常悅，沈曉軍，李杰，胡峻銘，張峰（.北京理工大學(xué)機電學(xué)院，北京0008；2.696部隊，北京0002；.中國科學(xué)院自動化研究所，北京0090）

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靈巧彈藥感應(yīng)裝定系統(tǒng)基帶碼型特征分析及應(yīng)用研究

常悅1，2，沈曉軍1，2，李杰1，胡峻銘3，張峰3
（1.北京理工大學(xué)機電學(xué)院，北京100081；2.63961部隊，北京100012；3.中國科學(xué)院自動化研究所，北京100190）

摘要：為滿足靈巧彈藥大數(shù)據(jù)量、高速率、高可靠性的裝定需求，實現(xiàn)靈巧彈藥的數(shù)據(jù)裝定，針對感應(yīng)裝定系統(tǒng)的信道特性，從能量傳輸有效性、功率譜與帶寬、碼元同步誤差對誤碼率的影響3個方面，對單極性不歸零碼、單極性歸零碼、密勒碼、曼徹斯特碼、傳號反轉(zhuǎn)碼、變形密勒碼6種數(shù)字基帶碼型進行理論分析、仿真和實驗室試驗。仿真與試驗結(jié)果表明：低電平間隙因子為0.3的變形密勒碼具有很好的能量傳輸有效性、較為豐富的時鐘定時信息和較低的誤碼率，適合選做發(fā)送信道的基帶碼型；曼徹斯特碼是一種自同步相位編碼，具有豐富的時鐘定時信息、較低的誤碼率，適合選做反饋信道的基帶碼型；實驗室試驗結(jié)果與理論仿真結(jié)果具有一致性。

關(guān)鍵詞：兵器科學(xué)與技術(shù)；靈巧彈藥；感應(yīng)裝定；基帶碼型；能量傳輸有效性；功率譜密度；帶寬；碼元同步誤差；誤碼率

0　引言

近年來，兼具傳統(tǒng)彈藥和導(dǎo)彈精華的靈巧彈藥異軍突起，已發(fā)展成全新的技術(shù)和裝備領(lǐng)域，受到各國的高度重視［1］。引信裝定技術(shù)是實現(xiàn)武器系統(tǒng)與彈藥之間信息交聯(lián)的主要手段［2-3］，是靈巧彈藥發(fā)展的核心技術(shù)之一。電磁感應(yīng)裝定是當(dāng)前引信裝定的主要方式，采用電磁感應(yīng)裝定技術(shù)為發(fā)射前的引信電路供電和信息裝定可以實現(xiàn)彈藥的無源裝定。靈巧彈藥裝定與傳統(tǒng)彈藥裝定相比，裝定數(shù)據(jù)量大、裝定速率高、可靠性高，對裝定系統(tǒng)的無線能量傳輸效率提出了更高要求。設(shè)計一種高效的數(shù)據(jù)編碼是改善無線能量傳輸效率的有效手段。

劉曉明等［4］針對中低速、串行長數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o源感應(yīng)裝定系統(tǒng)，提出了一種改進型的傳號反轉(zhuǎn)碼，該編碼相對于傳統(tǒng)的傳號反轉(zhuǎn)碼，能量傳輸效率提高了60%，且位定時信息更易于提取，但其解碼電路相對復(fù)雜。王宏剛等［5］提出了一種改進型的曼徹斯特碼，此種編碼與傳統(tǒng)曼徹斯特碼相比較，可以在不顯著提高誤碼率的條件下使能量傳輸效率提高84%，但其解碼電路仍然復(fù)雜，不能滿足裝定接收模塊的小型化需求。吳路寧［6］針對彈鏈感應(yīng)裝定系統(tǒng)，使用變形密勒碼作為其基帶編碼，但沒有對該碼型在感應(yīng)裝定系統(tǒng)中的使用性能進行詳細(xì)分析，也沒有對變形密勒碼低電平間隙因子的取值進行優(yōu)選研究。為滿足靈巧彈藥的裝定需求，提高裝定過程中無線能量傳輸效率、降低裝定信息傳輸誤碼率，本文針對幾種常用的基帶信號編碼，提出依據(jù)能量傳輸有效性、功率譜特性、誤碼率3個方面的信號特征，對感應(yīng)裝定系統(tǒng)的基帶碼型進行優(yōu)選的方法，并對變形密勒碼低電平間隙因子a的取值方法進行研究。

