基于单片机的天幕靶信号识别技术研究

摘要:为了满足靶场网络化测试技术发展的需要，需改善天幕靶信号识别功能可定制能
力，提高天幕靶野外工作可靠性.分析了天幕靶干扰信号的特点和基于数字滤波原理的天幕靶
信号识别技术与实现途径.论证了用单片机技术实现天幕靶信号识别的技术方案和可行性.讨
论了方案的工作原理、关键参数设计、电路构成和软件设计方法.试验表明:信号识别的延迟时
间达到了2 us，延迟一致性为0. 1 us，能够满足实际应用的要求，
关键词:靶场;单片机;天幕靶;鲁棒性

      天幕靶是常规靶场测试中常用的光电触发设
  备，既可以用作区截装置测量弹丸的飞行速度，或
  者采用多幕交互技术测量弹丸的飞行坐标，在大型
  综合型靶场测试中，还可以作为其他设备的测试触
  发装置.因此，天幕靶在现代靶场测试中有着重要
  的运用价值.对于天幕靶技术改进的研究一直未间
  断，比如:主动式天幕靶技术〔‘」，单台天幕靶测速技
  术[[2]，基于天幕靶技术立靶坐标测量技术「3]，天幕
  靶野外条件工作可靠性提高问题等「4-S]
      天幕靶是基于光电转换工作原理的测试仪器，
  由于在野外环境中使用，飞虫，小鸟往往导致仪器
  的误触发，频繁时甚至导致整个测试根本无法进
  行.因此提高天幕靶野外抗蚊虫干扰能力对于提高
  仪器的环境适应能力具有非常重要的意义.文献
  [4」分析了蚊虫干扰导致天幕靶的信号输出特点，
  提出了应用数字滤波方法解决天幕靶蚊虫干扰问
  题，并用分立器件设计出了相关电路;文献〔5〕分析
  了改用CPLD技术提高的滤波器的特征时间稳定
  性，克服了原有信号识别中性能受温度影响，容易
  发生漂移的缺点;并且增加了冲击波信号识别功
  能，使天幕靶具有了滤除高频脉冲干扰的功能.但
  是，上述识别都是基于脉冲信号宽度识别原理的，
都存在识别标准参数一旦设定，修改困难的缺点.
结合网络化传感器技术发展，对天幕靶使用配置灵
活性要求的提高，采用单片机实现天幕靶工作过程
的可配置功能能够满足未来天幕靶发展的要求.为
此，首先对单片机实现天幕靶信号识别功能的技术
途径进行研究.
1天幕靶原理
    天幕靶是一种利用光电转换原理探测飞行目
标到达某一预定位置时刻信息的仪器.其结构如图
1所示，狭缝光阑位于仪器成像系统的像面位置，
使仪器在物方空间上形成如图1所示的薄型扇面，
称为天幕.使用中，仪器利用天空形成的亮背景，天
幕面的法向被布置得与待测目标的飞行方向尽量
保持一致.当有目标穿越天幕时，目标引起的光通
量变化会使位于光阑后方的光电传感器产生微弱
的脉冲输出.该脉冲通过放大、整形和数字比较器，
可形成标志目标穿越天幕时刻信息的数字脉冲.
    理论分析可知:影响脉冲宽度的因素包括:天
幕在目标穿越位置上沿目标飞行方向的投影厚度
W。，目标的飞行速度VP，前级放大器输入电路的
时间常数:;，光电传感器的反应时间常数