摘" 要： 針對(duì)爆炸場(chǎng)中彈藥爆炸零時(shí)難以獲取以及多個(gè)測(cè)試設(shè)備難以同步觸發(fā)、時(shí)間同步性差等問題，文中設(shè)計(jì)了一種基于ZYNQ+GPS的爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用ZYNQ芯片作為控制核心，采用GPS同步技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行同步授時(shí)，為系統(tǒng)提供了高精度時(shí)鐘。此外，針對(duì)惡劣的爆炸環(huán)境，系統(tǒng)采用了DDR+EMMC存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和磁耦隔離技術(shù)，有效地提高了系統(tǒng)的存儲(chǔ)效率與可靠性。理論分析并驗(yàn)證了在GPS正常工作條件下，系統(tǒng)之間的最大時(shí)間誤差為2 μs。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有良好的時(shí)間同步性，能獲取到精確的爆炸零時(shí)，為構(gòu)建彈藥爆炸威力場(chǎng)提供了有效的時(shí)間數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞： 存儲(chǔ)測(cè)試； 時(shí)間同步； 爆炸零時(shí)獲取； 同步觸發(fā)； GPS； ZYNQ

中圖分類號(hào)： TN606?34" " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A" " " " " " " " " " " " 文章編號(hào)： 1004?373X（2025）05?0001?06

Research on anti?interference explosion zero?time acquisition technology"based on ZYNQ+GPS

WANG Xiaoxin1， ZHANG Bin1， CHU Wenbo2， LI Chenkai1， ZHAO Dong’e1

（1. School of Information and Communication Engineering， North University of China， Taiyuan 030051， China;

2. School of Mechanical and Electrical Engineering， North University of China， Taiyuan 030051， China）

Abstract： In view of the difficulty in obtaining the zero time of the ammunition explosion， and the difficulty in synchronous triggering and poor time synchronization of multiple test equipment in the explosion field， an explosion zero?time acquisition system based on ZYNQ+GPS is designed. In the system， the chip ZYNQ is used as the control core， and the GPS synchronization technology is used to synchronize the timing of the system， so as to provide the high?precision clock for the system. In addition， in view of the harsh explosive environments， the storage structure DDR+EMMC and magnetic coupling isolation technology are adopted for the system， so as to effectively improve the storage efficiency and reliability of the system. Theoretical analysis and verification have shown that the maximum time error between the system is 2 μs under normal GPS working conditions. Finally， the test results show that the system has good time synchronization and can obtain accurate zero time of explosion， providing reliable time parameters for reconstructing the ammunition explosion space?time field.

Keywords： storage testing; time synchronization; explosion zero?time acquisition; synchronous trigger; GPS; ZYNQ

0" 引" 言

隨著高效毀傷精確打擊武器系統(tǒng)的發(fā)展，各類彈藥通過爆炸產(chǎn)生的大量高速破片以及爆炸沖擊波進(jìn)行殺傷和摧毀目標(biāo)，破片的飛行速度和沖擊波壓力參數(shù)測(cè)試對(duì)于各類彈藥的設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義[1?3]。根據(jù)彈藥的爆炸特性準(zhǔn)確對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行觸發(fā)是測(cè)試成功的重要條件之一。

針對(duì)彈藥爆炸實(shí)驗(yàn)的觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)[4]提出了斷靶觸發(fā)方式，斷靶觸發(fā)是將信號(hào)線纏繞在彈體上，爆炸時(shí)信號(hào)線斷開，通過產(chǎn)生電信號(hào)的變化來觸發(fā)測(cè)試系統(tǒng)；文獻(xiàn)[5]設(shè)計(jì)了一種聲光觸發(fā)方案，依據(jù)爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)光和聲音進(jìn)行觸發(fā)；文獻(xiàn)[6]提出了一種GPS同步時(shí)間觸發(fā)方式，該方案在設(shè)備內(nèi)部預(yù)設(shè)一個(gè)觸發(fā)時(shí)間，當(dāng)GPS時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間相同時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)測(cè)試系統(tǒng)。目前在彈藥爆炸實(shí)驗(yàn)中，上述觸發(fā)方式存在以下幾個(gè)問題。

1） 由于實(shí)驗(yàn)中一般是人為引爆彈藥，導(dǎo)致彈藥爆炸的具體時(shí)間根本無法確定，因此在實(shí)驗(yàn)中不會(huì)使用GPS時(shí)間觸發(fā)方式。靶場(chǎng)中測(cè)試設(shè)備多采用斷靶觸發(fā)以及光觸發(fā)等傳統(tǒng)的觸發(fā)方式，但在測(cè)試中無法獲得彈藥爆炸的準(zhǔn)確時(shí)間。