1　感應(yīng)裝定系統(tǒng)信道特性

感應(yīng)裝定系統(tǒng)包括裝定器和引信裝定模塊兩部分，它們之間的通信是雙向的，分為發(fā)送信道和反饋信道［7］，如圖1所示。裝定器通過發(fā)送信道向裝定模塊提供能量并發(fā)送裝定數(shù)據(jù)；引信裝定模塊通過反饋信道向裝定器反饋裝定數(shù)據(jù)。為了滿足信道的傳輸特性，需要選擇合適的基帶碼型。對于發(fā)送信道而言，需要傳輸足夠的能量以保證裝定模塊穩(wěn)定工作，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)可靠地發(fā)送裝定數(shù)據(jù)。因此，發(fā)送信道的基帶碼型在任意碼元周期內(nèi)的等效高電平時間應(yīng)盡量長，保證高效率的能量傳輸；應(yīng)具有豐富的時鐘同步信息，保證較低的誤碼率。對于反饋信道，副載波的負(fù)載調(diào)制方法［8-9］是反饋信道的物理實現(xiàn)。但是通常裝定器與引信裝定模塊之間的耦合很弱，裝定器初級線圈上表示有用信號的電壓波動值在數(shù)量級上比裝定模塊的輸出電壓小。因此，反饋信道的基帶碼型應(yīng)選擇具有豐富時鐘同步信息的相位編碼，以保證較低誤碼率，降低電路設(shè)計復(fù)雜度。

圖1　感應(yīng)裝定系統(tǒng)的信道Fig.1 Channel of fuze inductive setting system

2　感應(yīng)裝定系統(tǒng)基帶碼型分析

針對感應(yīng)裝定系統(tǒng)的信道特性，著重對感應(yīng)裝定系統(tǒng)常用的單極性不歸零（SNRZ）碼、單極性歸零（SRZ）碼、密勒（Miller）碼、曼徹斯特（Manchest）碼、傳號反轉(zhuǎn)（CMI）碼、變形密勒（Modified Miller）碼6種碼型的能量傳輸有效性、功率譜與帶寬、誤碼率3個方面性能進行分析，優(yōu)選適合感應(yīng)裝定系統(tǒng)信道特性的基帶碼型。

為滿足裝定接收端的電路低成本、小型化和低功耗等要求，解調(diào)設(shè)備的選型或設(shè)計應(yīng)遵循簡易實用且低成本的原則，電磁感應(yīng)裝定系統(tǒng)中普遍采用2ASK調(diào)制方式對基帶信號進行調(diào)制。在以下的碼型分析中，本文的調(diào)制方式都默認(rèn)為2ASK調(diào)制方式。

2.1不同碼型的碼元符號

上述6種碼型的時域波形如圖2所示。

圖2　各碼型的時域波形Fig.2 Time domain waveform of each code

設(shè)上述各碼型中，比特‘0'和比特‘1'為等概率出現(xiàn)，碼元符號的幅值為 A，周期為 Ts.Modified Miller碼元的低電平間隙p=a·Ts（0＜a≤0.5），u（t）為單位階躍響應(yīng)，則6種碼型的碼元符號如表1所示。

2.2能量傳輸有效性分析

假設(shè)引信裝定模塊接收到的載波信號的頻率和幅度均相同的條件下，本文僅考慮基帶信號對引信裝定模塊能量的影響。設(shè)1比特碼型信號對裝定模塊能量的貢獻(xiàn)為Eb，裝定器均采用二進制碼元符號進行裝定數(shù)據(jù)發(fā)送，所以每個碼元符號代表1比特信息。每1比特碼型信號對引信裝定模塊的能量貢獻(xiàn)為

