất cứ quân đội nước nào cũng muốn sở hữu.

2.1 Tổng quan về pháo tự hành
Các loại pháo tự hành được biên chế trong quân đội một số nước trên thế giới.
Những nội dung trong phần này được tham khảo từ các nguồn tài liệu [2] [3] [4].
Chương 2

5

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

2.1.1 Pháo tự hành 2S4 Tyulpan của Nga
2S4 Tyulpan có cỡ nịng 240mm là pháo tự hành ưu thế nhất với tầm bắn tối
đa 20km. 2S4 Tyulpan được sản xuất từ những năm 1970 nhưng hiện nay chúng vẫn

đang được biên chế trong quân đội Nga.
Tyulpan M-1975 được đánh giá là một trong những tổ hợp pháo cơ động mạnh
nhất thế giới, được thiết kế để tiêu diệt các lô cốt kiên cố, các trung tâm chỉ huy, trận
địa phòng thủ của đối phương và các mục tiêu quân sự quan trọng khác. Nó có tầm
bắn 10 km với đạn thơng thường và tới 20 km với đạn hỗ trợ tên lửa. Nó cũng có thể
bắn với nhiều loại đạn khác như: Đạn hóa học, đạn xun bê tơng và đạn hạt nhân
chiến thuật cũng như đạn dẫn đường bằng laser, đạn gây cháy...[4].
2S4 Tyulpan sử dụng khung gầm bánh xích như xe tăng, có tính cơ động cao,
có thể hoạt động trong mọi điều kiện địa hình, đặc biệt là khi tuyết tan với địa hình
lầy lội như ở Ukraina. Xe được trang bị động cơ diesel V-59 V-12 có cơng suất 520
mã lực. Chúng có khả năng di chuyển với tốc độ 60 km/h với phạm vi hành trình tối
đa 500 km; cùng với kíp trắc thủ 9 người và có thể khai hỏa sau 25 phút [4].

Hình 2.1 Pháo tự hành 2S4 Tulip của Nga [4].
Chương 2

6

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

Từ khi cuộc xung đột nổ ra ở Ukraine Tyulpan 2S4 được quân đội Nga sử
dụng để phá hủy các công sự kiên cố, các trận địa phòng ngự, các sở chỉ huy của quân
đội Ukraine nó đã thể hiện ưu thế tuyệt đối trên chiến trường [4].
2.1.2 Pháo tự hành Gepard của Đức
Pháo tự hành Gepard dùng để bảo vệ các sơ sở hạ tầng trọng yếu của các đơn

vị quân đội như: Sở chỉ huy, trận địa phòng thủ, các kho hậu cần khỏi những cuộc tấn
công của trực thăng và máy bay không người lái (UAV) bay ở độ cao thấp [3].
Pháo phịng khơng tự hành Flakpanzer Gepard do Đức sản xuất, sử dụng khung
gầm xe tăng chủ lực Leopard 1. Tổ hợp Gepard được trang bị hai pháo tự động
Oerlikon GDF 35 mm, mỗi khẩu có cơ số 320 viên đạn phịng khơng và 20 viên đạn
chống tăng, cùng hai cụm 4 ống phóng lựu đạn khói 76 mm. Gepard được trang bị 2
bộ radar, một radar tìm kiếm chung ở phía sau tháp pháo và một radar quan sát phía
trước, tốc độ di chuyển tối đa của xe khoảng 65 km/h, với cự ly hoạt động 550km.
Tổ hợp Gepard có hệ thống bám bắt và điều khiển hỏa lực tự động kể từ khi phát hiện
được mục tiêu [3].

Hình 2.2 Pháo phịng khơng tự hành Gepard [3].
Chương 2

7

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

2.1.3 Pháo tự hành M109A7 Paladin của Mỹ
Pháo tự hành M109A7 Paladin là phiên bản nâng cấp mới nhất của lựu pháo
tự hành M109 Paladin. Phiên bản này sử dụng hệ thống nạp đạn tự động, vũ khí chủ
lực là pháo 155 mm [2].
M109A7 có tầm bắn từ 24 km đến 30 km, nó cũng có thể bắn được với đạn
pháo dẫn hướng thông minh M982 Excalibur với tầm bắn lên tới 40 km. Điểm hạn
chế đáng kể của M109 là tốc độ bắn chậm, khoảng 4 viên một phút. Quân đội Mỹ dự

kiến sẽ trang bị với số lượng đáng kể lựu pháo tự hành M109A7 cho các đơn vị pháo
binh trong tương lai [2].

Hình 2.3 M109A7 Paladin của Mỹ tại chiến trường Afghanistan [2].
2.1.4 Pháo tự hành AS90 của Anh
Quân đội Hoàng gia Anh đưa vào biên chế AS90 từ những năm 1993; AS90
được trang bị pháo 155 mm cùng hệ thống nạp đạn tự động, tốc độ bắn khoảng 6 viên
một phút. AS90 có hệ thống điều khiển hỏa lực tự động vô cùng hiện đại. Tuy vậy,
AS90 cũng có điểm yếu là nịng pháo ngắn nên tầm bắn tối đa với đạn tăng tầm chỉ
Chương 2

8

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

khoảng 32 km, cơ số đạn pháo mang theo trên xe khoảng 48 viên. Vì thế, khi cơ động
chiến đấu phải có xe tiếp đạn đi cùng lên cũng giảm đáng kể sự cơ động của xe [2].

Hình 2.4 Pháo tự hành AS90 của quân đội Anh [2].
2.1.5 Pháo tự hành Krab của Ba Lan

Hình 2.5 Pháo tự hành Krab của quân đội Ba Lan [2].
Chương 2

9


SVTH: Nguyễn Thanh Tùng


Nghiên cứu truyền nhận tín hiệu giả lập mục tiêu cho radar pháo tự hành

GVHD: GS.TS. Lê Tiến Thường

Pháo tự hành Krab là sản phẩm của tập đoàn BAE Systems Land Systems sản
xuất cho quân đội Ba Lan. Nó được phát triển dựa trên khung gầm của xe tăng chiến
đấu chủ lực PT-91, Krab được trang bị pháo 155 mm [2].
Krab có hệ thống nạp đạn tự động với tốc độ bắn khoảng 6 viên một phút. Nó có khả
năng bắn tất cả các loại đạn tiêu chuẩn NATO, tầm bắn với loại đạn thơng thường
khoảng 30 km và có thể tới 40 km với loại đạn tăng tầm, cơ số đạn mang theo khoảng
60 viên [2].
2.2 Pháo tự hành ЗСУ-23-4
2.2.1 Tổng quan pháo tự hành phịng khơng tầm thấp ЗСУ-23-4

Hình 2.6 Hình ảnh pháo tự hành ЗСУ-23-4 và kíp trắc thủ [6].
Pháo tự hành phịng khơng tầm thấp ЗСУ-23-4 thuộc nhóm pháo cao xạ tự
hành bọc thép hạng nhẹ có trang bị radar do Liên Xơ chế tạo dùng để bảo vệ các đội
hình hành quân của bộ đội, các mục tiêu cố định và các đoàn xe bộ binh cơ giới trên
đường hành quân. Xe được trang bị tháp pháo bọc thép có 4 nịng, cỡ nịng 23mm.
Mỗi nòng đạt tốc độ bắn 850-1.000 viên/phút. Đối tượng tác chiến của pháo tự hành
ЗСУ-23-4 là các mục tiêu bay thấp, có khả năng chống các cuộc tập kích đường không
Chương 2

10

SVTH: Nguyễn Thanh Tùng