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(zhǔn)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(shè)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(shè)計從理論上需要解決的兩個關(guān)鍵技術(shù)：無線通信技術(shù)和無線供電技術(shù)。提出了無線裝定系統(tǒng)的整體設(shè)計方案。設(shè)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(shè)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(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)功能完善，工作可靠，穩(wěn)定，基本達(dá)標(biāo)。
關(guān)鍵詞：引信；RFID；裝定；VC

在高新技術(shù)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(dāng)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(zhǔn)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(nèi)外裝定技術(shù)基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型的基于RFID的無線裝定系統(tǒng)的設(shè)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(yīng)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(dāng)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(jìn)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(diào)制、感應(yīng)耦合回路、數(shù)字解調(diào)、信道譯碼，受信者是整個裝定系統(tǒng)的裝定目標(biāo)。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(dá)受信者的過程。

2 裝定技術(shù)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(shè)計，從理論上需要解決兩個方面的關(guān)鍵技術(shù)。
(1)無線通信技術(shù)：因為裝定器和裝定接收模塊的單片機之間要進(jìn)行通信，必須按照通信協(xié)議才能進(jìn)行，所以在裝定數(shù)據(jù)編碼方式選擇、數(shù)字調(diào)制和解調(diào)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(shè)備給彈上設(shè)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(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。因此本文選用2FSK調(diào)制和非相干解調(diào)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(jié)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(shù)：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(yīng)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(yīng)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(shè)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(shù)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。