新型雷达（精选6篇）
新型雷达 篇1
随着现代科学技术的发展, 越来越多的高新技术应用于雷达装备, 雷达装备的高新技术含量、复杂程度和自动化程度不断提高, 相应的装备保障难度也就增大。在新形势下, 针对现代雷达装备的新特点, 不断提高保障能力, 已成为需要迫切解决的问题。
1 当前新型雷达装备维修保障的现状
1.1 新技术、新工艺在雷达中的应用, 使雷达装备保障困难增大
新型雷达装备采用大规模集成电路、计算机控制、模块化设计、机内自检、光纤传输、全固态发射等新技术、新工艺, 电路复杂、功能繁多, 因此, 要求技术保障人员不仅要掌握一般的雷达结构原理和维修方法, 还要熟悉计算机原理、集成电路、光纤通信等高新知识。
1.2 老的维修保障体系已经不能适应新型雷达装备发展的要求
一是雷达修理所老旧型号的雷达测量仪器仪表居多, 修理老程式雷达能力过剩, 而与新程式雷达发展需要相配套的便携式、高智能、自动化检测仪器仪表配套跟不上, 加上技术人员维修水平和配套交通工具的限制, 使新装备的维修工作难以快速进行。二是沿用几十年的“一台示波器, 一把电烙铁, 一块三用表, 线路图上跑一跑”的经验维修模式, 已经不适应新型雷达装备维修要求。三是雷达站大多位于高山、戈壁、海岛, 环境恶劣, 雷达装备随机器材和资料在长期使用过程中易损坏、霉烂, 使用起来不能得心应手, 不能满足快速抢修的需要。
1.3 器材保障体系明显滞后于新型雷达装备的发展
一是雷达站的常耗件是随机备份器材, 要向旅 (团) 器材仓库申请补充, 而现有的器材供应保障体系网络化管理水平有限, 加上雷达装备更新换代快, 新型雷达器材消耗规律难以准确掌握, 不能实现器材的有效供应, 造成某些器材只能向厂家求援。二是各型雷达器材的通用性和互换性差, 增加了筹措器材的数量和难度, 不利于维修保障。
2 新型雷达装备保障需要采取的措施
2.1 增强学习的紧迫感和责任感, 更新维修保障观念
一是当今科学技术的发展日新月异, 随着高技术在雷达上的应用, 对技术人员各方面的能力也相应提出了更高的要求。因此要求技术人员通过进厂培训、院校学习、邀请专家授课、经验交流、自学等多种方式, 以时不我待的紧迫感和责任感加强学习, 丰富自己的理论知识, 尤其是要珍惜到生产和维修厂家进行深化培训。二是以各种参数检测为依据, 加强装备维护和隐患排查, 在实践中加强学习, 变被动保障为主动保障, 积极发挥主观能动性, 努力在提高装备战技术性能上下工夫、见成效。三是要加强与兵器的接触和操纵员的交流, 深入了解装备的动态。对于新型装备因为装备时间不长, 可借鉴的维修经验有限, 所以只有多上机、多观察、多思考才能真正做到在实践中理解所学的知识, 才能做到心中有数, 避免纸上谈兵。一般来说, 雷达的绝大多数故障发生时, 技术人员都不在现场, 操纵员对于故障现象最具有发言权。因此保障人员在维修前, 应向操纵员询问故障现象, 为对症下药, 迅速、准确排除故障打下良好的基础。同时, 在平时工作中, 养成定期向操纵员了解装备情况的习惯, 加强指导操纵员如何观察兵器情况, 为定期维护、视情维护和隐患排查准备第一手资料。
2.2 依据新型雷达装备的特点, 建立和健全中继级维修保障力量
一是加快修理所仪器仪表的更新。可根据单位新型雷达装备情况和维修需求, 为修理所配备必要的维修仪器仪表, 如:地阻测量仪、网络分析仪、频谱仪、数字示波器等, 提高修理所的新型雷达保障水平。二是选择工作热情高、专业技术精、工作作风硬的技术军官和士官充实修理所。三是分片成立维修小组, 加强对故障的集中攻关力量。四是合理调节各级维修任务。扩大中继级修理任务范围, 配备常耗的板件芯片。由于新型雷达以更换板件修理为主, 如果在设计时能将板件上易坏的芯片设计成带管座的可插拔器件, 并制定好相关测试资料, 就可以降低维修费用, 减少故障时间, 提高装备完好率。五是搞好资料积累。新型雷达装备部队后, 各种资料还不完善, 不能满足装备保障需求。应该做好雷达装备故障资料、器材消耗规律、各主要部器件测试参数的积累。同时应做好资料整理推广工作。相关部门应在全面收集综合整理资料的基础上, 组织编印下发部队。
