出靶时刻点检测装置及方法与流程

本发明实施例涉及引信技术领域，具体而言，涉及一种出靶时刻点检测装置及方法。

背景技术：

引信是一种通过感知目标和环境，按预定条件控制引爆弹药的装置。在现代战争中，为了最大限度地破坏敌方深埋在钢甲、混凝土等硬目标(靶)下面的空穴中的重要军事设备，要求弹体必须穿透靶后爆炸，这就涉及到引信起爆技术。

目前，侵彻引信起爆装置均采用加速度侵彻引信装置。加速度侵彻引信装置是通过设置加速度计，通过对加速度计采集的加速度信息进行识别，以确定出弹体穿透靶的时刻点，以彻底摧毁深埋在地下的重要军事设备。

现有的加速度侵彻引信装置中加速度计采集的加速度信号由于受环境恶劣、弹体结构缺陷等影响，不能准确检测出出靶的时刻点，导致侵彻引信误操作。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种出靶时刻点检测装置及方法，以改善现有技术中不能准确检测出出靶时刻点，导致侵彻引信误操作的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种出靶时刻点检测装置，用于检测侵彻引信的出靶时刻点，所述出靶时刻点检测装置包括加速度采集单元、隔直放大单元及信号处理单元，所述加速度采集单元、隔直放大单元及所述信号处理单元依次电连接；所述加速度采集单元用于采集所述侵彻引信在侵彻过程中的加速度信号并传输至所述隔直放大单元；所述隔直放大单元用于对所述加速度信号进行隔直、放大处理，得到放大信号并传输至所述信号处理单元，其中，所述放大信号包括大于设定阈值的第一信号、以及小于所述设定阈值的第二信号；所述信号处理单元用于将所述第二信号进行反相后，与所述第一信号进行相加得到混合信号，对所述混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。

第二方面，本发明实施例提供了一种出靶时刻点检测方法，应用于上述的出靶时刻点检测装置，用于检测出侵彻引信的出靶时刻点，所述方法包括：所述加速度采集单元采集所述侵彻引信在侵彻过程中的加速度信号并传输至所述隔直放大单元；所述隔直放大单元对所述加速度信号进行隔直、放大处理，得到放大信号并传输至所述信号处理单元，其中，所述放大信号包括大于设定阈值的第一信号、以及小于所述设定阈值的第二信号；所述信号处理单元将所述第二信号进行反相后，与所述第一信号进行相加得到混合信号，对所述混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。

相对现有技术，本发明实施例提供的一种出靶时刻点检测装置及方法，通过将加速度采集单元采集的侵彻过程中的加速度信号进行隔直、放大处理得到放大信号，信号处理单元将放大信号中小于设定阈值的第二信号进行反相，并与大于设定阈值的第一信号进行相加，得到混合信号，并对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。加速度信号进行上述处理，第二个峰值信号对应的时刻点即为准确的出靶时刻点，改善了现有技术中不能准确检测出出靶时刻点，导致侵彻引信误操作的问题。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的出靶时刻点检测装置的第一结构框图。

图2示出了本发明实施例所提供的隔直放大单元的结构框图。

图3示出了本发明实施例所提供的隔直电路的电路图。

图4示出了本发明实施例所提供的信号处理单元的第一结构框图。

图5示出了本发明实施例所提供的信号处理单元的第二结构框图。

图6示出了本发明实施例所提供的信号混合电路的示意图。

图7示出了本发明实施例所提供的加法电路的电路图。

图8示出了本发明实施例所提供的出靶时刻点检测装置的第二结构框图。

图9示出了本发明实施例所提供的出靶时刻点检测方法的流程图。

图10为本发明实施例所提供的出靶时刻点检测装置的安装示意图。

图标：100-出靶时刻点检测装置；110-加速度采集单元；120-隔直放大单元；121-隔直电路；122-放大器；130-信号处理单元；131-信号混合电路；1311-第一导通电路；13111-第一二极管；1312-第二导通电路；13121-反相电路；13122-第二二极管；1313-加法电路；132-峰值检测电路；1321-低通滤波电路；1322-峰值检测器；133-第一控制器；134-第二控制器；140-通信单元；200-监控终端；300-壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

引信是一种通过感知目标和环境，按预定条件控制引爆弹药的装置。在现代战争中，为了最大限度地破坏敌方深埋在钢甲、混凝土等硬目标(靶)下面的空穴中的重要军事设备，要求弹体必须穿透靶后爆炸，这就涉及到引信起爆技术。

