专利名称：一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及人工影响天气炮射作业监测及传感与自动控制技术领域，尤其是一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置及其检测方法。
背景技术：
根据人们的意愿，通过人工干预，使某些局地天气现象朝有利于人们预定目的方向转化，以克服或减轻恶劣天气引发的灾害，这种改造自然的科学技术措施称人工影响天气，简称人影。随着社会发展和科学技术的进步，人工影响天气中的高炮打雨和打冰雹(以下简称人影作业)的科学有效性越来越受到人们的关注，人影作业信息收集及管理是人工影响天气业务工作的一项日常工作，快捷方便的作业信息收集可大大提高工作效率，让管理部门及时获取作业一线的实时信息，为作业指挥和作业效益评估提供基础数据，解决多年来指挥、作业、评估相互脱节的技术难题。目前，人影高炮作业的起止时间、炮弹发射数量及方位角和仰角都是依靠人工的方法获取并通过电话或电台将相关信息上报到人影指挥部门和管理部门，因此，存在作业数据采集困难、设备运行状况无法实时监控等实际情况，耗费大量的人力、物力，由于中间环节太多，人工引起误差和不准确的情况时有发生，急需建立一套基于现代化炮射作业检测系统。发明人曾在2008年针对目前炮射作业系统智能化低、安全性差的问题，提出一种以Cygnal C8051F340单片机、HBRllO语音识别芯片为核心，由SANG1000倾角传感器， CANGlO电子罗盘以及其他外围电路组成的炮射作业检测系统并发表了一篇相关的文章“气象炮射检测系统设计”(作者李东、郭维波、樊昌元、黄华)。但是，“气象炮射检测系统设计”中存在很多关键技术缺陷问题I、方位角测量问题采用电子罗盘测量即方位角传感器CANG10，利用地磁场来实现定向功能的，在实验室能得到高精度方位角测量，由于高炮属于金属，对测量周围的电磁场影响很大，安装到高炮后的电子罗盘测量精度大大下降，有时误差达到几十度，其精度远远达不到测量要求，且该传感器价格昂贵例如CANGlO传感器4800元/只；2、炮弹数量的检测问题通过语音识别的方法获得炮弹数量，炮击声音识别模块采用的是HBRllO或RSC-300语音识别芯片，在实验室的识别率都不高不高，且受环境影响很大，该方法不适用于产品；3、俯仰角测量问题采用倾角传感器SANG1000测量，该传感器价格昂贵例如 SANG1000传感器4800元/只。由于目前尚无人影高炮作业参数数字化采集装置，而“气象炮射检测系统设计”方法具有成本高、精度低等缺点而远远达不到人影高炮作业参数数字化采集装置设计要求。 发明人通过潜心研究炮射作业起止时间、炮弹发射数量及方位角和仰角等信息自动采集技术，提出了基于人影高炮作业参数的数字化采集装置及其检测方法，以期通过引入本装置、方法，实时监测作业起止时间、炮弹发射数量及方位和仰角，为作业管理提供科学数据，既能达到科学化、规范化管理的目的，也能为安全生产提供有力的保障。
发明内容
本发明的目的有二，第一、提出并设计一种人影高炮作业参数数字化采集装置；第二、提出一种基于人影高炮的双联同轴互补多圈电位器方位角测量方法。为实现上述目的，本发明提供的技术解决方案是，提供一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置，包括中央微处理器Ul、方位检测电路U6、俯仰检测电路、数量检测电路U7、GSM模块电路、时钟电路、电源控制电路、铁电存储电路；特别地，所述的方位检测电路由一个同轴双联互补多圈电位器及相应信号调理电路构成，同轴双联电位器由两个独立电位器构成，每一个电位器通过各自的信号调理电路将电阻转变为电信号，电信号经微处理器自带A/D转换后得到相应数字信号；所述数量检测电路主要由IDB40NA接近开关Jl与 4N25光耦合器U5、中央微处理器Ul构成；所述中央微处理器Ul通过数据总线/地址总线 /控制总线与上述各电路连接。所述相应信号调理电路是指第一单路信号调理电路与第二单路信号调理电路并且相同，主要包括同轴双联电位器RPD1、中央微处理器Ul，TLC2652高精度运算放大器U2、 TL431电压基准源U3、AD8221仪用放大器U4、开关K1、K2 ;其开关Κ1、Κ2受微处理器Ul控制。进一步地，提供基于人影高炮作业参数的数字化采集装置的检测方法，尤其是安装方面，所述同轴双联电位器RPDl是以同轴互补多圈电位器的形式安装在人影高炮方位角控制器的旋转处U8。