2.3 依据新型雷达装备发展需求, 积极有效做好器材保障工作
一是摸索器材消耗规律, 提高器材保障的针对性。对于新型雷达装备要搞清哪些是常耗件, 哪些是耐用件, 制定符合本单位实际的器材配备申请计划。二是增加器材信息化管理的联网单位, 尽可能的实现信息共享。以便更大范围内实现器材统一调配, 节约管理成本。三是广开渠道, 多方筹措器材, 并适当调整购置器材的标准, 以满足新型雷达装备初期器材需求量较大的实际情况。
摘要：近年来新型号雷达大量装备部队, 本文分析了当前新型雷达装备维修保障的现状, 并针对目前的现状提出了应对措施。
关键词：新型,现状,措施
参考文献
[1]徐家迅.雷达装备保障人才建设的现状及思考.科技创新导报[J], 2013年第19期
[2]畅金钊.切实提高装备保障能力[J].国防报, 2010年5月27
[3]史宪铭, 赵战彪, 陈春良, 黄小龙.装备保障模式转型构成与途径研究.价值工程[J].2013年04期
[4]田庆林, 孙晓祥.加快推进部队车辆装备保障训练转变的对策[J].汽车运用, 2011年04期
E+H新型小量程固体雷达 篇2
Endress+Hauser公司最新推出适合在小于15m的固体料位仓库中测量物位的非接触式固体雷达FMR 244。作为雷达技术的领先者, Endress+Hauser公司一直致力于在科技上的不断创新, 并始终保持着业界的领先地位。FMR 244能够广泛应用于化工、制药、食品、采矿、水泥等工业领域。
由于固体粉料结构的特殊性, FMR 244采用具有信号增强功能的高频模块, 并使用经过特殊绝缘材料包裹的天线, 这样雷达可以克服灰尘对喇叭口的黏附影响, 并能够获得足够强的回波信号。在水泥行业广泛的测试, 取得了非常好的测量效果。
固体雷达FMR 244技术亮点:
·ATEXDustex认证
·固体料位的最大测量距离为15m
·PTFE或PP材料包裹的平板天线
新型雷达 篇3
一、新型雷达生命探测仪的研究意义及优势
新型雷达生命探测仪技术的研究, 重点解决的是现有雷达生命探测仪的穿透能力差、探测精度误差高和响应时间慢的技术缺陷。其最大优势是利用了现代超宽谱雷达技术和生物医学工程技术相结合的前沿科技, 是目前最先进的生命搜寻技术, 其主要借助的是于了电磁波可以穿透超高厚度的遮挡介质, 探测到人类存活者的生命信息的技术, 通过检测人体生命活动所引起的各种微动如呼吸、心跳等信息, 达到快速寻找存遇难者的目的。新型雷达生命探测仪的应用推广与研究发明, 将大范围增加灾害救援过程中的黄金时间, 这对提高我消防应急救援能力、保障人民生命安全具有重要意义, 也给消防救援装备的发展提供了有效的技术支撑。
(一) 新型雷达生命探测仪的技术创新
现有的雷达生命探测仪因受障碍物限制, 探测深度很低。在实际的救援过程往往会因为探测深度低而造成救援时机的遗失, 新型的雷达生命探测仪是通过UWB+WIFI雷达技术来定位的, 其穿透障碍物的厚度可高达15米, 这一技术的改进不仅提高了消防搜救的效率, 更是提高了遇难者的存活率。其探测距离远、反应速度快, 有效探测深度可达30m, 在30s内可以预估到内幸存者的位置信息, 并且雷达生命探测仪具有很强的介质穿透能力, 如土壤、砖墙废墟、包括穿透多层钢筋混凝土预制板废墟等遮挡介质, 从而极大提高救援效率。;现有的雷达生命探测仪在探测过程中容易受外界杂音、光线、温度等环境因素的影响, 在一些恶劣的天气环境中, 例如暴雨、雷电、极高或者极底温度下, 很难发挥其应有的作用, 而新型雷达探测仪的信号完全可不受上述因素影响;现有的雷达生命探测仪对静止的生命体很难有探测效果。事故后展开的搜救工作中, 对于生命特征比较明显的生命体, 设备的功能性是比较突出的, 但是对于一些因坍塌等事故导致的受伤的被困者, 生命体征比较弱的, 就无法侦测到了。新型的雷达探测仪发射出的雷达信号完全可以对有呼吸、心跳、体动等生理特征的生命体进行成功的探测, 且对于静止的生命目标也有极佳的探测效果, 这能极大的确保遇难者被探测到, 从而保证其生命安全;现有的雷达生命探测仪在实施救援现场需要使用大量电缆传输信号, 而雷达探测仪不需要布置电缆进行数据传输, 使搜救工作变得简单易行。