表1　各碼型的碼元符號Tab.1 Code symbol of each code

式中：pi表示碼元符號i的發(fā)生概率；Ei表示碼元符號i所攜帶的能量。設(shè)碼元符號的信號表達(dá)式為si（t），則Ei可表達(dá)為

依據(jù)表1各碼型的碼元符號、（1）式和（2）式，計算各碼型碼元能量傳輸有效性如表2所示。

對表2中的表達(dá)式進行分析，當(dāng)a=0.1時，Modified Miller碼的能量傳輸有效性是 SRZ碼的3.7倍，是SNRZ碼的1.85倍；當(dāng)a=0.5時，Modified Miller碼的能量傳輸有效性是SRZ碼的2.5倍，是SNRZ碼的1.25倍。

因此，從碼元的能量傳輸有效性可知，SRZ碼的碼元能量傳輸有效性最??；SNRZ碼、Miller碼、Manchest碼、CMI碼具有相同的碼元能量傳輸有效性；Modified Miller碼的碼元能量傳輸有效性最高。在碼元符號的幅值及周期固定不變的情況下，Modified Miller碼的能量傳輸有效性與它的低電平間隙因子a具有反比例關(guān)系。

2.3功率譜與帶寬

本文所分析的碼型大致可以分為兩類，第1類碼型的編碼規(guī)則是統(tǒng)計獨立的，主要包括SNRZ碼、SRZ碼和Manchest碼。該類碼型的功率譜為

式中：f為信號頻率；fs為碼元周期Ts的倒數(shù)；pi是比特i的發(fā)生概率；Si（f）為比特i的傅里葉變換（i為0或1）。通常情況下，隨機信號的功率譜Ps（f）包括了連續(xù)譜Pc（f）和離散譜Pd（f），即（3）式還可以表示為

表2　各碼型碼元能量傳輸有效性Tab.2 Comparison of energy transmission efficiencies of code elements

（3）式～（5）式中第1類碼型的碼元符號的傅里葉變換如表3所示。

表3　統(tǒng)計獨立的碼型符號的傅里葉變換Tab.3 Fourier transform of each independent code bit

觀察表3，Si（f）的表達(dá)式均由Sa函數(shù)構(gòu)成，其中Sa函數(shù)表達(dá)為

第2類碼型的編碼規(guī)則僅與前一碼元符號有關(guān)，包括Miller碼、CMI碼和Modified Miller碼，該類編碼規(guī)則滿足1階齊性馬爾可夫過程。依據(jù)文獻(xiàn)［10］中關(guān)于隨機馬爾可夫源驅(qū)動的編碼信號頻譜的推導(dǎo)思路，可得第2類碼型的功率譜計算式為

式中：N為碼元數(shù)量；pij（z）為轉(zhuǎn)移概率矩陣，表示碼元j在碼元i之后z個位置出現(xiàn)的概率；Si（f）為第i個碼元si（t）的傅里葉變換；（f）為′（t）的傅里葉變換，（f）是（f）的共軛復(fù)數(shù)，′（t）的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

Pij（f）是離散序列，為pij（z）的傅里葉級數(shù)展開，如（9）式所示：

同（3）式一樣，（7）式也可表示為連續(xù)譜與離散譜，表示為

（7）式、（10）式和（11）式中第2類碼型的碼元符號的傅里葉變換如表4～表6所示。

表4　滿足馬爾可夫鏈的CMI碼元符號的傅里葉變換Tab.4 Fourier transform of CMI satisfying Markov chain

將表3和表4～表6中的表達(dá)式依次帶入到（5）式和（10）式中，可以得到上述6種碼型的離散功率

表5　滿足馬爾可夫鏈的Miller碼元符號的傅里葉變換Tab.5 Fourier transform of Miller satisfying Markov chain

表6　滿足馬爾可夫鏈的Modified Miller碼元符號的傅里葉變換Tab.6 Fourier transform of Modified Miller satisfying Markov chain

