膛内环境信息采集处理系统的设计及其识别算法的研究
|
摘要
引信安全系统是引信的重要组成部分，是整个武器系统发挥效用的关键所在。本课题在引信安全系统环境识别理论研究的基础上，进行弹丸加速度信息的采集与处理系统的设计，识别发射环境，解决引信的小型化、一致性的难题，用于引信安全系统中，以保证引信的安全性和可靠性。
论文对弹道环境信息识别理论进行了研究，介绍了几种环境信息识别方法，通过分析得出了环境采集处理系统选用的识别方法：阈值+时间窗的环境识别方法。论文介绍了MEMS高g值加速度传感器，并进行了传感器性能的测试、筛选和灵敏度的标定。结合MEMS高g值加速度传感器和环境识别处理算法进行基于MSP430F449单片机的环境采集处理系统的设计。并进行膛内和碰目标时两次加速度信息的采集以及信号识别处理算法的模拟验证。
The safety and arming system is one of the important parts of the fuze, and is the key of the whole arm to go into the most effect .A environment information gather and process system is designed based on the theories of the fuze environments identify .in this thesis .The purpose of the design is to identify the launch environment, solve the difficult problem of the miniaturization and coherence of the fuze. It wants to be used in the safety and arming system of the fuze to insure the security and reliability of the fuze.
The theories of the ballistic environment information identify is researched in thesis. Then some kinds of means of the environments identify are introduced, and the best way used in the system—threshold-time-gate, is chose through analysis. MEMS high g value sensor is also introduced in thesis ,and the suitable sensors are chose according to the request of the safety and arming system of the fuze ,which have been tested .Then sensitivity.of these sensors is demarcated. Based on MSP430F449 one-chip computer, combined with the MEMS sensor and the arithmetic of environment information identify, environment information and process system is designed, and the feasibility of gathering acceleration twice and the arithmetic are validated by simulation.
论文对弹道环境信息识别理论进行了研究，介绍了几种环境信息识别方法，通过分析得出了环境采集处理系统选用的识别方法：阈值+时间窗的环境识别方法。论文介绍了MEMS高g值加速度传感器，并进行了传感器性能的测试、筛选和灵敏度的标定。结合MEMS高g值加速度传感器和环境识别处理算法进行基于MSP430F449单片机的环境采集处理系统的设计。并进行膛内和碰目标时两次加速度信息的采集以及信号识别处理算法的模拟验证。
The safety and arming system is one of the important parts of the fuze, and is the key of the whole arm to go into the most effect .A environment information gather and process system is designed based on the theories of the fuze environments identify .in this thesis .The purpose of the design is to identify the launch environment, solve the difficult problem of the miniaturization and coherence of the fuze. It wants to be used in the safety and arming system of the fuze to insure the security and reliability of the fuze.
The theories of the ballistic environment information identify is researched in thesis. Then some kinds of means of the environments identify are introduced, and the best way used in the system—threshold-time-gate, is chose through analysis. MEMS high g value sensor is also introduced in thesis ,and the suitable sensors are chose according to the request of the safety and arming system of the fuze ,which have been tested .Then sensitivity.of these sensors is demarcated. Based on MSP430F449 one-chip computer, combined with the MEMS sensor and the arithmetic of environment information identify, environment information and process system is designed, and the feasibility of gathering acceleration twice and the arithmetic are validated by simulation.