(二) 新型雷达生命探测仪的科技优势
新型的雷达生命探测系统是由超宽带雷达系统和远程控制显示终端两部分构成, 二者是通过无线网络进行通讯连接的, 超宽带雷达系统包括雷达采集控制处理模块、雷达天线单元模块和雷达供电单元模块。雷达采集控制单元模块通过电缆实现对探头脉冲源、接收机的触发, 同时把雷达回波信号由DSP进行生命信息提取, 并将处理的结果通过无线传送到手持终端显示。雷达天线单元包括发射机天线、接收机天线及天线加载介质等, 它们固定在屏蔽体内形成一个完整的部件, 实现天线的激励、信号的辐射、回波的接收、取样、保持、放大等功能。
二、新型雷达生命探测仪的实际运用存在的问题
新技术的开发和发展, 在实际运用中往往会遇到一些困难和问题, 新型的雷达生命探测仪在实际测验中遇到了以下几种问题。
(一) 实际探测深度不足25米。
由于受到地质、建造结构等的影响, 新型的雷达探测仪在穿透不同介质时探测距离会有所变化, 这里的25m指的是一般的砖墙加预制板加木头的介质, 不存在钢筋混凝土的情况下;但在空旷的环境下, 实验得出探测距离为30米。
(二) 实验中发现人与动物存在一定的区别。
目前此研究项目依然处在一个实验阶段, 实际应用效果不佳。试验中的动物样本目前有狗、, 兔子和鸡几种动物, 由于鸡和兔子目标较小, 实际的探知率很低, 而狗的呼吸与人是非常接近的, 因此很难单纯的从时域或频域来进行区分, 需要从短时傅里叶变换结果中提取特征值进行模式识别, 正确识别率较低, 因此实际应用效果不佳, 详情可见下图。
(a) 人体呼吸信号的时域波形; (b) 狗呼吸信号的时域波形; (c) 人体呼吸信号的功率谱; (d) 狗呼吸信号的功率谱
(三) 相关数据不完善。
虚警率和漏报率比较高, 在雷达生命探测仪出厂前, 进行场地测试过程中, 虚警率和漏报率都低于10%才算合格, 才能出厂, 而在实际应用中该数据并没有统计。
以上的这些问题都会导致消防工作者在实际的救援中产生一定的问题, 不仅会影响到消防救援的工作效率, 还会使得消防员在救援过程中陷入一定的困境, 因此这些不利因素一定要及时的调整改善, 避免相关问题的产生。
三、对于新型雷达生命探测仪中出现问题的解决措施
(一) 探测深度不足215米时可根据实际情况增大雷达波发射功率, 使其能够更加准确地利用目标散射的回波进行信号的检测和参量估值;也可以减小脉冲步进控制精度, 使雷达的探测范围扩大, 市场上的雷达的脉冲步进控制精度一般10ps, 而新型的雷达生命探测仪的脉冲步进控制精度控制在5ps;同时也可以增加砖墙、预制板、木板的电磁波反射补偿值来扩大探测范围。
(二) 就探测辨识率低的问题来说, 可以增加实验次数和实验对象, 根据实验数据, 在实际的救援行动中可以屏蔽不符合人体特征的频率, 避免产生混淆, 增加救援难度。
(三) 相关数据不完善, 可以制定相关的制度, 指派负责人严格按照制度进行数据的整合和完善, 严格把控虚警率和漏报率, 使其符合标准后方可出厂。责任到人, 才能真正的将数据信息统计起来, 才能保证新型雷达生命探测仪在实际运用中发挥其应有的功能。
四、结语
新型雷达生命探测仪技术的研究, 重点解决了现有的雷达生命探测仪的穿透能力差、探测精度误差高和响应时间慢的技术缺陷, 是目前最先进的生命搜寻技术之一, 它借助于电磁波可以穿透超高厚度的遮挡介质, 探测到人类存活者的生命信息, 通过检测人体生命活动所引起的各种微动如呼吸、心跳等信息, 达到快速寻找存遇难者的目的。通过对雷达生命探测仪的应用推广与研究发明, 将大范围增加减少在灾害救援过程中的黄金时间, 这对提高我国消防应急救援能力、保障人民生命财产安全具有重要意义。目前新型雷达生命探测仪已广泛应用于全国消防、地震、民防、武警、矿山救护等领域。
参考文献
[1]葛钢, 吴学华.中国地震灾害抢险救援装备简述[J].新安全东方消防, 2011, (04) .