譜密度：

1）SNRZ碼型：

2）SRZ碼型：

3）Manchest碼型：

4）CMI碼型：

5）Miller碼型：

6）Modified Miller碼型：

對上面6種碼型的離散功率譜進行分析，隨機信號的離散功率譜越豐富，該隨機信號的時鐘定時信息越豐富。觀察各碼型的離散功率譜密度的表達(dá)式，各離散功率譜的頻率均以fs作為采樣周期。已知Sa（mπTsfs）函數(shù)僅在m為0時，函數(shù)值為1，m不為0時，函數(shù)值恒為0；又知Sa（0.5mπTsfs）函數(shù)當(dāng)m為偶數(shù)時，函數(shù)值恒為0，m取其他整數(shù)值時，函數(shù)值不為0.由于SNRZ碼的離散功率譜幅度僅與Sa（mπTsfs）函數(shù)有關(guān)，因此它的幅度值僅在0頻處不為 0，而 CMI碼的離散功率譜的幅度中Sa（0.5mπTsfs）函數(shù)的貢獻(xiàn)較小，因此它們的離散功率譜較單一；同理可知，Modified Miller碼與Miller碼的離散功率譜最為豐富。此外，Modified Miller碼的離散功率譜與低電平間隙因子a有一定關(guān)系，Modified Miller碼的離散功率譜隨著a的增大變得更加豐富，具有更豐富的時鐘定時信息。

依據(jù)各碼型的編碼規(guī)則可以計算出上述基帶碼型的帶寬，又依據(jù)2ASK信號的帶寬是基帶碼型信號帶寬的2倍，可計算出各碼型帶寬，如表7所示。

表7　各碼型的帶寬Tab.7 Bandwidth of each code

依據(jù)表7可知，SNRZ碼的帶寬最小，Modified Miller碼的帶寬最大，且在碼元周期一定的情況下，與低電平間隙因子a具有反比例關(guān)系，其余4種碼型具有相同的帶寬。

2.4誤碼率

引信裝定模塊接收的是2ASK調(diào)制編碼信號，并使用二極管包絡(luò)解調(diào)法進行信號解調(diào)。設(shè)編碼輸出的高電平概率為pH，低電平概率為pL，接收信號高、低電平的差錯概率分別為peH、peL，則引信裝定模塊接收信號的誤碼率pe如下所示。

式中：erfc（·）為誤差函數(shù)。

依據(jù)（12）式可知，碼型的誤碼率與基帶碼型的信號幅度、噪聲功率譜密度、碼型帶寬等方面有關(guān)。設(shè)Ebs為碼元單周期內(nèi)的能量，則各類碼元在一個周期內(nèi)的能量和碼型帶寬如表8所示。

表8　各碼型的一周期內(nèi)能量和碼型帶寬Tab.8 Energy and bandwidth of each code in one period

將表8中的表達(dá)式帶入到（12）式中，則各碼型的誤碼率公式如表9所示。

（12）式和表9中并未考慮碼元的位同步誤差（Δ）對誤碼率的影響。依據(jù)上述碼型的編碼規(guī)則可知，Miller碼、Manchest碼、CMI碼、Modified Miller碼均可保證在任意兩碼元之間存在至少一次跳變，引信裝定模塊中的解碼同步電路可以利用該類跳變?nèi)タ朔a元同步誤差對誤碼率所造成的影響，即上述四類碼型的Δ≡0；而SNRZ碼、SRZ碼在連續(xù)發(fā)送比特‘1'或者連續(xù)發(fā)送比特‘0'時，任意兩碼元之間不存在跳變，因此，引信裝定模塊的解碼同步電路在對該類碼型進行碼元同步時，會存在一個連續(xù)累積的碼元同步誤差，即Δ≠0.對于SNRZ碼和SRZ碼的碼元信號，其有無突變的邊沿概率各為1/2，則其修正后的誤碼率公式pec可表示為

表9　各碼型的誤碼率Tab.9 Bit error rate of each code

依據(jù)表9和（14）式分析，SNRZ碼和SRZ碼的誤碼率會隨著碼元同步誤差Δ的累積而升高，即當(dāng)接收解碼電路接收大量數(shù)據(jù)時，其解碼性能會越來越差，因此，這兩種碼型不適合在大數(shù)據(jù)量接收解碼電路中使用；Miller碼、Manchest碼、CMI碼具有相同的誤碼率；Modified Miller碼的誤碼率與其低電平間隙因子a有關(guān)系。

