对地攻击检测评估系统技术说明书基于TIDSP5402的炮弹声源定位系统的硬件设计及算法设计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的弹着点进行自动检测。系统可对单点、多点连续对地打击时的弹着点进行自动检测实时报靶，并能显示各种弹着点检测的技战术参数。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的各种炸弹；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的采集、数据无线传输、信号分析处理，通过合理的数学模型计算弹着点的精确位置，同时对打击的结果进行效能评估。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的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的数字信号,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的处理分析,实现了信号波形的转换,干扰及噪声剔除,获得真实的爆炸声信号.系统根据这些真实的爆炸声信号按一定的鉴别规则提取出炸弹爆炸声波传播到声学传感器的时间,并提供给评估决策子系统。评估决策子系统:用适当的软件开发工具,由信号处理子系统得到的每个传感器接收到的炸弹爆炸声的时间,按合理的数学模型计算出弹着点坐标，并用图形方式显示出来。可实时计算出炸弹的命中率，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的爆炸声信号转换成同频率的电信号。为了能从各个角度接收不同弹种的爆炸声信号，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的微弱电信号（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的增益，由DSP芯片根据中心主机的指令改变增益大小，达到远程控制增益的目的，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的0-5V音频信号转换成0-65535的数字量。其原理见图4.3。4.4DSP处理控制系统的核心器件DSP采用TMS320-5402芯片，它具有高速高精度运算能力、强大的数据通信能力、灵活的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100M