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基于射频识别的无线装定系统是如何设计实现的

在高新技巧财产飞速成长的本日,今世战斗对作战武器的要求越来越高,功能单一的武器已经不能满意当今期间的要求,是以发现新型具有更强杀伤力,更高正确度,更快速率的武器成为了迫切需求。从火控系统快速准确的将信息装定到舰炮弹药引信,成为了新型的课题。在阐发了今朝已有的国内外装定技巧根基上,本文提出了一种新型的基于RFID的无线装定系统的设计。经由过程装定器和装定接管模块的微节制器来节制涉猎器和应答器芯片以及发送天线和接管天线来完成装定信息的传送。

1 无线装定系统模型

无线装定系统相称于一个传输信息的通道,是以可以把其抽象为一个范例的数字通信系统模型。如图1所示,该模型由信息源、数字信道和受信者三部分组成。对付无线装定系统来讲,信源包括信息源和信源编码,它是系统的旌旗灯号发生器,信源编码用来对信息源进行编码,数字信道是信息的传输路径,此中包括信道编码、数字调制、感应耦合回路、数字解调、信道译码,受信者是全部装定系统的装定目标。简单地说,该装定系统便是若何让信源不掉真地经由过程数字信道到达受信者的历程。

2 装定技巧阐发

经由过程对一系列装定系统的阐发可知,要完成无线装定系统的设计,从理论上必要办理两个方面的关键技巧。

(1)无线通信技巧:由于装定器和装定接管模块的单片机之间要进行通信,必须按照通信协议才能进行,以是在装定命据编码要领选择、数字调制和解调要领选择以及数据校验要领选择上对照紧张。该装定系统的信源编码采纳数字基带传输,选用NRZ编码,这种编码要领速率快、精度高、抗滋扰能力强等优点,可以包管地面设备给弹上设备供给足够的能量。同时基带旌旗灯号在无线信道中传输,还必须对数字旌旗灯号进行调制和解调。是以本文选用2FSK调制和非关连解调实现数据信息的传输。为了前进系统靠得住性,在RFID系统中引入了具有优越缺点节制功能的CRC校验,装定接管装配返回的数据颠末校验后经由过程RF返回给装定器,并且经由过程上位机软件显示结果精确与否,假如精确,显示“CRC OK!”假如不精确,则显示“CRC Failed!”。

(2)无线供电技巧:根据RFID基滥觞基本理,装定器和装定接管模块之间的能量有两部分的感化:一部分用于应答器和涉猎器之间的通信,另一部分用于给全部接管装配事情供电。涉猎器和应答器之间的通信所需能量可由涉猎器来供给,但装定接管模块所需能量必须设法主见子办理。经由过程做大年夜量的钻研,本文设计了专门的无线供电模块来给装定接管模块供给能量。由于本文的装定历程发生在弹药装填历程中,属于发射前装定,而此时炮弹引信为无源的,这就给装定技巧带来一个新的难题,即必要经由过程无线的要领给接管装配供电,才能很好地完成装定。这个问题将在后面做一先容。

3 装定系统整体布局设计

根据系统所要实现的功能,该无线装定系统由无线通信模块和无线供电模块组成。无线通信模块应用了RFID道理,经由过程电磁感应的要领来实现数据的传送。无线供电模块应用了Zigbee通信道理,经由过程发送电磁波来给全部接管装配供给能量。选用TI公司的单片机MSP430F249和MSP430F2274分手作为装定器和装定接管装配的核心节制芯片,对该装定系统的功能模块进行节制,应用RS422总线实现火控系统与装定器之间的全双工通讯。

系统的有序进行都是在核心节制器的节制下完成的。系统上电后,在单片机MSP430F249的节制下,对各个功能模块进行初始化,初始化完成之后,单片机等待键盘输入指令,或者火控系统发送指令,收到指令后,首先对数据进行LRC校验,假如收到的数据精确,首先判断要履行什么操作,确定履行的操作后,将数据字节经由过程响应引脚传送给涉猎器,涉猎器将数据字节经由过程RF发送给应答器,应答器履行操作后,将返回的数据回传给涉猎器,涉猎器收到数据后,在此历程中MSP430F249不停检测响应引脚电平的变更,当检测到响应引脚有肇端旌旗灯号时,节制同步接管涉猎器返回的数据,并将数据打包处置惩罚后,经由过程响应引脚传到液晶显示器显示出来。系统整体布局框图如图2所示。