2.5Modified Miller碼低電平間隙因子a的選取

通過上述分析，Modified Miller碼的能量傳輸有效性、功率譜、誤碼率都與低電平間隙因子a有關(guān)。若選擇較大的低電平間隙因子a，會降低碼元能量傳輸有效性，無益于系統(tǒng)能量的傳輸。但是卻豐富了時鐘定時信息，減小了碼型帶寬，提高了信噪比，有助于接收電路的時鐘提取，降低信息傳輸中的誤碼率；否則裨益相反。因此，低電平間隙因子a的選取成為制約Modified Miller碼性能的重要參數(shù)。本文使用Matlab軟件對Modified Miller碼的性能進行仿真實驗，選取低電平間隙因子a的值。仿真實驗條件為：信號幅度A=1，碼元周期Ts=10-5s，碼元能量與噪聲比Ebs/n=100.低電平間隙因子a的取值范圍為0.1～0.5.依據(jù)前面Modified Miller碼基帶碼型能量、離散功率譜密度、帶寬及誤碼率的計算公式，對Modified Miller碼進行仿真，仿真結(jié)果如表10、表11所示。

表10　低電平間隙因子a取不同數(shù)值時Modified Miller碼能量、誤碼率、帶寬性能仿真數(shù)據(jù)Tab.10 Simulated energies，bit error rates and bandwidth performance of modified Miller code at different low level factors

表11　低電平間隙因子a取不同數(shù)值時Modified Miller碼離散功率譜仿真數(shù)據(jù)Tab.11 Simulated discrete power spectra of modified Miller code at different low level factors

分析表10、表11的數(shù)據(jù)：隨著低電平間隙因子a的增加，Modified Miller碼的碼型能量、誤碼率、帶寬及離散功率譜幅值均成逐漸遞減狀態(tài)。根據(jù)感應(yīng)裝定系統(tǒng)的性能特點，基帶碼型選擇應(yīng)重點考慮碼型能量及誤碼率的性能。假設(shè)SNRZ碼（Δ=0.2Ts）的誤碼率為pe_snrz，Miller碼的誤碼率為pe_mil，Modified Miller碼的誤碼率為pe_mmil.依據(jù)表7、（14）式計算可知，當(dāng)a∈［0，0.5］時，pe_mmil＞pe_ mil；當(dāng)a≥0.3時，pe_snrz＞pe_mmil.因此，為了有益于裝定系統(tǒng)能量的傳輸，同時兼顧系統(tǒng)誤碼率的情況，本文將Modified Miller碼的低電平間隙因子a折中選為0.3.

3　碼型特性仿真實驗分析

為了驗證前面理論分析的正確性，對6種碼型的能量傳輸有效性、功率譜密度、誤碼率等性能進行仿真實驗。使用Matlab仿真軟件平臺，仿真條件如下：假設(shè)信號的幅度A=1，碼元周期Ts=10-5s，Modified Miller碼低電平間隙因子a的取值范圍為0.1～0.5，取值步長為0.1.圖3是各碼型碼元能量傳輸有效性對比圖。

圖3　各碼型的碼元能量傳輸有效性對比Fig.3 Comparison of energy transmission efficiencies of code elements

分析圖3的仿真結(jié)果可知：SRZ碼的能量傳輸有效性最差，僅為2.4×10-5J；SNRZ碼、Miller碼、Manchest碼具有相同的能量傳輸有效性，均為5× 10-5J；Modified Miller碼具有最高的能量傳輸有效性，且其能量傳輸隨著a的減小而逐步增加。仿真結(jié)果與理論分析具有一致性。

圖4是各碼型的離散功率譜和連續(xù)功率譜。分析圖4中各碼型的離散功率譜的仿真結(jié)果可知，Modified Miller碼具有較為豐富的離散功率譜密度，而SNRZ碼和CMI碼的離散功率譜卻較為稀疏；此外，通過觀察圖4（f）～圖4（h）可知，Modified Miller碼的離散功率譜隨著低電平間隙因子a的增大而變得更為豐富。從而驗證了仿真結(jié)果與理論計算的一致性。