目前，侵彻引信起爆装置均采用加速度侵彻引信装置。加速度侵彻引信装置是通过设置加速度计，通过对加速度计采集的加速度信息进行识别，以确定出弹体穿透靶的时刻点，以彻底摧毁深埋在地下的重要军事设备。

现有的加速度侵彻引信装置中加速度计采集的加速度信号由于受环境恶劣、弹体结构缺陷等影响，不能准确检测出出靶的时刻点，导致侵彻引信误操作。

本发明要解决的问题是，针对上述问题，提供一种出靶时刻点检测装置100，其核心改进点在于，通过将加速度采集单元110采集的侵彻过程中的加速度信号进行隔直、放大处理得到放大信号，信号处理单元130将放大信号中小于设定阈值的第二信号进行反相，并与大于设定阈值的第一信号进行相加，得到混合信号，并对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。

请参阅图1，图1示出了本发明实施例所提供的出靶时刻点检测装置的第一结构框图，出靶时刻点检测装置100包括加速度采集单元110、隔直放大单元120、信号处理单元130及通信单元140，加速度采集单元110、隔直放大单元120、信号处理单元130及通信单元140依次电连接。

加速度采集单元110与隔直放大单元120电连接，用于采集侵彻引信在侵彻过程中的加速度信号并传输至隔直放大单元120。当侵彻引信发射出去开始，加速度采集单元110实时采集侵彻引信的加速度，得到加速度信号，并将加速度信号传输至隔直放大单元120。加速度采集单元110可以是，但不限于高g值加速度传感器。

隔直放大单元120与加速度采集单元110、信号处理单元130均电连接，用于对加速度信号进行隔直、放大处理，得到放大信号并传输至信号处理单元130。请参阅图2，隔直放大单元120可以包括隔直电路121和放大器122，隔直电路121和放大器122电连接，且隔直电路121与加速度采集单元110电连接，放大器122与信号处理单元130电连接。

隔直电路121与放大器122电连接，且与加速度采集单元110电连接，用于对加速度信号进行隔直，得到隔直信号并传输至放大器122。隔直电路121可以增强出靶时刻点检测装置100对容性负载的驱动能力，并保持其工作的稳定性，避免产生自激振荡现象。

请参阅图3，隔直电路121可以包括第一电容c1、第一电阻r1及第一运算放大器u1，第一电容c1的一端与加速度采集单元110电连接，第一电容c1的另一端与第一运算放大器u1的同相输入端电连接，第一运算放大器u1的同相输入端通过第一电阻r1电连接到地，且第一运算放大器u1的反相输入端与第一运算放大器u1的输出端电连接，第一运算放大器u1的输出端与放大器122电连接，第一电容c1的一端(in1)用于接收加速度信号，第一运算放大器u1的输出端(out1)用于输出隔直信号。

放大器122与隔直电路121电连接，且与信号处理单元130电连接，用于对隔直信号进行放大，得到放大信号并传输至信号处理单元130。放大器122可以是，但不限于真空管放大器、晶体管放大器或者固体放大器。放大信号包括第一信号和第二信号，第一信号为大于设定阈值的电信号，第二信号为小于设定阈值的电信号，设定阈值可以是0。

信号处理单元130与隔直放大单元120电连接，且与通信单元140电连接，用于将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加得到混合信号，并对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。

为实现上述信号处理单元130的功能，下面给出两种可能的实现方式：

第一种，请参阅图4，信号处理单元130可以包括信号混合电路131、峰值检测电路132及第一控制器133，峰值检测电路132与信号混合电路131、第一控制器133均电连接，且信号混合电路131与隔直放大单元120电连接，第一控制器133与通信单元140电连接。

信号混合电路131与隔直放大单元120电连接，且与峰值检测电路132电连接，用于将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加，得到混合信号传输至峰值检测电路132。

请参阅图5，信号混合电路131包括第一导通电路1311、第二导通电路1312和加法电路1313，第一导通电路1311和第二导通电路1312均与加法电路1313电连接，且第一导通电路1311和第二导通电路1312均与隔直放大单元120电连接，加法电路1313与峰值检测电路132电连接。

第一导通电路1311用于通过第一信号，并将第一信号传输至加法电路1313，需要说明的是第一导通电路1311只可通过第一信号，对于第二信号，是无法通过的。具体地，第一导通电路1311可以是第一二极管13111，第一二极管13111的阳极与隔直放大单元120电连接，第一二极管13111的阴极与加法电路1313电连接。