新型雷达 篇4
随着社会经济和工业技术的发展,交通运输业日益兴旺,汽车的数量在大幅攀升。交通拥挤状况也日趋严重,撞车事件屡屡发生,造成了不可避免的人身伤亡和经济损失; 针对这样的情况,设计出一种响应速度快,可靠性高且经济的汽车倒车监控雷达系统是势在必行的,超声波测距法是最常见的一种距离测距方法,应用于汽车停车的前后左右防撞的近距离,低速状况,以及在汽车倒车防撞报警系统中[1]。超声波距离传感器利用超声波检测车辆后方与障碍物距离,并通过一些声光提醒方式,做到提醒驾驶人员的作用[2]。
由于各种交通事故的频繁发生,为了避免不必要的经济损失,致力于开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置,从而减少驾驶员的负担和错误判断,对于提高交通安全将起到重要的作用[3]。显然,此类产品的研究开发具有极大的实现意义和广阔的应用前景,本文设计车载倒车雷达监控系统实现了增大监控范围和减小监控盲区的优势,从而从最大程度上保证了驾车的安全。
1 系统总体方案的设计
1. 1 系统的设计思想
本系统采用低功耗16 位的TI单片机MSP430F149 作为本设计的核心元件,利用超声波测距原理、外部中断控制原理和单片机串口通信等原理[4],来实现一种具有五个超声波模块作为汽车倒车雷达监控系统,用来测量车身与障碍物之间的距离,通过设定的安全距离来确定车身的安全状态,如果车身离障碍物的距离小于安全距离,系统会驱动扬声器和蜂鸣器以不同的报警方式进行协同报警提醒驾驶员。系统电路板子可以通过液晶实时地显示五个不同超声波模块测得的距离,用户还好可以根据自己的理想情况在本系统的程序中设定不同的安全距离; 在本系统的电路设计中主要包括: 单片机最小系统电路、液晶显示电路、语音模块电路、串口通信电路和超声波模块驱动电路[5]; 超声波模块采用收发分开超声波模块,语音模块电路采用语音芯片ISD4004 作为核心语音芯片。本文所设计的车载倒车雷达监控系统安装在车身的简易示意图如图1所示。
1. 2 系统设计的具体要求
本文所设计的系统需要能够实现减小监控盲区,增加测距精度的功能,同时与市面上同类产品相比要具备更高的稳定性和灵敏度、更低的功耗和成本等优势[6]。因此在系统的设计上首先需要达到如下的基本要求:
1本系统的设计能够实现五个超声波模块测得距离在液晶模块上实时显示。
2可以通过语音模块播报五个超声波模块实时的监控距离,并且通过有效的措施解决影响超声波测距精度的问题,使得测量的距离更加精确。
3蜂鸣器能够实现发出不同声音频率的报警。4无论哪个超声波模块测得的距离小于设定的最小安全距离,语音模块电路都会驱动扬声器进行语音报警。
5语音模块能够根据用户的需要实现录制不同的语音。
6该系统能够通过USB接口与电脑进行串口通信和程序下载。
7系统需要较高的稳定性和灵敏度。
2 硬件电路的设计
2. 1 超声波模块电路的工作原理
超声波模块由单片机控制进行测距工作,该模块可以产生40k Hz的方波,直接驱动CD4049 芯片,后面的CD4049 则对40k Hz频率信号进行调理,使超声波传感器产生谐振[7]。由单片机负责计时操作,因为在本设计中单片机采用的晶振是12. 0MHz,所以系统的测量精度理论上可以达到毫米级。
超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟340 米( 环境温度在15℃时) 。t1是超声波发射的时间,t2是超声波返回的时间,t2- t1得出的是超声波接收与发射的时间差,假设t2- t1=0. 02s,则有0. 5 × 340 × 0. 02 = 3. 4m。由于在这10. 2 米的时间里,超声波发出到遇到障碍物物反射回来从而测得与障碍物的距离的测距原理如图2所示。
由于超声波测距会受环境温度的影响,因此需要根据环境温度对声速进行温度补偿,因此上述测量结果存在一定的误差; 但本文设计的新型车载倒车雷达监控系统要求灵敏度高和监控距离精确,声速的补偿公式和精确的距离测量公式如下所示:
式中: C为超声波声速; T为环境温度; L为测量距离; t1和t2为超声波发射与接收的时间。
关于超声波模块驱动电路这部分设计主要是利用MSP430F149 单片机P1 每个I/O口都具有中断控制功能,因此将五组超声波模块接收回来的信号分别送到单片机的P1. 3 - P1. 7 口上; 通过P5. 0 -P5. 4 来触发五组超声波模块发射40k Hz频率的超声波。五组超声波模块接口电路原理图如图3所示。
2. 2 影响测量精度的因素
1发射、接收时间对测量精度的影响及解决方案
对于接收到的回波,超声波在空气介质的传播过程中会有很大的衰减,其衰减成指数规律[8]。
设测量设备基准面距被测物距离为h,则空气中传播的超声波波动方程为:
则超声波在传播过程中有衰减并且频率越高,衰减越快,但频率的增高有利于提高超声波的指向性。
由此知超声波回波的幅值在传播过程中衰减很大,接收到的信号的幅值可能十分小,所以想要想判断捕获到的第一个回波确定准确的接收时间,必须对收到的信号进行幅值放大及比较后才能传给单片机( MSP430F149) ,否则不能正确地判断回波时间进而对超声波测量精度产生影响。