分析圖4中各碼型的連續(xù)功率譜的仿真結(jié)果可知，各碼型的帶寬仿真結(jié)果與理論計算的結(jié)果具有一致性，同時也驗證了Modified Miller碼的帶寬與低電平間隙因子a的反比例關(guān)系；此外，通過觀察各碼型連續(xù)功率譜幅度的仿真結(jié)果數(shù)量級可知，SRZ碼為10-6，Modified Miller碼為10-4，其余4種碼型為10-5，進而也驗證了Modified Miller碼具有最好的能量傳輸有效性。

圖4　各種碼型的功率譜密度Fig.4 Power spectral density of each code

圖5（a）示出了不同的碼元同步誤差Δ對SNRZ碼和SRZ碼的誤碼率曲線的影響，隨著Δ的不斷累積，兩種碼型的誤碼率將會大幅度增加。圖5（b）示出了在Δ=0.2Ts，a=0.3的條件下，不同碼型的誤碼率仿真曲線。Miller碼、Manchest碼、CMI碼不受Δ的影響，因此具有較低的誤碼率；SNRZ碼和SRZ碼的誤碼率因受到碼元同步誤差累積的影響，誤碼率很高；Modified Miller碼的誤碼率則介于這二者之間。驗證了仿真結(jié)果與理論計算的一致性。

圖5　誤碼率曲線Fig.5 Bit error rate curves

根據(jù)上述仿真實驗結(jié)果可知，SNRZ碼和SRZ碼的信道傳輸誤碼率會隨著碼元同步誤差的累積而逐漸惡化，因此并不適合選作大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基帶碼型；Modified Miller碼較其他5種碼型而言，具有最好的能量傳輸有效性、豐富的時鐘定時信息、穩(wěn)定且較低的誤碼率；Manchest碼較Miller碼和CMI碼而言，具有較為豐富的時鐘定時信息，相同的低誤碼率，此外，Manchest碼是一種相位編碼形式，可以更好的抵抗反饋信道電壓波動小所導(dǎo)致的解碼錯誤，且它的解碼電路設(shè)計復(fù)雜度最低。

4　實驗室試驗驗證

本文將優(yōu)選的Modified Miller碼和Manchest碼應(yīng)用到某型靈巧彈藥的便攜式感應(yīng)裝定系統(tǒng)中（如圖6所示），對碼型的性能進行試驗驗證。為了更準(zhǔn)確地評估碼型的性能，本文研發(fā)了一套感應(yīng)裝定系統(tǒng)自動測試軟件，如圖7所示。該自動測試軟件可以自動完成感應(yīng)裝定系統(tǒng)大數(shù)據(jù)量裝定時間和裝定誤碼率的測試。

圖6　感應(yīng)裝定系統(tǒng)樣機Fig.6 Inductive setting prototype

圖7　感應(yīng)裝定系統(tǒng)自動測試系統(tǒng)軟件界面Fig.7 Software interface of automatic test system of inductive setting system

首先，在不同裝定距離條件下，利用示波器觀察引信裝定模塊天線兩端的電壓值來分析Modified Miller碼的能量傳輸有效性；然后利用感應(yīng)裝定系統(tǒng)自動測試軟件對其誤碼率和裝定速度進行測試和分析。測試結(jié)果分別如表12～表14所示。

由表12可知，采用Modified Miller碼作為發(fā)送信道編碼的感應(yīng)裝定系統(tǒng)，具有很好的能量傳輸有效性，在裝定距離≤25 mm的條件下，引信裝定模塊能保持正常工作。其原因在于，Modified Miller碼可以使基帶編碼信號在最大時間范圍內(nèi)保持高電平，從而使感應(yīng)裝定模塊的供電長時間保持穩(wěn)定狀態(tài)。

表12　不同裝定距離下的引信裝定模塊天線兩端電壓測試結(jié)果Tab.12 Test results of voltage across antenna for fuse setting module at different setting distances

表13　感應(yīng)裝定系統(tǒng)的誤碼率測試結(jié)果Tab.13 BER test results of inductive setting system

