数字电路信号处理器优化方案

数字电子计算机的发展势必影响引信技术。在引信信号处理中可以充分利用单片机的运算、存储等功能来抑制干扰、识别目标、识别交会条件。这将使信号处理电路的功能得到很大改善，为智能信息处理打下良好的基础。

对图8-13所示的目标信号，信号处理电路原理方框图如图8-17所示。

图8-17　数字信号处理电路方框图

下面简述各部分工作原理。

放大器是把探测器的输出信号放大，它不但使通带以外的信号得到抑制，同时又可使一批产品的放大器输出信号一致，便于控制产品性能的一致性。

A/D每隔一定时间对放大器输出信号采样一次，即把模拟信号转换成数字信号，以便单片机进行处理。

目标识别部分主要是抑制各种干扰信号，对目标信号进行所需的处理。对图8-13所示的目标信号，可以有下述目标信号判别准则：

(1)Ui＞Ui-1；

(2)Ui-Ui-1＝ΔUi＜K；

(3)Δ(ΔUi)＞0。

设定连续N点不符合上述准则者为干扰信号，目标信号自然满足上述准则。

交会条件识别：

对近感引信而言，一般情况下，由于交会条件不同会引起引信炸高的散布。从战斗部综合毁伤效果的角度看，同一弹种对相同目标的炸高为固定值（或一个范围），而对付不同目标时有不同的炸高，这样毁伤效果才会达到最佳，这就提出了在一弹多用时近感引信应该有不同的炸高，即炸高分档，而炸高分档的前提是炸高可控，即恒定炸高技术。要实现恒定炸高，首先必须识别交会条件，根据不同的交会条件对信号进行不同的处理。弹目交会条件是指弹目相对速度、交会角、脱靶量等。下面以反坦克弹电容近感引信为例来说明交会条件识别的一种方法。

对于不同的目标，炸高的定义有所不同。比如，对地弹种是以战斗部（弹丸）的爆心到地面的垂直距离作为炸高。而反坦克破甲弹是从装药面算起的沿战斗部轴线到装甲面的距离。

对无线电引信而言，由于地面反射系数不同，即使落速和着角相同，检波电压也会不同。若用信号幅度控制炸点，炸高势必有散布。而电容近感引信的体制特点决定了它对目标的导体性质不敏感，不论是潮湿地面、干燥地面、有雪地面还是金属，其检波电压差异较小。因此，不同目标对电容近感引信检波电压的影响可以忽略。电容近感引信的探测方向图近似圆球形（是个椭球）。因此电容近感引信用于对地弹种时，不论交会条件如何，其炸高基本相同。当电容近感引信用于破甲弹时，由于其具有近似球形的探测方向图，所以，当攻击角度不同时，其炸高将不同。

反坦克弹电容近感引信交会条件的识别主要是设计信号处理电路。而设计出能识别出不同交会条件的信号处理电路的前提是研究电容近感引信用于反坦克弹时的目标特性。业已得到对坦克攻击时不同攻击角度、不同攻击部位、不同攻击速度情况下的目标特性，分析得到的这些目标特性，最强和最弱的检测信号的两种情况是：68°高速攻击和0°低速攻击。其他交会条件的目标信号均介于这两者之间。两种极端攻击情况的目标特性曲线如图8-13所示。按图8-13所示目标特性，提出目标特性分组法识别交会条件而实现炸高一致。

可以把反坦克弹电容近感引信的炸高写成下式

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式中，Ud为引信启动时的检波电压；D为表明探测方向的方向性系数；f（φ）为表明探测方向的方向性函数；εr为弹目间介质的相对介电系数；Sd为电容近感引信的探测灵敏度；S为目标的有效面积。

对于同一发引信，不论交会条件如何，Ud和Sd均不变。引起同一发引信在不同交会条件下炸高散布的是D、f（φ）、S和εr。尽管电容近感引信探测方向图近似球形，但由于反坦克弹炸高定义的特点，相当于在不同着角时D、f（φ）、S和εr有相应的变化，即不同着角时对它们应该有相应的修正系数。定义Hα是着角为α时的炸高，H0是着角为0°时的炸高。若不加特殊处理，仍按信号幅度控制炸点，同一发引信应该是随着角α的不同有不同的炸高。有近似关系式

根据式（8-13）计算出的一些典型着角炸高分布见表8-1。

表8-1　典型着角炸高分布

根据上面的分析，可以把0°～68°这些交会情况下的目标特性分成四组。分组原则：每组内各种角度以中心角度为中心，炸高散布小于±15%，各组中心角度炸高相同。分组见表8-2。

表8-2　分组表

为叙述方便并容易了解方法的实质，以识别Ⅰ组和Ⅱ组为例说明处理过程。给出30°和48°两种着角时的目标特性曲线，并在距离轴上平移，使电压为U的点重合，如图8-18所示。

图8-18　距离轴平移后的目标特性曲线

设A0点和B0点与目标的距离均为0.4 m。为使30°和48°两种着角时炸高都是0.4 m，首先要识别本次射击是何种角度，然后根据预选设定的电平给出启动信号，则可实现0°～55°着角范围内炸高基本是0.4 m。

在48°特性曲线上选定一点A1，对应的信号电平为U1。设弹丸从J点运动到J1点所用的时间为Δt。当目标信号达到U时计时器开始计时，即从J点开始计时，如果在t＜Δt时间内目标信号电压出现大于U1的情况，那么可以断定本次攻击为30°攻击；当目标信号电压出现U0（B0点）时给出启动信号。若在t＜Δt时间内目标信号电压没有出现大于U1的情况，则断定本次攻击为48°攻击；当目标信号电压出现（A0点）时给出启动信号。这样就保证了两种着角情况下炸高保持一致。

按上述分析，四组间恰当选取三个阈值，按每组中心角度设计相同的炸高，并恰当设计Δt和U1值，可以做到在任何交会条件下的炸高基本一致。

在数字电路信号处理电路中，除硬件设计外，还必须有适用的程序设计。用上述方法识别交会条件并按图8-17原理方框图的信号处理流程图如图8-19所示。

图8-19　数字信号处理流程图