基于准静电场探测的高速目标识别技术

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1、基于准静电场探测的高速目标识别技术段帅2015年1月中图分类号：TJ143+4UDC分类号：38基于准静电场探测的高速目标识别技术作者姓名段帅学院名称机电学院指导教师邓甲昊教授答辩委员会主席栗苹教授申请学位工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月High-speedMissileTargetRecognitionTechnologyBasedonQuasi-electrostaticFieldDetectionCandidateName：DuanShuaiSchoolorDepartment:Mec

2、hatronicalEngineeringFacultyMentor:Prof.DengJiahaoChair,ThesisCommittee：Prof.LiPingDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标

3、注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：摘要目前国内外已经成熟的“硬杀伤”主动装甲防护系统探测部分多采用射频体制。随着反装甲武器的不断发展，为实现有效对抗弹速高于1000m/s的反装甲目标,需在约1m的工作区域做出反应，对探测速度要求很高。由于射频体制探测对小目标不易探测、反应时间不适合于高速近程探测并启动相应反击装置，而这正是

4、电容探测的优势，并且国内电容探测技术成熟，具备实验可行性，所以本文选用电容近程探测体制。本文讨论了基于准静电场的电容近程探测体制的探测原理，分析了电容探测器的灵敏度。设计了基于电容引信的探测电路，讨论了探测电极尺寸、间距和探测灵敏度的关系，最终设计并优化了探测电路的参数。高速弹体目标接近信息蕴藏于检波电压变化量之中，为此，本文所设计的信号调理电路提取了检波电压变化量并进行了放大、滤波处理，给出了各个部分电路的参数选定办法。本文将获得的检波电压变化量，经过A/D采集得到12位的二进制数字，设计了电平电压转换电路并送入FPGA信号处理电

5、路。本文分析了高速弹体目标接近时电容探测器的检波电压变化规律，采用低速静态试验模拟高速弹体接近电容探测器的情形，测定了以不同方位交会的目标静态特性数据，提出了通过起始电压、斜率、二阶导数和信号持续时间来识别高速弹体目标的算法。本文通过Isim仿真验证了算法的有效性。并进行了高速实弹打靶实验验证整个探测识别系统的有效性，本文分析了高速弹体测速方法，通过FPGA控制采样了目标高速接近电容探测器时的检波电压数据，并存入NANDFlash设备中。实验数据表明，本文所设计的探测识别系统可以在预定距离范围内识别以不同方位接近电容探测器的高速穿甲

6、弹和破甲弹。关键词：电容近程探测；准静电场；电路设计；信号处理；FPGA应用IAbstractItiswellknownthatlaserdetectoriscommonlyusedasdetectionunitinactiveprotectionsystem.Withthedevelopmentofanti-armorweapons,itneedstoreactintheworkareawhichisabout1mawayfromtargetsothatthesystemeffectivelyprotectsanti-armorp

7、rojectilewhichvelocityishigherthan1000m/s.Thisrequiresveryshortreactiontimefordetection.Thelasersystemisdifficulttoquicklyandaccuratelymeasuresuchmotionparametersofhigh-speedprojectiletargetsasdistanceandspeed,whilethecapacitancedetectionwithmaturetechnologycandoitwell

8、.Sothecapacitanceshort-rangedetectionisagoodchoiceforourresearch.Thispaperdiscussedthelevelofsensitivityofcapacitance