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基于射频识别技术的引信装定系统设计

作　者: 陈燕
导　师: 张合
学　校: 南京理工大学
专　业: 武器系统与运用工程
关键词: 射频装定 RFID 引信金属环境
分类号: TJ430.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近程低空反导是拦截低空导弹的最后一道屏障,为实现有效面杀伤,小口径火炮需要在短时间内发射大量弹药,并通过装定时间信息控制弹丸定时起爆,形成弹幕拦截。由于现有的炮口感应装定系统装定窗口短、装定环境恶劣、附加结构影响火炮性能,膛内感应装定系统存在金属屏蔽、涡流等问题,弹链装定系统虽然无需改变火炮结构,但装定距离近,装定器结构复杂。因此,迫切需要设计一种装定速度快、装定距离远、结构简单、通用性强的引信装定系统。首先,通过对小口径火炮供弹环境的分析,提出了基于RFID的引信射频装定技术,确定了引信装定器和接收器的安装方案、供电方案和通讯方案；基于某型小口径火炮的战术技术指标,确定了该装定系统的主要工作参数和性能指标。其次,针对引信装定系统的金属环境影响,利用HFSS和ADS软件,对天线耦合性能进行了仿真,验证了铁氧体补偿涡流损耗的可行性；针对装定过程中信息碰撞的可能性,进行了理论分析和实验验证。最后,根据项目要求,完成装定器与接收器的软硬件设计。其中,接收器天线尺寸为Φ6mm,可作为器件放置于引信体内。通过实验对该系统进行了原理性的验证,系统可达到的一次装定时间为15.3ms,装定距离6cm,并可实现一对多的装定,满足设计要求。本课题的研究,对于小口径火炮引信装定技术的发展具有一定的工程实用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-17
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 引信射频装定技术国内外研究现状  9-14
    1.2.1 引信装定技术概述  9-10
    1.2.2 小口径引信装定技术研究现状  10-13
    1.2.3 引信射频装定技术研究现状  13-14
  1.3 引信射频装定系统技术难点  14-15
  1.4 本文主要研究内容  15-17
2 引信射频装定技术研究  17-26
  2.1 引信射频装定系统模型  17
  2.2 线圈天线互感耦合谐振模型  17-21
    2.2.1 线圈天线磁场特性  17-19
    2.2.2 线圈天线耦合原理  19-20
    2.2.3 互感耦合谐振模型  20-21
  2.3 引信射频装定系统供电技术分析  21
  2.4 引信射频装定系统通信技术分析  21-24
    2.4.1 调制与解调方法  22-23
    2.4.2 数据编码形式  23
    2.4.3 数据完整性  23-24
  2.5 RFID国际标准  24-25
  2.6 本章小结  25-26
3 引信射频装定系统总体设计  26-36
  3.1 系统工作原理  26
  3.2 系统方案设计  26-31
    3.2.1 系统安装方案  27
    3.2.2 系统工作频率  27-28
    3.2.3 系统硬件构架  28-29
    3.2.4 系统通讯方案  29-31
  3.3 系统技术参数分析  31-35
    3.3.1 装定时间窗口的确定  31-32
    3.3.2 装定时间间隔的确定  32-33
    3.3.3 装定信息内容的确定  33
    3.3.4 装定时间精度的确定  33
    3.3.5 装定作用距离的确定  33-34
    3.3.6 装定有效区域的确定  34-35
  3.4 本章小结  35-36
4 引信射频装定系统的金属环境影响仿真分析  36-49
  4.1 金属环境影响的机理分析  36-38
    4.1.1 金属对电磁场的衰减原理  36-38
    4.1.2 影响磁场衰减的主要因素  38
  4.2 天线耦合性能分析方法  38-42
    4.2.1 基于HFSS的天线耦合模型  39-40
    4.2.2 基于ADS的阻抗匹配算法  40-41
    4.2.3 天线互耦度分析  41-42
  4.3 射频装定系统金属环境影响仿真结果分析  42-47
    4.3.1 理想情况下的天线耦合性能  42-43
    4.3.2 安装金属环境的影响及补偿方案  43-45
    4.3.3 弹体金属环境的影响及补偿方案  45-47
  4.4 本章小结  47-49
5 引信射频装定系统设计  49-65
  5.1 系统原理框图  49-50
  5.2 引信装定器设计与实现  50-55
    5.2.1 装定器控制单元电路的设计  50-51
    5.2.2 装定器与火控系统接口设计  51
    5.2.3 装定器的射频接口设计  51-53
    5.2.4 装定器软件设计  53-55
  5.3 引信接收器设计与实现  55-60
    5.3.1 接收器核心控制电路设计  56-57
    5.3.2 接收器射频接口设计  57-58
    5.3.3 接收器发火控制电路设计  58-59
    5.3.4 接收器软件设计  59-60
  5.4 耦合天线设计  60-63
    5.4.1 天线参数对传输特性的影响  60-61
    5.4.2 装定器天线设计  61-63
    5.4.3 接收器天线设计  63
  5.5 本章小节  63-65
6 引信射频装定系统装定性能测试  65-72
  6.1 实验系统的组成  65-66
  6.2 装定命令测试  66-67
  6.3 装定性能测试  67-71
    6.3.1 最短装定时间  67-68
    6.3.2 定时精度测试  68-69
    6.3.3 作用距离检测  69-70
    6.3.4 一对多装定性能检测  70-71
    6.3.5 金属环境影响测试  71
    6.3.6 动态性能测试  71
  6.4 本章小节  71-72
7 总结与展望  72-74
  7.1 论文总结  72-73
  7.2 论文创新点  73
  7.3 有待深入研究的问题  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
附录  78

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