2温度对测量精度的影响及解决方案
声波在大气中传播的速度受介质的温度、密度及气体分子成分的影响,由公式( 4) 可知在空气中,声速只决定于气体的温度,因此获得准确的当地气温可以有效地提高测距时的测量精度。式中C0= 331. 4 m / s。在实际情况中温度每上升或者下降1℃ ,声速将增加或者减少0. 607m /s。本设计使用软件温度补偿,采用温度传感器,对外界温度进行测量。
2. 3 ISD4004 语音模块电路设计
在本设计中所设计的ISD4004 语音模块是采用ISD4004 - 08MP为核心的语音模块,具有8M的存储容量,该模块有咪头和扬声器驱动电路具有录音与放音的功能。ISD系列具有抗断电、音质好、使用方便、无需专用的语音开发系统的特点。测量数据经过单片机软件处理后,单片机发出语音地址和放音控制指令,同存储在语音芯片内部的语音地址进行比较,当两者相匹配时,最后由语音电路,并通过扬声器报出测量结果[9]。
2. 4 系统硬件电路的总体设计
在本设计中硬件电路的总体电路包括: MSP430单片机最小系统电路[10]、液晶显示电路、超声波模块电路、ISD4004 语音模块电路、蜂鸣器和发光二极管报警电路以及电源电路和下载接口电路,本设计电路具有录音与放音功能、超声波测距报警以及程序下载等功能,当超声波测到的距离小于等于55cm大于30cm时蜂鸣器开始报警并且发光二极管点亮; 当超声波测到的距离小于等于30cm大于15cm时蜂鸣器报警并且绿色和红色发光二极管都被点亮; 当超声波测到的距离小于等于15cm时蜂鸣器报警,发光二极管都被点亮,同时进行语音报警提示,在整个测量过程中液晶都会实时显示当前的状态,并且蜂鸣器以三种不同的频率进行鸣叫。在本系统用五组超声波探头安装在汽车车身的不同位置,用于监控车身距离障碍物的实际距离并通过液晶实时显示,并且可以通过语音模块播报五个超声波模块实时地监控距离; 四个发光二极管的亮灭的不同情况代表不同超声波模块的报警情况,系统的硬件结构框图如图4 所示。
系统的硬件电路结构框图如图4 所示,系统的硬件部分主要包括: MSP430F149 主控芯片、串口通信电路、时钟与复位电路、声光报警电路、ISD4004语音模块电路、夜间显示电路、五组超声波模块收发电路以及电源驱动电路,它们共同构成了完整的倒车雷达监控系统的硬件电路部分。
3 系统的软件设计
3. 1 系统主程序的设计
本文所设计系统在程序设计过中主要采用的是IAR软件运用C语言来进行编写MSP430F149 单片机驱动程序的[11],该软件功能强大能够实现硬件在线仿真方便找出程序错误的地方,这点对于程序员在线进行调试程序来说是一个非常大的优点。本系统的主程序流程图如图5 所示。
因此本系统的软件设计主要由主程序、超声波发生子程序、超声波接收中断程序、蜂鸣器与发光二极管组成的声光报警子程序、液晶显示子程序及语音报警模块的驱动程序组成。其中超声波模块的驱动程序和语音模块的驱动程序的设计相对重要,因此下面着重对这两部分的程序的设计进行叙述。
3. 2 超声波模块驱动程序的设计
由于本系统的设计需要需要实现的是汽车倒车雷达监控的功能,即: 将五个超声波模块安装在汽车车身的不同部位用来测量车身距离障碍物的实际距离,并且同液晶进行实时地显示出来,从而可以让驾驶员快捷方便地了解到自己车身的情况。然后这五个超声波模块的程序设计是通过中断处理来实现的,利用MSP430F149 的P0 口的中断处理功能将超声波模块的接受端接到P0 的各个I/O上去,设置P0 口为输入电平触发中断的工作方式。由于它们处于同一个中断向量中,所以P0 的不管哪个引脚的电平发生变化都会进入该服务的中断子程序中去,单片机根据超声波测距公式进行监控进而处理不同的函数实现不同的功能。对于超声波模块接受超声波信号并初步计算距离的工作流程如图6所示。
3. 3 语音模块驱动程序的设计
语音模块部分的驱动程序主要有三部分子程序组成,首先语音驱动芯片ISD4004 上电延时TPUD( 8k Hz采样时,约为25 毫秒) 后才能开始操作,即发完上电指令后,必须等待TPUD,才能发出一条操作指令; 其次就是放音子程序,语音芯片会从此00 地址开始放音,当出现EOM时,立即中断,停止放音;最后就是录音子程序,语音芯片会从00 地址开始录音,一直到出现OVF ( 存贮器末尾) 时,录音停止[12]。在该部分程序设计中可以通过系统初始化程序和按键选择控制子程序来实现上述的功能。
4 系统的调试与实验分析
首先对系统的硬件和软件进行相应的调试,调试都成功后就要对系统进行综合调试,综合调试是对系统调试的至关重要的一步,只有在系统的综合调试成功后才能够对系统进行各项实验分析。对于系统的实验主要对其测距误差进行测试获取相应的数据,并对其进行分析判断其性能的优劣,对于本系统的安置在车身的五个探头与障碍物的距离进行了实际测量,获取测得距离并与实际距离进行对比,计算其测量误差,误差均小于1‰,满足系统的要求,抽取系统部分实验结果如表1 所示。
注:测量误差计算采用相对误差法
