基于MEMS加速度计的水下目标触发探测器
发布时间：2021-11-19 21:51
定向起爆技术在自主攻击型水下航行器上的应用,需要水下目标触发探测器能够提供目标方位信息;同时,为了应对不同性质的水下目标,需要水下目标触发探测器能够随时更改触发阈值。现有的以机械式惯性开关作为敏感部件的水下目标触发探测器无法感知目标方位、无法更改触发阈值。基于此,文中采用微机电系统（MEMS）加速度计作为惯性敏感部件,并与嵌入式微处理器技术结合,设计了一种基于MEMS加速度计的水下目标触发探测器。分析了输入信号的特性,规划了输出信号形式,介绍了水下目标触发探测器的总体技术方案及软、硬件实现途径,并对原理样机进行了几种典型工况下的功能试验。试验结果表明,基于MEMS加速度计的水下目标触发探测器技术方案有效、可行,能够实现感知和输出目标方位信息、在线更改触发阈值的功能。
【文章来源】：水下无人系统学报. 2020,28(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
软件流程图
为此,水下目标触发探测器应能判定目标的方位是在水下航行器轴向前方或是在其圆周1/8方位中的具体某一个,并将该方位信息传输给毁伤装置。设计时采用4路5 V TTL数字信号D0、D1、D2、D3承载目标方位信息。其中:D0=1时,表示目标在水下航行器轴向前方;D0=0时,表示目标在水下航行器圆周方向;D1、D2、D3表示目标在圆周方向的具体方位,定义见表1,方位示意见图1。采用4位数字信号可有效且全面地表示目标相对水下航行器的方位,具有抗干扰能力强、适配性好的特点。在水下航行器命中目标、水下目标触发探测器输出1路目标有效信号的同时,还输出4位表示目标方位信息的数字信号。2.3 通信接口规划
根据水下目标触发探测器的功能以及对其输入、输出信息类型、幅值、脉宽等参数的分析,结合现有成熟的传感器、微处理器和电子技术,可由MEMS加速度计、嵌入式微处理器系统、输入信号隔离匹配模块、输出驱动模块、电源模块、CAN通信驱动模块以及串行外设接口(serial peripheral interface,SPI)通信模块等组成完整系统。系统原理框图如图2所示。其中RXD(receive external data)为接收外部数据,TXD(transmit external data)为向外部发送数据。1)MEMS加速度计上电后持续感知水下目标触发探测器部位在X、Y、Z 3个轴向上的加速度,并通过SPI数字接口将数据传输给嵌入式微处理器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同能量输出结构战斗部水下爆炸毁伤威力试验研究[J]. 鲁忠宝,黎勤,哈海荣. 水下无人系统学报. 2019(01)
[2]MEMS加速度传感器在引信中的应用研究[J]. 徐磊,房立清,霍瑞坤,郭德卿. 飞航导弹. 2018(05)
[3]微机电技术在引信中的应用综述[J]. 王辅辅,娄文忠. 探测与控制学报. 2016(03)
[4]影响鱼雷定向战斗部威力的偏心起爆仿真与试验[J]. 曲大伟,王团盟. 鱼雷技术. 2015(02)
[5]微装配技术在微机电引信中的应用综述[J]. 张辉,王辅辅,娄文忠,郭旭红. 探测与控制学报. 2014(04)
[6]鱼雷引战配合问题探讨[J]. 王树山,卢熹,马峰,徐豫新. 鱼雷技术. 2013(03)
[7]鱼雷战斗部技术研究现状及发展趋势[J]. 郭涛,吴亚军. 鱼雷技术. 2012(01)
[8]微机电技术在引信中的应用[J]. 牛兰杰,施坤林,赵旭,翟蓉. 探测与控制学报. 2008(06)
[9]水下战斗部定向起爆方式与威力场关系仿真研究[J]. 鲁忠宝,南长江. 鱼雷技术. 2007(06)
[10]鱼雷与目标撞击引信部位加速度响应仿真分析[J]. 南长江,鲁忠宝,岳建军,刘土光. 鱼雷技术. 2004(04)
本文编号：3505938
【文章来源】：水下无人系统学报. 2020,28(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
软件流程图
为此,水下目标触发探测器应能判定目标的方位是在水下航行器轴向前方或是在其圆周1/8方位中的具体某一个,并将该方位信息传输给毁伤装置。设计时采用4路5 V TTL数字信号D0、D1、D2、D3承载目标方位信息。其中:D0=1时,表示目标在水下航行器轴向前方;D0=0时,表示目标在水下航行器圆周方向;D1、D2、D3表示目标在圆周方向的具体方位,定义见表1,方位示意见图1。采用4位数字信号可有效且全面地表示目标相对水下航行器的方位,具有抗干扰能力强、适配性好的特点。在水下航行器命中目标、水下目标触发探测器输出1路目标有效信号的同时,还输出4位表示目标方位信息的数字信号。2.3 通信接口规划
根据水下目标触发探测器的功能以及对其输入、输出信息类型、幅值、脉宽等参数的分析,结合现有成熟的传感器、微处理器和电子技术,可由MEMS加速度计、嵌入式微处理器系统、输入信号隔离匹配模块、输出驱动模块、电源模块、CAN通信驱动模块以及串行外设接口(serial peripheral interface,SPI)通信模块等组成完整系统。系统原理框图如图2所示。其中RXD(receive external data)为接收外部数据,TXD(transmit external data)为向外部发送数据。1)MEMS加速度计上电后持续感知水下目标触发探测器部位在X、Y、Z 3个轴向上的加速度,并通过SPI数字接口将数据传输给嵌入式微处理器。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同能量输出结构战斗部水下爆炸毁伤威力试验研究[J]. 鲁忠宝,黎勤,哈海荣. 水下无人系统学报. 2019(01)
[2]MEMS加速度传感器在引信中的应用研究[J]. 徐磊,房立清,霍瑞坤,郭德卿. 飞航导弹. 2018(05)
[3]微机电技术在引信中的应用综述[J]. 王辅辅,娄文忠. 探测与控制学报. 2016(03)
[4]影响鱼雷定向战斗部威力的偏心起爆仿真与试验[J]. 曲大伟,王团盟. 鱼雷技术. 2015(02)
[5]微装配技术在微机电引信中的应用综述[J]. 张辉,王辅辅,娄文忠,郭旭红. 探测与控制学报. 2014(04)
[6]鱼雷引战配合问题探讨[J]. 王树山,卢熹,马峰,徐豫新. 鱼雷技术. 2013(03)
[7]鱼雷战斗部技术研究现状及发展趋势[J]. 郭涛,吴亚军. 鱼雷技术. 2012(01)
[8]微机电技术在引信中的应用[J]. 牛兰杰,施坤林,赵旭,翟蓉. 探测与控制学报. 2008(06)
[9]水下战斗部定向起爆方式与威力场关系仿真研究[J]. 鲁忠宝,南长江. 鱼雷技术. 2007(06)
[10]鱼雷与目标撞击引信部位加速度响应仿真分析[J]. 南长江,鲁忠宝,岳建军,刘土光. 鱼雷技术. 2004(04)
本文编号：3505938
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3505938.html