引文
1．石庚辰．关于开展引信机电一体化安全系统研究的一些看法．现代引信．1994年第1期．18～21
2．孙晓波．引信电子安全系统的发展．探测与控制学报．2003年6月
3. Carson R C. Stevens T. Weapons Safety Goes Electronic[R]. Hazard prevention. 1992
4．施坤林，黄峥，马宝华，张龙山，谭惠民，崔占中．国外引信技术发展趋势分析和加速发展我国引信技术的必要性．第十三结引信学术年会论文集．2003年10月
5．马宝华．引信构造与作用．北京：国防工业出版社．1984年
6．外军引信手册．第五机械工业部第二一零研究所
7．郭健，孙江涛，刘勇涛．适用于空空导弹的全电子安全系统．航空兵器．2005年8月．23～24
8. Charles H. Robinson. Ultra-Miniature, Monolithic, mechanical Safety And Arming(s&a) device For Projected Munition. US Patent 6167809B1. 2001
9. MIL-STD-1316B. Fuze design safety criteria for. Washington DC 1977
10. MIL-STD-1316C. Fuze design safety criteria for. Washington DC 1984
11. MIL-STD-1316D. Fuze design safety criteria for. Washington DC 1991
12. Willis Kenneth. E. Modular Electronic Safe Arm Device [P]. US Patent. 5063864, 1991
13．福成．国外引信安全系统发展预测及对国内引信安全系统发展的几点建议．现代引信．1994．49～52
14．王雨时．我国引信发展刍议．国防技术基础．2005年第12期[7]
15．杨欣德．关于引信技术发展的几点思考．现代引信．1997年(3)：1～5
16．陈庆生．引信设计原理．北京：国防工业出版社．1986年
17．刘培志．引信机电安全系统设计研究．制导与引信．1998年(2)：4～8
18．夏俊生．军用微电子抗高过载技术研究浅述．集成电路通讯．2004年9月
19．施聚生，李建良．论引信的信息特征．现代引信．1993年第一期
20．李国林，施聚生等．引信信道特征与信息处理研究．探测与控制学报．1999(1)：9～13
21．[苏]捷莫尼科夫等．信息工程基础理论．机械工业出版社．1985年
22．引信设计手册组编写．引信设计手册．北京：国防工业出版社．1978年
23．王雨时．引信系统分析与工程设计问题与解答．南京：南京理工大学．2005年2 月
24．宋寿鹏，王康谊．引信弹道环境信息及其应用．华北工学院学报．1996(1)：48～52
25．李东红．侵彻加速度测试系统的研究及其信号处理与分析．硕士学位论文．2004年3月
26．王军波，高敏．引信安全系统过程识别理论及其可靠性．爆炸与冲击．1999年(1)．44～49
27．[美]M．许华兹，L．肖．信号处理—离散频频分析、检测和估计．科学出版社．1982年
28．席占稳．MEMS传感器及在引信中的应用研究．博士学位论文．2003年
29．党瑞荣，李世义．引信环境信息识别理论．兵工学报．2000年8月第21卷第3期：209～210
30．[苏]柯甘．雷达引信原理．国防工业出版社．1980年
31．高敏，马宝华．引信安全系统环境识别器的信息原理．北京理工大学学报．1992年第12卷第2期．
32. Dennis J Hickey. Ammunition Safety And Arming Unit. US Patent. 6129022. 2000
33．党瑞荣．全电子直列式保险装置．博士学位论文．1991年
34．张薇．引信发射环境研究．弹道学报．2000年(4)：12～17
35．范宁军，马宝华．引信安全系统某些性质的理论研究．兵工学报．1994年(2)：24～28
36．范宁军，马宝华．引信安全系统解除保险过程的数字分析．兵工学报．1992年(3)：80～84
37．王军波．引信安全系统过程识别理论及其可靠性．爆炸与冲击．1999年(1)：44～49
38．张彦梅，李世义等．引信全电子安全系统可靠性研究．现代引信．1997年(论文集上／10月)
39. Peter H. Van Sloum. Electro-Mechanical Safety And Arming Device. USPatent. 5693906. 1997
40．王路大．军用标准引信安全设计准则．火工情报．1992年(1)：56～67
41．金志明．枪炮内弹道学．北京：北京理工大学出版社．2004年
42．王连荣，张佩勤．火炮内弹道计算手册．国防工业出版社．1987年
43．陈华生，牛又奇，孙建国．Visual Basic程序设计教程．苏州：苏州大学出版社．1999年
44．刘靖，石庚辰．微机电系统(MEMS)技术及其在引信的应用．现代引信．1997年
45．石庚辰．引信用微机电传感器．探测与控制学报．2000年(4)：31-35
46. Minhang Bao and Weiyuan Wang. Future of microelectrom echanical systems (MEMS), Sensors and Actuators. A65 (1996),135-141.
