引信水下目標(biāo)探測(cè)超聲波發(fā)射與控制技術(shù)研究.pdf

1、針對(duì)未來海上局部戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn)，尤其是潛艇的機(jī)動(dòng)性、隱蔽性及自動(dòng)化程度的提高，對(duì)配用于水中武器彈藥的引信目標(biāo)探測(cè)器的探測(cè)性能和智能化水平提出了更高的要求。傳統(tǒng)的引信水下目標(biāo)探測(cè)技術(shù)難以滿足現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的軍事需求，需開展新的探測(cè)技術(shù)研究，使引信水下目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)具有快速、準(zhǔn)確、發(fā)現(xiàn)、識(shí)別、跟蹤目標(biāo)的能力，對(duì)提高水中武器彈藥的綜合作戰(zhàn)能力具有重要意義。本文以深彈引信為研究對(duì)象，圍繞引信超聲波發(fā)射關(guān)鍵問題，開展了波形形成、發(fā)射及控制機(jī)理和實(shí)驗(yàn)研究

2、。
　　首先，在調(diào)研和收集了大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)地歸納和系統(tǒng)地綜述了大量超聲波探測(cè)技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，建立了一種引信水下目標(biāo)探測(cè)單頻、對(duì)稱三角線性調(diào)頻雙調(diào)制波形發(fā)射控制模型。在“搜索”目標(biāo)時(shí)采用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的單頻調(diào)制信號(hào)，在“跟蹤”目標(biāo)時(shí)采用調(diào)頻信號(hào)。
　　基于窄帶和寬帶模糊函數(shù)理論，分析了線性調(diào)頻信號(hào)的探測(cè)性能，得到寬帶模糊函數(shù)更適合高機(jī)動(dòng)目標(biāo)探測(cè)的結(jié)論。建立了單頻脈沖信號(hào)、線性調(diào)頻脈沖信號(hào)、對(duì)稱三角線性

3、調(diào)頻脈沖信號(hào)和多載波脈沖信號(hào)4種調(diào)制信號(hào)的寬帶模糊函數(shù)模型，仿真分析結(jié)果表明，高速、遠(yuǎn)距離時(shí)，單頻脈沖信號(hào)的測(cè)距特性好;低速、近距離時(shí)，對(duì)稱三角線性調(diào)頻脈沖信號(hào)抗干擾能力最強(qiáng)。
　　采用數(shù)值計(jì)算方法，求解單頻脈沖信號(hào)和對(duì)稱三角線性調(diào)頻脈沖信號(hào)寬帶模糊函數(shù)，分析發(fā)射波形的探測(cè)性能，得出距離分辨力、速度分辨力以及干擾抑制能力與兩信號(hào)各參數(shù)的定量關(guān)系。結(jié)果表明，“搜索”階段較長(zhǎng)時(shí)段的單頻調(diào)制信號(hào)可獲得目標(biāo)粗略信息，“跟蹤”階段對(duì)稱三角線

4、性調(diào)頻信號(hào)可獲得更精確的目標(biāo)信息。在此研究基礎(chǔ)上，確定了單頻脈沖信號(hào)和對(duì)稱三角線性調(diào)頻脈沖信號(hào)參數(shù)。
　　分析了深彈引信超聲目標(biāo)探測(cè)器鄰彈干擾情況。在多普勒頻偏控制法和雙門控制法基礎(chǔ)上，提出了引信電源電壓和回波信號(hào)自動(dòng)控制的單頻/調(diào)頻超聲波多門發(fā)射控制策略。由引信電源電壓信號(hào)控制超聲目標(biāo)探測(cè)器啟動(dòng)并發(fā)射單頻脈沖信號(hào)，在有效的探測(cè)范圍內(nèi)，若連續(xù)兩次收到回波信號(hào)，立即發(fā)對(duì)稱三角線性調(diào)頻脈沖信號(hào);否則，繼續(xù)發(fā)單頻脈沖信號(hào);若兩次收到回波

5、信號(hào)的時(shí)間間隔小于最小探測(cè)周期，立即輸出起爆信號(hào)。設(shè)計(jì)了一個(gè)通過自動(dòng)改變發(fā)射周期來識(shí)別、跟蹤目標(biāo)的多門控制信號(hào)，只允許控制門內(nèi)接收信號(hào)。若連續(xù)兩個(gè)門內(nèi)都接收到了回波信號(hào)，判斷該信號(hào)為自身發(fā)射信號(hào)的回波;連續(xù)兩次發(fā)射信號(hào)的周期設(shè)計(jì)值不同，若第一個(gè)控制門內(nèi)有回波信號(hào)，第二個(gè)控制門內(nèi)無回波信號(hào)，則可判斷為非自身發(fā)射信號(hào)的回波，而是干擾信號(hào)，通過這種自動(dòng)調(diào)整發(fā)射周期值，可以有效地排除鄰彈干擾。
　　采用DSP Builder、硬件描述語(yǔ)言

6、和有限狀態(tài)機(jī)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了單頻/對(duì)稱三角線性調(diào)頻雙波發(fā)生器和控制器電路。利用Modelsim對(duì)所創(chuàng)建的單頻/對(duì)稱三角線性調(diào)頻雙波發(fā)生器和控制器電路的功能、時(shí)序，進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，發(fā)射控制信號(hào)可以延遲開門時(shí)間、控制門寬和發(fā)射重復(fù)周期，滿足探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)周期內(nèi)完成發(fā)現(xiàn)、確認(rèn)目標(biāo)、決策的要求。
　　采用SR-500壓電換能器，對(duì)設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器和發(fā)射控制電路進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和性能檢測(cè)試驗(yàn)。結(jié)果表明，利用多門控制方法，