天幕靶灵敏度控制技术研究

论文摘要

探测灵敏度是衡量天幕靶性能优劣的重要指标之一,使用中发现该指标受背景天空亮度、噪声等因素的影响显著,进而影响到探测能力、仪器可靠性等相关性能指标。所以,克服外界因素的影响,在保证可靠性的基础上尽量提高天幕靶的探测灵敏度是天幕靶研究的重要内容之一,这对于改善仪器的鲁棒性、易用性,满足终点弹道测试中对大视场天幕靶需求是至关重要的。本文深入分析了天幕靶的工作原理,针对狭缝结构的天幕靶,建立了探测灵敏度数学模型,总结了影响天幕靶灵敏度的主要因素及其影响规律。通过试验分析方法,验证了数学模型的正确性与可用性,证明了影响天幕靶灵敏度的主要因素是天空亮度、电路放大倍数、比较器阈值。在此基础上,将天幕靶模拟通道的电压增益、比较器的触发阈值、信号通道的通频带宽作为控制参数,设计了控制算法、试验电路,并验证了控制电路的可行性。电路由天空亮度采集、噪声峰值保持与采集、AGC单元、可变阈值比较器和程控低通滤波器组成,中心控制器由AT89S8253承担。基于模糊控制的原理,系统根据天空亮度、噪声电平定义了亮、暗、高、低等模糊语言变量,并根据经验设计了各个语义条件下的控制原理算法,建立了模糊控制规则表,实现了仪器模拟通道电压增益的模糊控制；同时,根据噪声的大小调节比较器的阈值电压。选用可编程程控滤波器件,根据所测试的弹丸参数,准确的设置滤波参数,降低电路中的噪声,进而降低比较器阈值电压,实现提高天幕靶灵敏度的目的。实验表明,采用AGC模糊控制方法,镜头上方光照不小于1000lx时,利用50mm焦距镜头,天幕靶探测灵敏度不小于800倍弹径。在提高了探测灵敏度的同时,在相同的背景光照变化范围内,弹丸信号幅值波动范围减小为原来的1/2,实现了天幕靶高稳定性、高灵敏度、自适应性强的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外相关技术的研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 课题研究的意义
• 1.5 课题来源
• 1.6 论文的组织结构及其安排
• 2 天幕靶灵敏度影响因素分析
• 2.1 天幕靶灵敏度数学模型
• 2.1.1 倍弹径指标的非通用性
• 2.1.2 不同条件下天幕靶灵敏度数学模型
• 2.1.3 天幕靶灵敏度数学模型验证
• 2.2 天幕靶灵敏度影响因素分析
• 2.3 电路中噪声分析
• 2.4 本章小结
• 3 天幕靶灵敏度控制技术
• 3.1 常用天幕靶灵敏度控制方法
• 3.2 天幕靶灵敏度控制方法改善
• 3.2.1 改变模拟信号通道的电压增益
• 3.2.2 改变比较器阈值
• 3.2.3 精确滤波器参数,提高滤波功能
• 3.3 系统设计
• 3.4 本章小结
• 4 AGC电路模糊控制方法
• 4.1 模糊控制技术简述
• 4.2 AGC电路模糊控制器设计
• 4.2.1 模糊控制器结构选择
• 4.2.2 输入、输出变量的模糊化
• 4.2.3 模糊控制规则的设计
• 4.3.4 模糊推理
• 4.2.5 输出变量确定
• 4.2.6 输出量解模糊
• 4.3 AGC模糊控制规则表计算
• 4.4 本章小结
• 5 天幕靶电路设计及软件实现
• 5.1 程控滤波器设计
• 5.1.1 MAX262芯片介绍
• 5.1.2 滤波器设计
• 5.1.3 滤波器控制电路设计
• 5.2 放大电路设计
• 5.2.1 前置放大电路
• 5.2.2 可控增益放大电路
• 5.3 本章小结
• 6 实验分析
• 6.1 滤波器性能测试
• 6.2 天幕靶稳定性实验
• 6.3 天幕靶灵敏度实验
• 7 结论
• 7.1 论文总结
• 7.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