基于北斗/GPS双模的火炮零时检测系统设计

摘要

火炮作为一种常规武器，在研发投入使用前需要对其性能作大量的测试。在火炮测试系统中，火炮炮弹发射零时在整个测量系统中起着至关的重要。根据课题需要，系统主要设计了炮口零时检测模块、核心控制器、北斗/GPS导航卫星接收模块、IRIG-B码交直流信号编解码模块、显示模块和按键模块。
　　系统根据硅光电池的光伏效应检测火炮炮弹发射时炮口的火焰光，从而检测火炮发射零时，这种检测方式具有普遍性且抗干扰能力强。在检测火焰光前需要系统先适应当前的环境光，通过调节检测电路中电压放大电路的偏置电压使得其输出电压为0V;当检测到火炮口的强烈火焰光时，检测电路输出电压瞬间跳变，此时确定火炮发射零时。为获取高精度零时时刻，系统采取北斗/GPS双模模块提供高精度时间，加入国产北斗导航卫星信号接受模式，有效的避免了单一GPS导航卫星授时所带来的安全隐患。当系统的北斗/GPS模块无法接收导航卫星信号时，系统通过IRIG-B码接收模块接收时间信息，同时也可以通过IRIG-B码发射模块输出时间信息。核心控制器采用可编程逻辑器件，通过编程设计了火炮零时脉冲检测模块，北斗/GPS时间解码模块以及IRIG-B码的编解码模块。
　　实验证明:基于北斗/GPS双模授时火炮炮弹发射零时刻检测系统能够为后续火炮多参数检测系统提供高精度火炮零时，也能够为炮弹轨迹拍摄的多相机提供一个时间基准，系统北斗/GPS双模授时精度达到100ns，核心控制器解出的IRIG-B码直流信号的误差小于100ns，交流信号的误差小于5us。在火炮参数测试方面有着重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 炮口零时检测国内外现状

1．2．2 北斗／GPS授时国内外现状

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文结构

第二章 系统总体设计

2．1 系统功能和参数指标

2．1．1 系统功能

2．1．2 参数指标

2．2 系统总体方案设计

2．3 系统相关技术介绍

2．3．1 硅光电池检测火焰光及放大电路

2．3．2 北斗／GPS导航卫星授时定位信息

2．3．3 IRIG-B码

2．4 系统主要器件选择

2．4．1 核心控制器选择

2．4．2 辅控制器选择

2．4．3 北斗／GPS双模卫星接收芯片

2．4．4 显示屏选择

2．4．5 硅光电池选择

第三章 系统硬件设计

3．1 系统硬件设计概述

3．2 系统硬件模块设计

3．2．1 核心控制器

3．2．2 辅控制器模块

3．2．3 光电检测放大电路

3．2．4 液晶屏显示电路

3．2．5 IRIG-B码交流信号编解码电路

3．2．6 IRIG-B码直流信号输入输出电路

3．2．7 同步信号输出电路

3．2．8 北斗／GPS卫星信号接收电路

3．2．9 其他外设电路

第四章 系统软件设计

4．1 系统软件设计概述

4．2 北斗／GPS时间解码软件程序设计

4．3 炮口火焰检测程序软件设计

4．3．1 适应初始环境光程序设计

4．3．2 检测炮口火焰程序设计

4．4 液晶显示屏显示程序软件设计

4．4．1 显示屏读写时序设计

4．4．2 STM32 FSMC初始化设计

4．4．3 字符图形显示程序设计

4．5 IRIG-B码交、直流信号编码程序设计

4．5．1 IRIG-B码直流信号编码程序设计

4．5．2 IRIG-B码交流信号编码程序设计

4．6 IRIG-B码交、直流信号解码程序设计

4．6．1 IRIG-B码直流信号解码程序设计

4．6．2 IRIG-B码交流信号解码程序设计

4．7 按键检测程序设计

第五章 实验验证及分析

5．1 炮口火焰检测

5．2 IRIG-B码交直流信号编码

5．3 IRIG-B码交直流信号解码

5．4 系统显示屏

5．5 实验结果分析

第六章 总结与展望

参考文献

图表目录

致谢

作者简历