5 结束语
本文所设计的新型车载倒车雷达监控系统是以MSP430F149 单片机作为系统的控制核心,采用五个超声波收发模块安置在车身的不同部位以满足一定的监控范围,采用超声波探头发射和接收分开的超声波模块作为基本的监控措施系以达到减小监控盲区的作用,统经过反复的调试达到了预期目的,可以利用ISD4004 语音模块进行反复录音与放音的操作,板载的语音芯片可以最多录制八分钟的语音; 可以通过语音模块播报五个超声波模块实时地监控距离; 液晶可以实时显示相关测量和报警信息,达到一目了然的效果; 蜂鸣器和发光二极管可以通过超声波模块测得不同距离而进行不同报警方式,在本系统中主要设置了在30cm ~ 55cm、15cm ~ 30cm和0 ~ 15cm三个距离范围内进行不同的报警方式,在距离0 ~ 15cm时ISD4004 语音模块进行语音协同报警; 本文还分析并解决了影响超声波测距精度的问题,并且利用到系统中来,使得系统的测距精度达到1mm误差小于1‰从而使得倒车监控雷达测距更加精确,五个超声波模块能够有条不紊地进行监控距离的测量; 并且能够实时地提醒驾驶员车身距离障碍物的情况。该系统具备测距精度高、稳定性高、灵敏度高、功耗低和成本低廉等特点,适合安装在各类汽车上,另外本文所设计的系统还可以根据车辆所需要探头的数量及安置车身的位置进行相应的设置以满足需求,因此具有一定的推广意义。
摘要：针对目前普遍使用的车载倒车监控雷达存在一定的监控盲区和成本昂贵的问题,文中设计了一款采用MSP430F149单片机作为系统的控制核心,采用五个超声波收发模块安置在车身的不同部位以满足一定的监控范围,利用液晶进行实时地显示监控的距离,同时利用ISD4004语音模块和蜂鸣器作为系统的报警装置。文中分析并解决了影响超声波测距精度的问题,在监控范围内,车身与障碍物的距离小于设定的安全距离,蜂鸣器与语音模块会进行不同方式的报警。该系统将监控盲区缩短到2cm,测距精度高达1mm,且系统还具备稳定性高、灵敏度高、功耗低和成本低廉等特点,适合安装在各类汽车上,是一款性价比很高的车载倒车雷达监控系统。
关键词：监控盲区,MSP430F149,超声波模块,安全距离,测距精度
参考文献
[1]莫玉华.基于单片机的倒车雷达系统设计[J].数字技术与应用,2014(1):4.
[2]秦伟,颜文俊.基于CX20106A的超声波倒车雷达设计[J].压电与声光,2011,33(1):161-164.
[3]刘鑫,朱靖玉.基于单片机的倒车雷达的设计[J].电子设计工程,2012,20(1):94-97.
[4]吴怀超,周勇.基于虚拟仪器和MSP430单片机的数据采集系统的开发[J].检测与仪表,2011,38(1):52-55.
[5]徐伟,行鸿彦.自动气象站采集器的温度通道检定仪设计[J].仪表技术与传感器,2014(10):40-43,71.
[6]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[7]刘升平,王剑,葛红.超声波测距系统的开发与研究[J].计算机工程与应用,2009,45(25):78-81.
[8]律方成,李海德,王子建,等.基于TEV与超声波法的开关柜局部放电检测及定位研究[J].电测与仪表,2013,50(11):73-78.
[9]高艳.ISD4004语音芯片在电话远程控制系统中的应用[J].科技创新导报,2011(9):11.
[10]曹晶.MSP430单片机C程序设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[11]谢措,赵建.MSP430系列单片机系统工程设计与实践[M].北京:机械工业出版社,2009.
新型雷达 篇5
关键词：保障人员,学习训练,思想教育,实战需求
近年来, 随着部队新型雷达装备的大量配备, 装备的集成度和复杂程度逐渐加强, 对装备的使用管理及维修人员的素质提出了更高的要求。新形势下, 需要我们着眼实战需求, 探索如何培养满足部队需求的装备维修保障人才。
1健全考核评估机制, 激励保障人员学习训练积极性
雷达保障工作要求长期不断加强学习, 进行维修时又要求连续工作, 尤其是在装备保障一线, 条件艰苦, 环境恶劣, 长期工作容易产生烦躁情绪, 意志消沉, 积极性不高。因此, 要对保障人员的学习训练情况进行考核评估, 完善各种激励机制, 奖勤罚懒, 督促其集中精力进行学习。规范、合理的考核评估机制是推动技术人员不断学习的有效动力。要抓好技术人员的学习训练, 必须建立完善的训练考核、评估机制。全程跟踪、记录训练情况, 科学评估训练效果、量化训练成绩, 将其作为保障人员晋升的依据。要有效激发保障人员学习训练的积极性, 就必须建立有效的奖励措施。一方面, 要坚持定期不定期考核, 将考核成绩与立功受奖、任用、提升结合起来, 促使积极进行学习训练的保障人员脱颖而出。另一方面, 严格落实奖惩, 鼓励保障人员进行学习训练, 对考核成绩突出的人员进行必要的物质奖励;对成绩较差的人员, 批评教育, 限期改正。坚决打破练与不练一个样, 练好练坏一个样的陈规陋习, 树立靠本事吃饭, 凭训练进步的思想, 形成人人抓训练, 人人参与训练的良好局面。通过评估、考核树立岗位训练模范, 带动装备保障岗位训练, 使保障人员具有训练的榜样和方向。要通过激励机制, 使保障人员以训练为荣, 以不思进取为耻, 努力营造“比、学、赶、帮、超”的良好氛围。
