基于射頻識別的無線裝定系統(tǒng)的研究

摘要：為了完成彈藥裝填過程中將信息準確、無誤地傳送給炮彈引信，提出了一種新型的基于RFID的無線裝定系統(tǒng)的設計。從裝定的理論出發(fā)，建立了無線裝定系統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)模型。分析完成了裝定系統(tǒng)的設計從理論上需要解決的兩個關鍵技術：無線通信技術和無線供電技術。提出了無線裝定系統(tǒng)的整體設計方案。設計了專門的無線供電模塊來提供裝定接收裝置工作所需的能量。最后用VC設計了專門的裝定模塊仿真軟件來模擬火控系統(tǒng)給單片機發(fā)送指令，仿真調試結果表明，該系統(tǒng)功能完善，工作可靠，穩(wěn)定，基本達標。
關鍵詞：引信；RFID；裝定；VC

在高新技術產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)代戰(zhàn)爭對作戰(zhàn)武器的要求越來越高，功能單一的武器已經(jīng)不能滿足當今時代的要求，因此發(fā)明新型具有更強殺傷力，更高精確度，更快速度的武器成為了迫切需求。從火控系統(tǒng)快速準確的將信息裝定到艦炮彈藥引信，成為了新型的課題。在分析了目前已有的國內外裝定技術基礎上，本文提出了一種新型的基于RFID的無線裝定系統(tǒng)的設計。通過裝定器和裝定接收模塊的微控制器來控制閱讀器和應答器芯片以及發(fā)送天線和接收天線來完成裝定信息的傳送。

1 無線裝定系統(tǒng)模型
無線裝定系統(tǒng)相當于一個傳輸信息的通道，因此可以把其抽象為一個典型的數(shù)字通信系統(tǒng)模型。如圖1所示，該模型由信息源、數(shù)字信道和受信者三部分組成。對于無線裝定系統(tǒng)來講，信源包括信息源和信源編碼，它是系統(tǒng)的信號發(fā)生器，信源編碼用來對信息源進行編碼，數(shù)字信道是信息的傳輸路徑，其中包括信道編碼、數(shù)字調制、感應耦合回路、數(shù)字解調、信道譯碼，受信者是整個裝定系統(tǒng)的裝定目標。簡單地說，該裝定系統(tǒng)就是如何讓信源不失真地通過數(shù)字信道到達受信者的過程。

2 裝定技術分析
通過對一系列裝定系統(tǒng)的分析可知，要完成無線裝定系統(tǒng)的設計，從理論上需要解決兩個方面的關鍵技術。
(1)無線通信技術：因為裝定器和裝定接收模塊的單片機之間要進行通信，必須按照通信協(xié)議才能進行，所以在裝定數(shù)據(jù)編碼方式選擇、數(shù)字調制和解調方式選擇以及數(shù)據(jù)校驗方式選擇上比較重要。該裝定系統(tǒng)的信源編碼采用數(shù)字基帶傳輸，選用NRZ編碼，這種編碼方式速度快、精度高、抗干擾能力強等優(yōu)點，可以保證地面設備給彈上設備提供足夠的能量。同時基帶信號在無線信道中傳輸，還必須對數(shù)字信號進行調制和解調。因此本文選用2FSK調制和非相干解調實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸。為了提高系統(tǒng)可靠性，在RFID系統(tǒng)中引入了具有良好差錯控制功能的CRC校驗，裝定接收裝置返回的數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗后通過RF返回給裝定器，并且通過上位機軟件顯示結果正確與否，如果正確，顯示“CRC OK!”如果不正確，則顯示“CRC Failed!”。
(2)無線供電技術：根據(jù)RFID基本原理，裝定器和裝定接收模塊之間的能量有兩部分的作用：一部分用于應答器和閱讀器之間的通信，另一部分用于給整個接收裝置工作供電。閱讀器和應答器之間的通信所需能量可由閱讀器來提供，但裝定接收模塊所需能量必須想辦法解決。通過做大量的研究，本文設計了專門的無線供電模塊來給裝定接收模塊提供能量。因為本文的裝定過程發(fā)生在彈藥裝填過程中，屬于發(fā)射前裝定，而此時炮彈引信為無源的，這就給裝定技術帶來一個新的難題，即需要通過無線的方式給接收裝置供電，才能很好地完成裝定。這個問題將在后面做一介紹。