47. Robinson, Charles H. Microelectromechanical system (MEMS) safe and arm apparatus. US Patent. 6568329. 2003
48．阿瑟·B·威廉斯．电子滤波器设计手册．电子工业出版社．1986年
49．魏小龙．MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例．北京：北京航空航天大学出版社．2002
50. MSP430x44x Family User' s Guide(Rev. C), Texas Instruments Literature Numiber SLAU049C, 2003
51．田学锋，周予滨．计算机通信与RS-232接口实用指南．北京：电子工业出版社，1995年
52．胡大可．MSP430系列型超低功耗16位单片机原理与应用．北京航空航天大学出版社．2000年
53．胡大可．MSP430系列单片机C语言程序设计与开发．北京航空航天大学出版社．2003年
54．胡广书．数字信号处理—理论、算法与实现．北京：清华大学出版社．2003年
55．薛年喜．MATLAB在数字信号处理中的应用．北京：清华大学出版社．2003年
56．张志涌．精通MATLAB6．5版．北京：北京航空航天大学出版社．2003年
57．王忠洲，石庚辰，张秀兰，王俊．引信传感器动态标定试验装置及测试系统．测试技术学报．1994年第二期．17～20
58．火工品动态着靶模拟仿真技术研究课题组．火工品动态着靶模拟仿真技术研究研究报告(第二册)．2003年3月
59．杨琦．基于MSP430超低功耗MCU的便携式心电监护仪及其系统的研究．硕士学位论文．2003年
60．[美]W．H．Press等．C语言数值算法程序大全．北京：电子工业出版社．1995年
61．殷福亮，宋爱军．数字信号处理C语言程序集．沈阳：辽宁科学技术出版社．1997年
62．[英]Emmanuel C．Ifeachor，Barrie W．Jervis．数字信号处理实践方法．北京：电子工业出版社．2004年
2．孙晓波．引信电子安全系统的发展．探测与控制学报．2003年6月
3. Carson R C. Stevens T. Weapons Safety Goes Electronic[R]. Hazard prevention. 1992
4．施坤林，黄峥，马宝华，张龙山，谭惠民，崔占中．国外引信技术发展趋势分析和加速发展我国引信技术的必要性．第十三结引信学术年会论文集．2003年10月
5．马宝华．引信构造与作用．北京：国防工业出版社．1984年
6．外军引信手册．第五机械工业部第二一零研究所
7．郭健，孙江涛，刘勇涛．适用于空空导弹的全电子安全系统．航空兵器．2005年8月．23～24
8. Charles H. Robinson. Ultra-Miniature, Monolithic, mechanical Safety And Arming(s&a) device For Projected Munition. US Patent 6167809B1. 2001
9. MIL-STD-1316B. Fuze design safety criteria for. Washington DC 1977
10. MIL-STD-1316C. Fuze design safety criteria for. Washington DC 1984
11. MIL-STD-1316D. Fuze design safety criteria for. Washington DC 1991
12. Willis Kenneth. E. Modular Electronic Safe Arm Device [P]. US Patent. 5063864, 1991
13．福成．国外引信安全系统发展预测及对国内引信安全系统发展的几点建议．现代引信．1994．49～52
14．王雨时．我国引信发展刍议．国防技术基础．2005年第12期[7]
15．杨欣德．关于引信技术发展的几点思考．现代引信．1997年(3)：1～5
16．陈庆生．引信设计原理．北京：国防工业出版社．1986年
17．刘培志．引信机电安全系统设计研究．制导与引信．1998年(2)：4～8
18．夏俊生．军用微电子抗高过载技术研究浅述．集成电路通讯．2004年9月
19．施聚生，李建良．论引信的信息特征．现代引信．1993年第一期
20．李国林，施聚生等．引信信道特征与信息处理研究．探测与控制学报．1999(1)：9～13
21．[苏]捷莫尼科夫等．信息工程基础理论．机械工业出版社．1985年
22．引信设计手册组编写．引信设计手册．北京：国防工业出版社．1978年
23．王雨时．引信系统分析与工程设计问题与解答．南京：南京理工大学．2005年2 月