2加强思想教育, 培养装备保障人员奉献精神
对保障人员要经常进行思想教育, 使其树立正确的价值观、人生观, 安心本职, 扎实进行学习训练。同时, 组织人员深入学习新世纪、新阶段我军历史使命, 深刻领会管好、用好新装备的神圣职责, 强化爱国意识、奉献吃苦精神, 使其爱军习武、苦练本领。还应通过针对性教育, 使其充分认识立足本职、建功立业的重要性、紧迫性;提高学习钻研的积极性、主动性;充分理解面临的困难, 树立工作的责任心和荣誉感。我们要从关心保障人员的生活着手, 把保障人员的婚恋、家属随军、子女上学、住房分配等方面问题予以重视, 让其切实感受到部队的关心和帮助。只有通过思想教育, 关心维修人员的成长进步和困难, 做好谈心工作和思想疏导, 才能使其积极、主动参与学习训练。
3立足实战需求, 全面培养装备保障人员能力素质
新装备由于大量运用信息化技术和集成电路, 自动化程度高, 对装备的保障要求也相对较高。在未来信息化战争条件下, 作战进程加快, 战场情况瞬息万变, 装备的损坏率高, 损坏程度大, 维修难度大, 器材消耗大, 这对保障人员现场抢修提出了更高要求。要求保障人员熟悉分管装备, 迅速排故, 及时恢复兵器作战性能。同时要求其有良好的适应能力, 临危不惧, 有条不紊。针对新装备的作战需求, 我们应该全面培养维修保障人员的能力素质。一是充分鼓励人员通过院校培训、在职教育、技能培训等多种方式提高理论水平。二是利用机动转移、联合演习、检飞等时机, 进行针对性培养, 提高应急保障能力。三是利用年维护、巡检、抢修等时机, 要求机关有经验的技术人员对基层进行授课、指导, 促进基层装备日常保障能力的提升。四是利用岗位比武, 开展争先创优, 促进业务标兵的形成。对军区空军和旅团每年的比武活动, 要重视, 注意挖掘基层优秀保障人员, 着力加以培养, 以提高装备保障人员争先创优的积极性。
4针对高学历人才实践经验不足的情况, 采取多种方法加强培养
近年来, 随着院校培养层次的变化和大量扩招, 保障人员的素质和学历程度也不断提高。然而, 高学历人才的动手能力不高, 不适应部队作战需求的现象时有发生。这就需要我们对高学历人才加以培养, 实现高学历与高技能的有效结合, 使其将较强的理论水平真正用到工作实践中去, 使理论转化为效益, 才能使其经受住竞争和考验, 达到学用一致, 知识与能力共同提高。这需要采取以下措施:一是, 安排高学历人才到基层进行实践锻炼, 使其深入了解装备, 熟悉手中武器的结构、性能、原理、常见故障、维护流程、日常管理等各个方面。二是指定维修经验比较丰富的老同志进行传、帮、带, 增强维修实践能力培养。三是, 督促其进行维修经验积累。如:对装备各个测试点波形、电流、电压等参数的测试登记;对故障检修方法和体会的登记;对器材消耗规律的登记。
参考文献
[1]黎建良, 叶全国, 王年生.部队初级装备维修人才培养的思考[J].空军雷达学院学报, 2011 (4) .
[2]宋金涛.高技术战争与装备人才培养[J].西安政治学院学报, 2003 (5) .
[3]魏建东.关于消防部队装备人才培养的思考[J].中国新技术新产品, 2011 (20) .
新型雷达 篇6
一、超宽带接收机的设计原理及框图
总体来说, 超宽带接收机的任务是接收由超宽带发射机发出, 经物体反射和天线传播的回波信号。接收天线接收到回波信号后经过滤波电路滤除噪声, 然后经过放大电路送入取样电路中。同时, 石英晶体振荡电路产生的时基信号经过取样脉冲发生器和整形电路后形成前沿陡峭的采样脉冲, 该采样脉冲送入采样电路后对回波信号进行采样积分, 将回波信号由高频变成低频。采样积分器输出的信号包络经过保持放大电路放大后输出, 变成展宽的基带信号。其原理框图见图1。
(一) 超宽带技术中的脉冲发生器。
窄脉冲发生器产生的脉冲信号能影响整个系统的性能, 是超宽带技术中最重要的部件之一。传统的宽带接收机在发射端采用变频器和功率放大器, 接收端采用变频电路和中频电路将高频信号变为基带信号, 而在超宽带技术中发射端采用窄脉冲发生器, 接收端利用窄脉冲发生器产生的窄脉冲作为相关器的本地模板信号, 与接收到的回波信号进行处理。
窄脉冲信号具有极宽的带宽, 一般是用一个速度极快的开关通过对储能元件的放电来产生窄脉冲信号。而接收机部分窄脉冲发生器要求的窄脉冲不如发射部分高, 用不到晶体管的雪崩效应, 所以仅利用电容和极快速开关即可完成, 接收机窄脉冲发生器设计如图2所示。
连接MOSFET管源漏极的二极管起过流保护的作用, 是接收机电路克服正反脉冲拖尾的主要器件, 可以防止由于脉冲辐射产生的感应电流损坏MOS管, C1值一般在5~50pf之间, 若C1值小于5pf, 则存储的有效电荷太少, 不能产生足够大的电流驱动天线, 若C1值大于50pf, 放电时脉冲放电时间常数τ又无法满足纳秒级的要求。C1在MOSFET管开关速度不够快时, 可通过放电时间长短辅助产生纳秒级脉冲。