表14　感應(yīng)裝定系統(tǒng)的裝定速率測試結(jié)果Tab.14 Test results of setting rates of inductive setting system

由表13可知，感應(yīng)裝定系統(tǒng)在數(shù)千次大數(shù)據(jù)量感應(yīng)裝定誤碼率測試實驗中表現(xiàn)優(yōu)異，具有很穩(wěn)定且很低的誤碼率。其原因在于，Modified Miller碼和Manchest碼均有很好的碼元同步特性，很好的克服了由于碼元同步累積誤差所產(chǎn)生的誤碼率，因此誤碼率低；此外，由于感應(yīng)裝定系統(tǒng)的裝定距離較小，其周圍電磁環(huán)境比較穩(wěn)定，所以信道信噪比高，故誤碼率為0.

由表14可知，感應(yīng)裝定系統(tǒng)在數(shù)百次大數(shù)據(jù)量感應(yīng)裝定速率測試試驗中，具有較高的裝定速度和大數(shù)據(jù)量感應(yīng)裝定能力。其原因在于，Modified Miller碼和Manchest碼自身所具有良好的碼元同步特性，非常適合大數(shù)據(jù)量的感應(yīng)裝定；此外，約5.4 kB/s的裝定速度能夠很好地滿足感應(yīng)裝定系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

5　結(jié)論

選擇合適的基帶碼型是引信裝定模塊獲得足夠能量、保證感應(yīng)裝定系統(tǒng)可靠工作的有效方法。本文針對靈巧彈藥感應(yīng)裝定系統(tǒng)，從能量傳輸有效性、功率譜密度、碼元同步誤差對誤碼率的影響3個方面進行理論研究和仿真分析，并依據(jù)仿真分析的結(jié)論，優(yōu)選出Modified Miller碼（a=0.3）和Manchest碼，并應(yīng)用到某型靈巧彈藥的便攜式感應(yīng)裝定系統(tǒng)中進行性能試驗。試驗結(jié)果表明：在裝定距離≤25 mm的條件下，該系統(tǒng)具有很好的能量傳輸有效性、極低的誤碼率和較高的傳輸速率。因此，本文的研究結(jié)果為靈巧彈藥感應(yīng)裝定系統(tǒng)的工程實踐提供了理論依據(jù)。

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中圖分類號：V211

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-1093（2016）06-0996-10

DOI：10.3969/j.issn.1000-1093.2016.06.005

收稿日期：2016-01-26

基金項目：武器裝備預(yù)先研究項目（404040702）

作者簡介：常悅（1980—），女，工程師，博士研究生。E-mail：changyue1980@sina.com；李杰（1969—），男，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：lijie@bit.edu.cn

Analysis and Application Research on Baseband Code Characteristics of Inductive Setting System for Smart Ammunition

CHANG Yue1，2，SHEN Xiao-jun1，2，LI Jie1，HU Jun-ming3，ZHANG Feng3

（1.School of Mechatronical Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China；2.Unit 63961of PLA，Beijing 100012，China；3.Institute of Automation，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China）

Abstract：In order to meet the requirements of large amount of data，high transmission rate，high reliability of smart ammunitions，and realize the data setting of smart ammunitions，6 baseband coded formats，such as unipolar non-return-to-zero code，unipolar return-to-zero code，Miller code，Manchester code，mark inversion code and modified miller code，are theoretically analyzed and simulated from three aspects of inductive setting system，such as energy transmission efficiency，power spectrum and bandwidth，and the influence of symbol synchronization on bit error rate，and are compared with the experimental results.The simulation and experimental results show that the modified Miller code with low level gapfactor=0.3 has the better energy transmission efficiency，abundant clock timing information，and lower bit error rate，and it is suitable for the transmission channel；the Manchester code is a kind of selfsynchronous phase encoding code，which has a relatively rich clock timing information and a very low biterror rate，and it is suitable for the feedback channel.The laboratory experimental results are consistent with the theoretically simulated results.

Key words：ordnance science and technology；smart ammunition；fuse inductive setting；baseband code；energy efficient transmission；power spectrum density；bandwidth；symbol synchronization error；bit error rate