2） 彈藥實(shí)驗(yàn)中通常采用在彈藥周圍大面積布設(shè)傳感器的方法來獲得彈藥的破片和沖擊波參數(shù)，需要在現(xiàn)場(chǎng)布置若干個(gè)測(cè)試設(shè)備[7]。而分布于現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)測(cè)試設(shè)備是相互獨(dú)立的，空間上的分散以及觸發(fā)方式的不同會(huì)導(dǎo)致各系統(tǒng)之間難以同步觸發(fā)和測(cè)量。

針對(duì)以上彈藥參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域存在的問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于ZYNQ+GPS的爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ZYNQ為控制核心，利用GPS同步授時(shí)技術(shù)獲得高精度的系統(tǒng)時(shí)鐘，可以得到較為精確的彈藥爆炸零時(shí)，并同時(shí)觸發(fā)多個(gè)測(cè)試設(shè)備。在測(cè)試設(shè)備時(shí)鐘精度差的情況下，可以通過本文系統(tǒng)為多個(gè)測(cè)試設(shè)備提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，從而得到破片和沖擊波信號(hào)的時(shí)間參數(shù)。

1" 系統(tǒng)組成和工作原理

1.1" 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

彈藥爆炸零時(shí)是指彈藥產(chǎn)生火光的時(shí)間點(diǎn)，是構(gòu)建彈藥爆炸威力場(chǎng)的重要參數(shù)。彈藥爆炸零時(shí)獲取技術(shù)的缺失會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及后續(xù)的彈藥爆炸場(chǎng)的構(gòu)建造成較大的影響。因此，本文設(shè)計(jì)了一種基于ZYNQ+GPS的爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)，并采用斷靶觸發(fā)以及光觸發(fā)等外觸發(fā)方式聯(lián)合爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)的方法來獲得彈藥爆炸零時(shí)。

爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)外觸發(fā)信號(hào)的響應(yīng)、記錄并保存脈沖信號(hào)到來的時(shí)間，為其他系統(tǒng)分發(fā)脈沖信號(hào)等功能。爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)以ZYNQ芯片為核心，采用多個(gè)隔離電源給數(shù)字電路和模擬電路分開供電，并且使用磁耦隔離器將數(shù)字電路與模擬電路隔離，為系統(tǒng)的電子器件提供隔離和防靜電保護(hù)；使用GPS同步授時(shí)技術(shù)確保系統(tǒng)擁有高精度時(shí)鐘；采用DDR+EMMC緩存存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了時(shí)間數(shù)據(jù)的緩存與存儲(chǔ)；系統(tǒng)配備一塊顯示屏幕，可以隨時(shí)查看系統(tǒng)中存儲(chǔ)的時(shí)間數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)體積小、功耗低、便于攜帶，適用于各種環(huán)境。

系統(tǒng)工作示意圖如圖2所示。當(dāng)彈藥爆炸，系統(tǒng)檢測(cè)到外觸發(fā)信號(hào)（斷靶信號(hào)或火光信號(hào)）后，系統(tǒng)會(huì)記錄彈藥的爆炸零時(shí)[t0]，并為多個(gè)測(cè)試設(shè)備輸出脈沖信號(hào)使其觸發(fā)，測(cè)試設(shè)備開始采集。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過測(cè)試設(shè)備設(shè)定的采集參數(shù)、傳感器的位置和記錄的爆炸時(shí)間[t0]，可以得到破片、沖擊波到達(dá)某一位置的具體時(shí)間以及它們的持續(xù)時(shí)間，即可將測(cè)試設(shè)備測(cè)得的數(shù)據(jù)放在統(tǒng)一時(shí)間軸，對(duì)彈藥爆炸場(chǎng)的重構(gòu)起著重要作用。

1.2" GPS同步單元的工作原理

GPS（全球定位系統(tǒng)）是一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航的定位技術(shù)，可以向全球范圍內(nèi)提供精確定時(shí)和定位的功能。GPS用戶通過接收多顆衛(wèi)星信號(hào)對(duì)位置以及時(shí)間信息進(jìn)行補(bǔ)償和計(jì)算，從而完成同步授時(shí)服務(wù)。其主要原理是通過衛(wèi)星的原子鐘信號(hào)來校準(zhǔn)接收機(jī)時(shí)鐘，從而實(shí)現(xiàn)高精度授時(shí)，授時(shí)精度可以達(dá)到納秒級(jí)別。

