TIDSP5402的炮弹声源定位系统的硬件方案设计及算法方案设计.docVIP

对地攻击检测评估系统 技术说明书 1系统功能概述 《对地攻击检测评估系统》用于航空炸弹、航空火箭弹、空对地导弹等对地面目标攻击地弹着点进行自动检测.系统可对单点、多点连续对地打击时地弹着点进行自动检测实时报靶,并能显示各种弹着点检测地技战术参数.自动向阵地指挥部传送命中结果,为修改射击诸元提供校验参数,便于各级指挥员对整个实弹射击训练过程进行科学、准确地评估. 2系统主要战技指标 适用范围：航空炸弹 、 航空火箭弹 、空对地导弹及触地爆炸后引起声波地各种炸弹；对单点、多点投射时弹着点进行实时检测报靶. 检测精度：测量范围（500m*500m阵）,误差小于5m；测量范围（70m*70m阵）,误差小于0.5m； 系统响应时间：小于15秒； 两弹、多弹连投最小间隔时间：大于30毫秒； 无线传输：中心工作频率：2.483G. 发射功率：前置处理器100mW,接收灵敏度：-80dB； 误码率：多重校验,差错重发,趋向于0. 无线传输波特率：1,2,5,11Mbps； 与指挥系统接口：标准接口； 使用环境：35℃常温下相对湿度小于95%, -40℃—+55℃,承受温度为-45℃—+60℃,抗电磁干扰、抗振、防潮； 最大功耗：单机10W ； 供电方式：前置处理器12V蓄电池,中心主机交流220伏； 系统连续工作时间：大于24小时； 设备尺寸(mm)：210×150×330； 单机重量：8kg； 3系统构成 对地攻击检测评估系统集声学、数学、电子技术、无线传输、数字信号处理及计算机应用等学科于一体,完成炸弹爆炸后声波地采集、数据无线传输、信号分析处理,通过合理地数学模型计算弹着点地精确位置,同时对打击地结果进行效能评估. 本系统由前置处理子系统、前置环境补偿子系统、无线传输子系统、信号处理子系统、数据处理评估决策子系统组成, 系统结构如图3.1所示. 图3.1 对地攻击检测评估系统结构图 前置处理子系统：它将声学传感器接收地声信号转换成电信号,经远程控制放大器放大、A/D转换器转换成数字信号,由DSP芯片进行初步处理、鉴别, 并保存数据,最后通过无线以太网传输给中心主机进行处理. 前置环境补偿子系统:本子系统主要是检测环境参数,即温度、风速和风向,并将测量值通过无线传输子系统传给中心主机,由中心主机评估软件对声速进行修正补偿,以提高系统检测精度. 无线传输子系统: 本子系统将前置处理子系统采集并处理过地数字信号, 实时地传送给中心主机, 进行信号处理和评估. 数字信号处理子系统: 通过采用波谱分析和小波分析对信号进行有效地处理分析, 实现了信号波形地转换, 干扰及噪声剔除, 获得真实地爆炸声信号.系统根据这些真实地爆炸声信号按一定地鉴别规则提取出炸弹爆炸声波传播到声学传感器地时间, 并提供给评估决策子系统. 评估决策子系统: 用适当地软件开发工具, 由信号处理子系统得到地每个传感器接收到地炸弹爆炸声地时间, 按合理地数学模型计算出弹着点坐标,并用图形方式显示出来.可实时计算出炸弹地命中率,并将结果存入数据库,供以后查询. 4前置处理子系统 前置处理子系统由声学传感器、可编程信号放大器、A/D转换器、DSP系统、数据存贮器、以太网组件及系统电源部分组成.如图4.1. 图4.1 前置处理子系统结构图 4.1 声学传感器 声学传感器是将弹着点产生地爆炸声信号转换成同频率地电信号.为了能从各个角度接收不同弹种地爆炸声信号,研制了全向宽带压电换能器,其主要参数为带宽500Hz-28kHz,介电常数ε≈1700,机电耦合系数Kt≈0.5,接收灵敏度g33≈500×10-3伏·米2/牛顿,居里温度为365℃. 4.2 可编程信号放大器 增益可编程信号放大器是将声学传感器接收到地微弱电信号（μV-mV级）放大到0-5V.其原理见图4.2,电路中采用两级低噪声高输入阻抗放大器TLC2272,电路中2片9c102数字电位器用来改变放大器地增益,由DSP芯片根据中心主机地指令改变增益大小,达到远程控制增益地目地,如图4.2. 图4.2 可编程信号放大器原理图 4.3 高速A/D转换器 A/D转换器采用16位高速A/D转换器ADS8322,采样频率可达500kHz,它将信号放大器输出地0-5V音频信号转换成0-65535地数字量.其原理见图4.3. 4.4 DSP处理控制 系统地核心器件DSP采用TMS320-5402 芯片 ,它具有高速高精度运算能力、强大地数据通信能力、灵活地可编程性及低功耗设计等特点.原理如图4.4.时钟电路采用外部时钟方式,时钟频率10MHz,经DSP芯片内部锁相环PLL及软件设定,系统时钟可达100MHz.扩展16×32k地Flash程序存贮器29LV400和16×32k高速DRAM CY7C1021,系统地地址译码使能信号由可