24．宋寿鹏，王康谊．引信弹道环境信息及其应用．华北工学院学报．1996(1)：48～52
25．李东红．侵彻加速度测试系统的研究及其信号处理与分析．硕士学位论文．2004年3月
26．王军波，高敏．引信安全系统过程识别理论及其可靠性．爆炸与冲击．1999年(1)．44～49
27．[美]M．许华兹，L．肖．信号处理—离散频频分析、检测和估计．科学出版社．1982年
28．席占稳．MEMS传感器及在引信中的应用研究．博士学位论文．2003年
29．党瑞荣，李世义．引信环境信息识别理论．兵工学报．2000年8月第21卷第3期：209～210
30．[苏]柯甘．雷达引信原理．国防工业出版社．1980年
31．高敏，马宝华．引信安全系统环境识别器的信息原理．北京理工大学学报．1992年第12卷第2期．
32. Dennis J Hickey. Ammunition Safety And Arming Unit. US Patent. 6129022. 2000
33．党瑞荣．全电子直列式保险装置．博士学位论文．1991年
34．张薇．引信发射环境研究．弹道学报．2000年(4)：12～17
35．范宁军，马宝华．引信安全系统某些性质的理论研究．兵工学报．1994年(2)：24～28
36．范宁军，马宝华．引信安全系统解除保险过程的数字分析．兵工学报．1992年(3)：80～84
37．王军波．引信安全系统过程识别理论及其可靠性．爆炸与冲击．1999年(1)：44～49
38．张彦梅，李世义等．引信全电子安全系统可靠性研究．现代引信．1997年(论文集上／10月)
39. Peter H. Van Sloum. Electro-Mechanical Safety And Arming Device. USPatent. 5693906. 1997
40．王路大．军用标准引信安全设计准则．火工情报．1992年(1)：56～67
41．金志明．枪炮内弹道学．北京：北京理工大学出版社．2004年
42．王连荣，张佩勤．火炮内弹道计算手册．国防工业出版社．1987年
43．陈华生，牛又奇，孙建国．Visual Basic程序设计教程．苏州：苏州大学出版社．1999年
44．刘靖，石庚辰．微机电系统(MEMS)技术及其在引信的应用．现代引信．1997年
45．石庚辰．引信用微机电传感器．探测与控制学报．2000年(4)：31-35
46. Minhang Bao and Weiyuan Wang. Future of microelectrom echanical systems (MEMS), Sensors and Actuators. A65 (1996),135-141.
47. Robinson, Charles H. Microelectromechanical system (MEMS) safe and arm apparatus. US Patent. 6568329. 2003
48．阿瑟·B·威廉斯．电子滤波器设计手册．电子工业出版社．1986年
49．魏小龙．MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例．北京：北京航空航天大学出版社．2002
50. MSP430x44x Family User' s Guide(Rev. C), Texas Instruments Literature Numiber SLAU049C, 2003
51．田学锋，周予滨．计算机通信与RS-232接口实用指南．北京：电子工业出版社，1995年
52．胡大可．MSP430系列型超低功耗16位单片机原理与应用．北京航空航天大学出版社．2000年
53．胡大可．MSP430系列单片机C语言程序设计与开发．北京航空航天大学出版社．2003年
54．胡广书．数字信号处理—理论、算法与实现．北京：清华大学出版社．2003年
55．薛年喜．MATLAB在数字信号处理中的应用．北京：清华大学出版社．2003年
56．张志涌．精通MATLAB6．5版．北京：北京航空航天大学出版社．2003年
57．王忠洲，石庚辰，张秀兰，王俊．引信传感器动态标定试验装置及测试系统．测试技术学报．1994年第二期．17～20
58．火工品动态着靶模拟仿真技术研究课题组．火工品动态着靶模拟仿真技术研究研究报告(第二册)．2003年3月
59．杨琦．基于MSP430超低功耗MCU的便携式心电监护仪及其系统的研究．硕士学位论文．2003年
60．[美]W．H．Press等．C语言数值算法程序大全．北京：电子工业出版社．1995年
61．殷福亮，宋爱军．数字信号处理C语言程序集．沈阳：辽宁科学技术出版社．1997年
62．[英]Emmanuel C．Ifeachor，Barrie W．Jervis．数字信号处理实践方法．北京：电子工业出版社．2004年