引信水下目標探測超聲波發(fā)射與控制技術(shù)研究.pdf

1、針對未來海上局部戰(zhàn)爭的特點，尤其是潛艇的機動性、隱蔽性及自動化程度的提高，對配用于水中武器彈藥的引信目標探測器的探測性能和智能化水平提出了更高的要求。傳統(tǒng)的引信水下目標探測技術(shù)難以滿足現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭的軍事需求，需開展新的探測技術(shù)研究，使引信水下目標探測系統(tǒng)具有快速、準確、發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤目標的能力，對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)射及控制機理和實驗研究

2、。
　　首先，在調(diào)研和收集了大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，詳細地歸納和系統(tǒng)地綜述了大量超聲波探測技術(shù)國內(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探測單頻、對稱三角線性調(diào)頻雙調(diào)制波形發(fā)射控制模型。在“搜索”目標時采用持續(xù)時間較長的單頻調(diào)制信號，在“跟蹤”目標時采用調(diào)頻信號。
　　基于窄帶和寬帶模糊函數(shù)理論，分析了線性調(diào)頻信號的探測性能，得到寬帶模糊函數(shù)更適合高機動目標探測的結(jié)論。建立了單頻脈沖信號、線性調(diào)頻脈沖信號、對稱三角線性

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

4、性調(diào)頻信號可獲得更精確的目標信息。在此研究基礎(chǔ)上，確定了單頻脈沖信號和對稱三角線性調(diào)頻脈沖信號參數(shù)。
　　分析了深彈引信超聲目標探測器鄰彈干擾情況。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自動控制的單頻/調(diào)頻超聲波多門發(fā)射控制策略。由引信電源電壓信號控制超聲目標探測器啟動并發(fā)射單頻脈沖信號，在有效的探測范圍內(nèi)，若連續(xù)兩次收到回波信號，立即發(fā)對稱三角線性調(diào)頻脈沖信號;否則，繼續(xù)發(fā)單頻脈沖信號;若兩次收到回波

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

6、和有限狀態(tài)機相結(jié)合的設(shè)計方法，設(shè)計了單頻/對稱三角線性調(diào)頻雙波發(fā)生器和控制器電路。利用Modelsim對所創(chuàng)建的單頻/對稱三角線性調(diào)頻雙波發(fā)生器和控制器電路的功能、時序，進行了計算機仿真驗證。結(jié)果表明，發(fā)射控制信號可以延遲開門時間、控制門寬和發(fā)射重復(fù)周期，滿足探測系統(tǒng)探測周期內(nèi)完成發(fā)現(xiàn)、確認目標、決策的要求。
　　采用SR-500壓電換能器，對設(shè)計的信號發(fā)生器和發(fā)射控制電路進行了驗證實驗和性能檢測試驗。結(jié)果表明，利用多門控制方法，