阅读说明：本技术 基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法 (Missile-borne storage testing device and method based on hole-seam coupling ) 是由 贾云飞 其他发明人请求不公开姓名 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法,包括试验用模拟弹、传感器、弹载存储测试装置、监控端通信模块以及上位机监控终端。采用孔缝耦合理论解决了金属模拟弹壳体对通信和定位信号的静电屏蔽问题,无需改造通信以及定位天线,且不会因为测试系统对模拟弹的机械结构进行过多的改造,对弹体的材质、外观等没有限制,通过前期对孔缝耦合的理论研究设计好孔缝尺寸,后期的调试难度低。(The invention discloses a missile-borne storage testing device and method based on hole-seam coupling. Adopt the slot coupling theory to solve the electrostatic shielding problem of metal simulation bullet casing to communication and positioning signal, need not to reform transform communication and location antenna, and can not carry out too much transformation because of test system to the mechanical structure of simulation bullet, do not have the restriction to the material of projectile body, outward appearance etc. and well the slot size through the theoretical research design of slot coupling earlier stage, the debugging degree of difficulty in later stage is low.)

基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法

技术领域

本发明属于信号检测领域，尤其涉及基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法。

背景技术

炮弹、火箭弹、导弹、火箭橇等研发过程中需要完成大量的试验来验证各种性能是否满足设计指标。从弹体的初样研制到定型时的批量生产，每一阶段都需要进行大量的试射实验来检测弹体在发射和飞行过程中的性能，发现弹体在设计及生产时可能出现的问题，不断地进行改善，让新型弹体在战场上发挥最佳效果。

弹载存储测试装置主要用于采集、存储弹体飞行试验时的各种参数，经常采集的弹体参数包括发射时的膛压、航线加速度(过载)、飞行时间、膛内温度等。设计人员可以通过采集到的数据来掌握弹体在试验过程中的工作状态信息，最后评定各项参数指标是否达到设计要求，然后做出相应的改进，为之后弹体改进的理论分析、参数设置提供重要的实验依据。

新型发射武器的试射实验目标靶场主要设立在一些荒无人烟的沙漠、草原、山上等地方，发射弹体在飞行时速度快、距离较远，落点范围大，则不得不对试验装置增加定位模块进行精确定位以方便将其回收，由于弹载存储测试装置安装于弹体内部，金属壳体会对卫星信号和无线信号产生很大的屏蔽作用，目前常用的防止屏蔽的做法是在实验弹的空腔内安置存储测试装置与弹射装置，在进行试射实验时，当弹体下落到距离地面几千米时存储测试装置被弹射装置弹出，脱离弹体后依靠减速装置(如小型降落伞)安全落地。由于存储测试装置被弹射出金属弹体，因此其天线裸露在外，定位与通信也就有了可行性。但是该方法也存在诸多弊端：1.需在原本空间有限的弹体内部安装复杂的弹射装置，大大增加了试验弹的质量；2.非全弹道测试，这不满足很多导弹生产试射的测试要求；3.需要额外的保护措施来确保弹射后存储测试装置的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，解决现有弹射法存在的不足。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案为：基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，包括试验用模拟弹、传感器、弹载存储测试装置、监控端通信模块以及上位机监控终端；所述的传感器用来采集所述模拟弹的弹体参数；所述的传感器和所述的弹载存储测试装置通过螺纹连接安装于模拟弹的后端座；所述的传感器和所述的弹载存储测试装置具有电气连接；所述的监控端通信模块通过无线4G通讯的方式接收来自所述的弹载存储测试装置的数据；所述的上位机监控终端通过串行接口的方式和所述的监控端通信模块电气连接，处理和显示所述的监控端通信模块接收到的数据。

基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的试验用模拟弹弹体表面开缝隙，所述的缝隙的长度，宽度和厚度经模拟弹弹体上孔缝在电磁波脉冲作用下的耦合特性结合CST电磁仿真软件仿真确定，在CST软件中建立金属狭缝模型，4G信号所处频段为1.9～2.2GHz，GPS所处频段为1.5GHz左右，通过仿真研究狭缝在1.5～2.2GHz范围内的频率特性，最终确定缝隙的长度为75mm，宽度为2mm，厚度为10mm，最后缝隙使用电磁波透射性能好的胶体灌封。

基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的弹载存储测试装置包括信号调理电路、主控制器、存储器、多模定位模块、4G通信模块以及电源管理模块；其中，所述的主控制器控制弹载存储测试装置正常工作，并与所述的信号调理电路、存储器、多模定位模块、4G通信模块以及电源管理模块具有电气连接；所述的信号调理电路用来将传感器采集的数据进行放大滤波后，作为输入连接主控制器自带的ADC外设采集输入口；所述的存储器用来存储来自主控制器的数据，与所述的主控制器遵循SPI协议；所述的多模定位模块设有的定位天线与所属的4G通信模块设有的4G天线通过螺纹刚性连接于模拟弹腔体内；所述的多模定位模块、4G通信模块与所述的主控制器采用串口通信方式电气连接；所述的电源管理模块用于给所述的信号调理电路、主控制器、存储器、多模定位模块、4G通信模块供电管理。