所述IDB40NA接近开关Jl是安装在高炮的退弹口处U9，每退出一个弹壳经过IDB40NA接近开关Jl时，IDB40NA接近开关Jl就输出一个高低电平变化，从而检测出炮弹数量。进一步地，提供基于人影高炮作业参数的数字化采集装置的检测方法，尤其是基于人影高炮的双联同轴互补多圈电位器方位角测量方法，包括如下步骤(I)采用基于双联同轴互补多圈电位器方位角测量法，对装置中双联电位器的每一个电位器进行电阻测量，由于双联是互补的可以实现高炮的全方位角测量；(2)给双联电位器两端加一合适的电源，电位器中心抽头的电压随电位器旋转而变化，实现了电压测量到角度测量的转换；(3)测量中心抽头的电压即可以测量出电位器电阻，从而得到方位角任意角度的测量数据，即人影高炮机械旋转角度的测量数据；(4)在中央微处理器LPC2387的指令下，将方位角测量数据存入存储器。本发明的主要技术指标见表一表一主要技术指标
权利要求
1.一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置，包括中央微处理器(UI)、方位检测电路(U6)、俯仰检测电路、数量检测电路(U7)、GSM模块电路、时钟电路、电源控制电路、铁电存储电路；其特征在于，所述方位检测电路(U6)由一个同轴双联互补多圈电位器及相应信号调理电路构成，同轴双联电位器由两个独立电位器构成，每一个电位器通过各自的信号调理电路将电阻转变为电信号，电信号经微处理器自带A/D转换后得到相应数字信号； 所述数量检测电路(U7)主要由IDB40NA接近开关(Jl)与4N25光耦合器(U5)、中央微处理器(Ul)构成；所述中央微处理器(Ul)通过数据总线/地址总线/控制总线与上述各电路连接。
2.根据权利要求I所述的一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置，其特征在于，所述相应信号调理电路是指第一单路信号调理电路与第二单路信号调理电路并且电路相同，主要包括同轴双联电位器RPD1、中央微处理器(Ul)，TLC2652高精度运算放大器 (U2)、TL431电压基准源(U3)、AD8221仪用放大器出4)、开关1(1、1(2 ;其开关K1、K2受微处理器(Ul)控制。
3.根据权利要求I或2所述的一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置的检测方法，其特征在于，所述同轴双联电位器RPDl是以同轴互补多圈电位器的形式安装在人影高炮方位角控制器的旋转处(U8)。
4.根据权利要求I所述的一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置的检测方法， 其特征在于，IDB40NA接近开关(Jl)安装在高炮的退弹口处(U9)，每退出一个弹壳经过 IDB40NA接近开关(Jl)时，IDB40NA接近开关(Jl)就输出一个高低电平变化，从而检测出炮弹数量。
5.根据权利要求I所述的一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置的检测方法， 其特征在于，包括如下步骤(1)采用基于双联同轴互补多圈电位器方位角测量法，对双联电位器的每一个电位器进行电阻测量，由于双联是互补的可以实现高炮的全方位角测量；(2)给电位器两端加一合适的电源，电位器中心抽头的电压随电位器旋转而变化，实现了电压测量到角度测量的转换；(3)测量中心抽头的电压即可以测量出电位器电阻，从而得到方位角任意角度的测量数据，即人影高炮机械旋转角度的测量数据；(4)在中央微处理器LPC2387的指令下，将方位角测量数据存入存储器。
全文摘要
一种基于人影高炮作业参数的数字化采集装置及其检测方法，涉及人工影响天气炮射作业监测及传感与自动控制技术领域。其装置中的方位检测电路由一个同轴双联互补多圈电位器及相应信号调理电路构成，同轴双联电位器由两个独立电位器构成，其数量检测电路主要由接近开关与4N25光耦合器、中央微处理器构成；中央微处理器通过数据总线/地址总线/控制总线与上述各电路连接。同轴双联电位器是以同轴互补多圈电位器的形式安装在人影高炮方位角控制器的旋转处，接近开关安装在高炮的退弹口处，能完成高炮作业的方位和俯仰角自动检测；实现炮弹发射时间和数量的自动检测，基于TCP/IP的GPRS数据传输。
文档编号G01C1/00GK102589351SQ20121005736
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者樊昌元, 牛海顺 申请人:成都信息工程学院