4 无线供电模块设计

为了通信稳定,并且缩短通信光阴,系统设计了无线供电模块,如图3所示,用来供给装定接管装配事情所需的能量。无线供电模块应用电磁波能量可以经由过程天线发送和接管的道理设计而成,应用微节制器MSP430F2274单片机来节制发送器进行事情,它们之间经由过程SPI接口进行通信。微节制器节制发送器持续赓续的发送电磁波,供电接管模块将接管到的电磁波经由过程供电接管电路转换成电压,来给全部装定接管装配供给电压。

5 系统模拟仿真阐发

无线装定系统的主要功能便是经由过程无线通信的要领将火控系统发送的指令成功地传给炮弹单片机,是以,为了方便调试,本文应用VC设计了专门的装定模块仿真软件,用它来模拟火控系统的功能,给涉猎器单片机发送相关指令。应用该软件可以经由过程接口发送相关敕令,接管端应答器收到指令后,MSP430F2274从XX应答器中读取数据,然后经由过程串口将数据传送给客户端单片机,客户端单片机接管到数据后,将要返回的数据经由过程串口发送给MSP430F2274,然后MSP430F2274将数据写入应答器,应答器经由过程RF将数据传送给涉猎器,涉猎器将数据返回给装定器单片机MSP430F249,装定器单片机MSP430F249经由过程串口将数据返回到PC机,然后经由过程该仿真软件将数据显示出来。

5.1 串口设置

单击菜单栏设置设置设备摆设摆设,打开串口设置界面,在此界面内可以对串口进行相关设置设置设备摆设摆设。详细设置设置设备摆设摆设先容如下:选择串口号COM2,设置波特率9 600 bit/s,8位数据位,1位竣事位,无奇偶校验位,并且可以设置准时发送操作。

5.2 无线通信/测试部分

菜单栏中选择无线通信/测试,打开仿真软件的主界面,可以看到上面为无线通信部分,下面为测试部分,今朝该部分还没有完善,只是预留出了选项,往后还需做进一步完善。本文装定系统只用无线通信部分即可进行仿真。无线通信部分可以用来检测涉猎器和应答器是否正常通信,还可以用来发送和接管数据。无线通信部分有两个选项,分手为“连接”和“发送数据”。首先点击“连接”以反省装定器和接管装配是否正常连接,假如显示“CRC OK!”这阐明装定接管装配在装定器的射频范围内,可以进行正常装定;然后开始履行装定功能,在发送后面的对话框内输入要发送的字节数据,点击发送,数据可以经由过程装定模块仿真软件中的RX选项显示出来。

5.3 系统仿真界面

图4所示为装定系统履行装定功能时界面。履行装定功能时,系统发送了十七个字节的数据,此中帧款式布局中包括一个肇端字节,一个长度字节(不含肇端字节、长度字节和LRC校验字节),一个敕令字节,两个充电光阴长度字节,一个射频发送字节长度字节,一个地址字节,六个数据字节,两个CRC校验字节,一个LRC校验字节,还有一个竣事字节。从图可以看到,系统接管到的字节数为十五个,帧款式布局包括一个前导固定字节,一个长度字节,一个默认字节,一个肇端字节,六个数据字节,一个地址字节,两个CRC校验字节,一个竣事字节。由此可知,该装定接管装配在装定器的射频范围内,可以很好地完成装定功能。

图5所示为装定系统仿真历程中,另一台PC机经由过程串口助手显示出来的接管端收到的数据字节。为了验证系统的靠得住性,我们让装定仿真软件采取准时发送的要领,每隔500ms发送一次,一共通信2526次,误码率为0%。这阐明该装定系统通信在满意必然前提时事情稳定靠得住。

6 结论

本文具体先容了基于RFID的无线装定系统的设计,完成了系统整体布局和无线供电模块的设计以及系统仿真调试软件的具体历程,一套道理样机已经基础完成,虽然还没进行着末的工程化试验,然则经由过程与客户端联调,可以充分验证本装定系统功能完善,事情靠得住、稳定,该系统基础达标。

责任编辑:ct

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