Q1应选择PNP型, 因为当电源UCC加入后如选用NPN型晶体三极管当电压通过时, 电压变为UCC-UBE (UBE=0.7V) , 此时若电源电压不够又经此损耗则加在RC充电电路上的电压不够致使充电的有效电荷太少, 但选择PNP型则避免了这一可能, 当电压不够时还可适当补充, 但不会充电过量, 因为可通过选取适当的R1和C1便可解决。而与天线L并联的RL和C2, 在此起损耗过量电流作用, 因为无损耗情况下正常产生的波形为震荡波, 其尾部拖的过长影响需产生纳秒级脉冲的要求, 所以加进RL (约为50Ω) 和C2, 使其消耗多余的脉冲电流, 使得产生的脉冲信号尾部更短, 得到更窄的脉冲。
由场效应管的工作原理可知:Ron=1/ (VGS-Vr) (1)
式中Ron为导通电阻;VGS为栅极电压;Vr为栅源阈值电压。
场效应管栅极电压和导通电阻成反比, 控制场效应管的开关时间可以通过改变栅极电压从而改变导通电阻的大小来实现。P型MOSFET管加大了控制信号的复杂度, 所以一般不用做快速开关。高频场效应管导通电阻小, 寄生电容也小, 高频MOSFET管是个电压控制器件, 可以将控制信号的电流与天线上的脉冲隔离开来, 一般选作理想的开关。
(二) 采样保持电路。
采样门部分有两种可行思路:一种是基于等效时间采样的采样保持电路;一种为利用门积分器的采样保持电路。本文主要介绍利用门积分器的取样保持电路。门积分器一方面在取样时间内对被测回波信号作积分;另一方面在取样门断开期间, 将积分结果保持到下次采样, 并输出采样信号。
门积分器单元电路可简化成由周期脉冲控制开关、电阻R和积分电容C三部分组成, 其原理图见图3。设门脉冲周期为TR, 门宽为Tg, 引入单位高频门脉冲函数f0 (t) , 它的傅里叶级数展开式为:
其通解:
K为待定系数, 初始条件V0 (0) =0。
任何周期信号均可用三角函数表示, 设:
一般情况下, 第二项可忽略,
代入 (4) , 输出电压可得:
以上公式推导表明只有当门积分器的门宽小于n次谐波周期的0.4431, 才能使被还原信号的n次谐波幅度衰减小于3 d B。当时间常数RC固定, Tg越窄, 信噪比越大, 但会增加测试时间。所以笔者取基波, n=1, TR≤0.4431TR, 设计时取Tg=0.25TR。
随着指数的累计, 采样积分时间逐渐增加, 经过5Tc达到稳定值。但当积分时间大于20Tc后, 每次采样, 积分电容上电压增量很小, 信噪比提高不明显, 只有在二倍观察时间内才能显著地提高信噪比。当RC积分电路加入阶跃电压, 其输出:
三、总体电路设计
超宽带接收机总体电路图如图5所示。因理论设计中窄脉冲产生电路的MOSFET开关, 在实际的器件选择中无合适型号, 因而最终用BFP450型NPN高频硅晶体三极管代替, 其开关速度可达TR=2.6912 ns。导通电阻为5Ω。
同样在采样保持电路实现过程中也无法找到合适的场效应管, 因其要求开关速度快, 即上升沿时间需达1~2ns。最终参考文献, 采用其开关电路代替场效应管开关。开关电路中采用了肖特基二极管, 肖特基二极管的特性是:在肖特基势垒两端加正向偏转电压时, 肖特基势垒层变窄, 二极管内阻变小;反过来, 若在肖特基势垒两端加反向偏转电压时, 肖特基势垒层则变宽, 则二极管内阻变大。肖特基二极管反向恢复时间可以短到几纳秒。
参考文献
[1]Kazimierz SIWIAK.Ultra-wideband radio:introducing a new technology[J].conference proceedings of the IEEE VTC-2001, rhodes, greece, 2001, 5:1088~1093
[2]O.Zahran, S.Shihab and W.Al-Nuaimy.Comparison between surface impulse ground penetrating radar signals and ultrasonic time-of-flight diffraction signals[J].IEEE, 2002
[3]FONTANA R J.Recent system applications of short-pulse ultra-wideband (UWB) technology[J].IEEE Tran Microwave Theory Tech, 2004, 52 (9) :2087~2104
[4]Gerald Ossberger;Thomas Buchegger;Erwin Schimback.Non-invasive respiratory movement detection and monitoring of hidden humans using ultra wideband pulse radar[J].IEEE, 2004:395~399
[5].孔令讲.浅地层探地雷达信号处理算法的研究[D].电子科技大学, 2003