第二导通电路1312用于将第二信号进行反相，得到反相信号并传输至加法电路1313。需要说明的是，由于第二信号无法从第一导通电路1311通过，所以，第二信号必须经过第二导通电路1312，第二导通电路1312将第二信号进行反相，得到反相信号。例如，反相电路13121可以将-5转换为5。请参阅图6，第二导通电路1312可以包括反相电路13121和第二二极管13122，反相电路13121和第二二极管13122电连接，且反相电路13121与隔直放大单元120电连接，第二二极管13122与加法电路1313电连接。反相电路13121可以是，但不限于非门反相器或者互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor，cmos)反相器。第二二极管13122的阳极与反相电路13121电连接，第二二极管13122的阴极与加法电路1313电连接。需要说明的是，第一二极管13111和第二二极管13122可以为同类型的二极管。例如，锗二极管或者硅二极管。

加法电路1313用于将第一信号和反相信号进行相加，得到混合信号并传输至峰值检测电路132。加法电路1313接收第一导通电路1311传输的第一信号和第二导通电路1312传输的反相信号，将第一信号和反相信号进行相加，得到混合信号并传输至峰值检测电路132，混合信号不小于设定阈值。加法电路可以是同相加法电路或者是反相加法电路。

请参阅图7，下面以反相加法电路为例，进行阐述：

加法电路1313包括第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4和第二运算放大器u2，第二电阻r2的一端(in2)与第一二极管电连接，第二电阻r2的另一端与第二运算放大器u2的反相输入端电连接，第三电阻r3的一端(in3)与第二二极管电连接，第三电阻r3的另一端与第二运算放大器u2的反相输入端电连接，第二运算放大器u2的同相输入端接地，第二运算放大器u2的反相输入端通过第四电阻r4与第二运算放大器u2的输出端(out2)电连接，第二运算放大器u2的输出端(out2)与峰值检测电路132电连接。

峰值检测电路132与信号混合电路131电连接，且与第一控制器133电连接，用于对混合信号进行峰值检测，得到峰值信号并传输至第一控制器133。峰值检测电路132可以包括低通滤波电路1321和峰值检测器1322，低通滤波电路1321和峰值检测器1322电连接，且低通滤波电路1321与信号混合电路131电连接，峰值检测器1322与第一控制器133电连接。

低通滤波电路1321用于将混合信号进行低通滤波并传输至峰值检测器1322，滤除了混合信号中包含的尖峰噪声和随机噪声干扰，衰减了高频信号，对数据的平滑效果比较明显，同时，也提高了信噪比。低通滤波电路1321可以是，但不限于有源低通滤波器、无源低通滤波器或者电子低通滤波器。

峰值检测器1322用于对经过低通滤波后的混合信号进行峰值检测，得到峰值信号，并传输至第一控制器133。峰值检测器1322可以是，但不限于模拟峰值检测器或者数字峰值检测器。峰值检测器1322检测混合信号，一旦得到峰值信号，就将该峰值信号发送至第一控制器133。可以理解为，峰值检测器1322将检测到的峰值信号依次发送至第一控制器133。具体地，峰值检测器1322对混合信号进行峰值检测时，为防止出现混合信号出现抖动，可以将连续的信号进行对比，只有在峰值信号之后的预设次数(例如，10次)均为下降时，才判断出现了一次峰值信号，以进一步提高了峰值信号判断的准确性。

第一控制器133用于当第二次接收到峰值检测电路132传输过来的峰值信号时，将第二次接收到的峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。可以理解为，侵彻过程分为入靶和出靶，当侵彻引信侵彻入靶时，会出现第一个峰值信号，当侵彻引信出靶时，会出现第二个峰值信号，将第二次接收到的峰值信号的时刻点作为出靶时刻点，为了进一步精确出靶时刻点，可以将加速度采集单元110、隔直放大单元120、信号混合电路131、峰值检测电路132处理信号的使用的时间刨除。

作为一种实施方式，第一控制器133可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力，第一控制器133可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

第二种，请参阅图8，信号处理单元130可以包括第二控制器134，第二控制器134与隔直放大单元120电连接，且与通信单元140电连接，用于将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加得到混合信号，对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并在第二次检测到峰值信号时，将第二次检测到的峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。作为一种实施方式，第二控制器134内可以包括模数转换模块，用于将放大信号进行模数转换之后，再对模数转换之后的放大信号中的第二信号进行反相，与第一信号进行相加，得到混合信号，对混合信号进行峰值检测，得到峰值信号，第二控制器134将当前传输过来的混合信号与上一个混合信号进行比较，并在当前传输过来的混合信号小于上一个混合信号时，将上一个混合信号确定为峰值信号。为防止出现混合信号出现抖动，可以将连续的混合信号进行对比，只有在峰值信号之后的预设次数(例如，10次)均为下降时，才判断出现了一次峰值信号，以进一步提高了峰值信号判断的准确性。