基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的多模定位模块既支持GPS模式定位也支持北斗卫星定位，可保证和平时期测试数据的安全性，也可以防止战时美国对外关闭GPS定位系统。

基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的监控端通信模块包括电平转换电路以及4G通信模块；其中，所述的电平转换电路，4G通信模块具有电气连接；所述的4G通信模块设有高增益全向天线。

基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的上位机监控终端为数据记录计算机，设有一套上位机软件。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：1.弹载存储测试装置通过多模定位模块采用多模定位方式获取落点位置坐标，定位精度高；2.通过4G通信模块，采用4G通信技术保证了远距离无线读数的可靠性；3.采用孔缝耦合理论解决了静电屏蔽问题，无需改造通信以及定位天线，且不会因为测试系统对模拟弹的机械结构进行过多的改造，对弹体的材质、外观等没有限制，通过前期对孔缝耦合的理论研究设计好孔缝尺寸，后期的调试难度低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明技术方案实施流程图。

图1中：1、模拟弹；2、传感器；3、弹载存储测试装置；4、监控端通信模块；5、上位机监控终端；6、后端座；7、定位天线；8、4G天线；9、缝隙。

图2中：10、信号调理电路；11、主控制器；12、存储器；13、多模定位模块；14、4G通讯模块；15、电源管理模块；16、4G基站；17、高增益全向天线；18、4G通讯模块2；19、电平转换电路；20、定位卫星(北斗、GPS)。

具体实施方式

如图1所示：基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，包括试验用模拟弹(1)、传感器(2)、弹载存储测试装置(3)、监控端通信模块(4)以及上位机监控终端(5)；所述的传感器(2)用来采集所述模拟弹(1)的弹体参数；所述的传感器(1)和所述的弹载存储测试装置(3)通过螺纹连接安装于模拟弹(1)的后端座(6)；所述的传感器(2)和所述的弹载存储测试装置(3)具有电气连接；所述的监控端通信模块(4)通过无线4G通讯的方式接收来自所述的弹载存储测试装置(3)的数据；所述的上位机监控终端(5)通过串行接口的方式和所述的监控端通信模块(4)电气连接，并处理和显示所述的监控端通信模块(4)接收到的数据。

如图2所示：基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的弹载存储测试装置(3)包括信号调理电路(10)、主控制器(11)、存储器(12)、多模定位模块(13)、4G通信模块(14)以及电源管理模块(15)；其中，所述的主控制器(11)控制弹载存储测试装置(3)正常工作，并与所述的信号调理电路(10)、存储器(12)、多模定位模块(13)、4G通信模块(14)以及电源管理模块(15)具有电气连接；所述的信号调理电路(10)用来将传感器(2)采集的数据进行放大滤波后，作为输入连接主控制器(11)自带的ADC外设采集输入口；所述的存储器(12)用来存储来自主控制器(11)的数据，与所述的主控制器(11)遵循SPI协议；所述的多模定位模块(13)设有的定位天线(7)与所属的4G通信模块(14)设有的4G天线(8)通过螺纹刚性连接于模拟弹(1)腔体内；所述的多模定位模块(13)、4G通信模块(14)与所述的主控制器(11)采用串口通信方式电气连接；所述的电源管理模块(15)用于给所述的信号调理电路(10)、主控制器(11)、存储器(12)、多模定位模块(13)、4G通信模块(14)供电管理。

如图2所示：基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的监控端通信模块(4)包括电平转换电路(19)以及4G通信模块2(18)；其中，所述的电平转换电路(19)，4G通信模块2(18)具有电气连接；所述的4G通信模块2(18)设有高增益全向天线(17)，接收来自弹载存储测试装置(3)的数据，并通过所述的电平转换电路(19)，将数据转换后通过串行接口传送给上位机监控终端(5)。

如图2所示：基于孔缝耦合的弹载存储测试装置及方法，所述的上位机监控终端(5)是一台计算机，设有上位机软件，负责将接收的数据进行处理和显示。

如图2所示：试验前，在模拟弹(1)表面开一条缝隙(9)，所述的缝隙(9)的长度，宽度和厚度经CST电磁仿真软件仿真确定，在CST软件中建立金属狭缝模型，4G信号所处频段为1.9～2.2GHz，GPS所处频段为1.5GHz左右，通过仿真研究狭缝在1.5～2.2GHz范围内的频率特性，最终确定缝隙(9)的长度为75mm，宽度为2mm，厚度为10mm，最后缝隙(9)使用电磁波透射性能好的胶体灌封。

如图2所示：试验前，将存储器(12)中的数据清除；实验时，弹载存储测试装置(3)跟随模拟弹(1)发射出去，同时将采集的数据存储到存储器(12)中，这一阶段通过电源管理模块(15)，使4G通信模块(14)和多模定位模块(13)处于断电状态，等到模拟弹(1)落地之后，多模定位模块(13)首先通电工作，采集来自定位卫星(20)的静态落点位置坐标信息，并将信息数据传输给主控制器(11)，之后，多模定位模块(13)断电，4G通信模块(14)通电工作，主控制器(11)将落点坐标与实验采集存储的数据汇总后传输给4G通信模块(14)，通过4G通信模块(14)将汇总的数据发送给远程的监控终端模块(4)，并通过上位机监控终端(5)进行数据的显示以及落点搜寻。