作为一种实施方式，第二控制器134可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力，第二控制器134可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等，还可以是数字信号处理器、专用集成电路、现场可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

通信单元140与信号处理单元130电连接，且与监控终端200通信连接，用于将出靶时刻点发送至监控终端200。可以理解为，通信单元140与信号处理单元130的第一控制器133或者第二控制器134电连接，第一控制器133或者第二控制器134控制通信单元140将出靶时刻点发送至监控终端200。通信单元140可以是，但不限于dsp芯片和半导体芯片。通信连接可通过光纤、有线宽带或专属4g通道等方式。通过通信单元140可以使监控终端200的技术人员可以清晰明确地查看到出靶时刻点。

于本发明的其它实施例中，通信单元140也可以发送其它有效数据至监控终端200，在此不作限定。需要说明的是，通信单元140也可以将出靶时刻点发送至侵彻引信中的其它工作单元，例如，起爆控制单元。

本发明实施例提供的出靶时刻点检测装置100的工作原理：

首先，加速度采集单元110采集侵彻引信在侵彻过程中的加速度信号并传输至隔直放大单元120；

然后，隔直放大单元120对加速度信号进行隔直、放大处理，得到放大信号并传输至信号处理单元130，其中，放大信号包括大于设定阈值的第一信号、以及小于设定阈值的第二信号；

接着，信号处理单元130将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加得到混合信号，对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点；

最后，通信单元140将出靶时刻点发送至监控终端200。

请参阅图9，图9示出了本发明实施例所提供的出靶时刻点检测方法的流程图。

步骤s1，加速度采集单元110采集侵彻引信在侵彻过程中的加速度信号并传输至隔直放大单元120。

在本发明实施例中，当侵彻引信发射出去开始，加速度采集单元110实时采集侵彻引信的加速度，得到加速度信号，并将加速度信号传输至隔直放大单元120。

步骤s2，隔直放大单元120对加速度信号进行隔直、放大处理，得到放大信号并传输至信号处理单元130，其中，放大信号包括大于设定阈值的第一信号、以及小于设定阈值的第二信号。

在本发明实施例中，隔直放大单元120对加速度采集单元110传输的加速度信号进行隔直和放大处理，得到放大信号并传输至信号处理单元130。

步骤s3，信号处理单元130将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加得到混合信号，对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。

在本发明实施例中，当信号处理单元130包括信号混合电路131、峰值检测电路132和第一控制器133时，信号混合电路131将隔直放大单元120传输的放大信号中的第二信号进行反相，并与第一信号进行相加，得到混合信号并传输至峰值检测电路132，峰值检测电路132对混合信号进行检测，得到峰值信号并传输至第一控制器133，第一控制器133在第二次接收到峰值检测电路132传输过来的峰值信号时，将第二次接收到的峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。当信号处理单元130包括第二控制器134时，第二控制器134将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加得到混合信号，对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并在第二次检测到峰值信号时，将第二次检测到的峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。

请参阅图10，本发明实施例提供了侵彻引信出靶时刻点检测装置的安装示意图，出靶时刻点检测装置100设置于壳体300内，且壳体300与出靶时刻点检测装置100固定连接以检测出出靶时刻点，壳体300与出靶时刻点检测装置100可以通过环氧灌注固定连接。具体地，出靶时刻点检测装置100的加速度采集单元110可以嵌入式安装于壳体300内，以便更加敏锐地采集加速度信号。

综上所述，本发明提供的出靶时刻点检测装置及方法，加速度采集单元采集侵彻引信在侵彻过程中的加速度信号并传输至隔直放大单元；隔直放大单元对加速度信号进行隔直、放大处理，得到放大信号并传输至信号处理单元；信号处理单元将第二信号进行反相后，与第一信号进行相加得到混合信号，对混合信号进行峰值检测得到峰值信号，并将第二个峰值信号对应的时刻点作为出靶时刻点。通过对加速度信号进行上述处理，第二个峰值信号对应的时刻点即为准确的出靶时刻点，改善了现有技术中不能准确检测出出靶时刻点，导致侵彻引信误操作的问题。通过设置隔直电路将加速度采集单元传输的加速度信号进行直流隔离过滤，以增强出靶时刻点检测装置对容性负载的驱动能力，并保持其工作的稳定性，避免产生自激振荡现象。通过设置低通滤波电路，将经过信号混合电路得到的混合信号进行低通滤波后进行峰值检测，滤除了经过混合信号中包含的尖峰噪声和随机噪声干扰，衰减了高频信号，对数据的平滑效果比较明显，同时，也提高了信噪比。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。