系統(tǒng)使用GPS模塊輸出的脈沖信號(hào)與串口數(shù)據(jù)校正時(shí)鐘，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行同步授時(shí)。脈沖信號(hào)是GPS模塊輸出一個(gè)周期性的脈沖信號(hào)，且該脈沖信號(hào)的上升沿與整秒時(shí)刻同步，設(shè)備收到同步脈沖后進(jìn)行校時(shí)，消除內(nèi)部時(shí)鐘的走時(shí)誤差。GPS模塊經(jīng)過對(duì)位置以及時(shí)間信息的補(bǔ)償后會(huì)發(fā)送串行數(shù)據(jù)，串口數(shù)據(jù)是GPS模塊以串行數(shù)據(jù)流的方式輸出的時(shí)間信息，GPS模塊每秒發(fā)送一次串行數(shù)據(jù)，通過對(duì)串行數(shù)據(jù)的解碼得到UTC時(shí)間。GPS模塊的秒脈沖與串行數(shù)據(jù)時(shí)序如圖3所示。系統(tǒng)利用串行數(shù)據(jù)中的UTC時(shí)間對(duì)秒脈沖到來的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定，后將UTC時(shí)間同步到系統(tǒng)時(shí)鐘[8?10]。

2" 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1" 基于GPS的同步授時(shí)單元設(shè)計(jì)

GPS同步單元主要由ZYNQ芯片、GPS模塊、高精度晶振等器件組成。本文系統(tǒng)采用u?box公司旗下的高精度GPS授時(shí)模塊MAX?M10S，該模塊可以同時(shí)跟蹤和接收GPS、伽利略、北斗等多個(gè)信號(hào)，并且采用SiT5711高精度晶振，該晶振在振動(dòng)、沖擊以及電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

GPS同步單元結(jié)構(gòu)如圖4所示，ZYNQ芯片中包含PL端（FPGA）和PS端（ARM）等兩大模塊[11]。PL端主要負(fù)責(zé)接收來自GPS模塊的秒脈沖信號(hào)和來自高精度晶振的時(shí)鐘信號(hào)；PS端則通過通用異步收發(fā)器（UART）與GPS模塊進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的接收以及命令控制，并且對(duì)串行數(shù)據(jù)中UTC時(shí)間進(jìn)行提取與記錄。

當(dāng)GPS模塊正常工作時(shí)，會(huì)周期性地發(fā)送精確的秒脈沖信號(hào)與串行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)檢測(cè)到秒脈沖信號(hào)的上升沿時(shí)，開始等待并查詢來自GPS模塊的串行數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)接收并提取串行數(shù)據(jù)中的UTC時(shí)間后，將其緩存在內(nèi)部寄存器中。等下一個(gè)秒脈沖信號(hào)到來時(shí)，將緩存的UTC時(shí)間加1 s后賦值給系統(tǒng)時(shí)間，以此往復(fù)，即可得到高精度的系統(tǒng)時(shí)間。若出現(xiàn)GPS信號(hào)中斷或干擾故障情況時(shí)，系統(tǒng)則采用高精度晶振提供的周期信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)。GPS同步單元工作流程圖如圖5所示。

2.2" 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)

彈藥爆炸釋放大量的能量會(huì)引起周圍電磁場(chǎng)的劇烈變化，導(dǎo)致電磁脈沖的產(chǎn)生。這種電磁輻射可以對(duì)電子設(shè)備的通信系統(tǒng)和電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾甚至損壞[12]。因此，需要在電路板信號(hào)輸入端和輸出端設(shè)計(jì)隔離電路來提高設(shè)備的抗干擾能力以及設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

對(duì)于隔離電路的設(shè)計(jì)，需要考慮到輸入?輸出端隔離、各路信號(hào)之間的隔離、供電電源之間的隔離[13]。本文系統(tǒng)采用ADUM226N雙通道數(shù)字隔離器來實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸入?輸出端的隔離，該隔離器是一種雙通道磁耦隔離器，其中有一個(gè)正向通道和一個(gè)反向通道，隔離器兩側(cè)電源電壓的工作范圍為1.8～5 V，有良好的兼容性，同時(shí)還具有電壓轉(zhuǎn)換功能。隔離器內(nèi)部包含兩個(gè)專用的隔離變壓器，可使隔離器兩端沒有直接的電氣連接，隔離電壓高達(dá)5 000 Vrms。磁耦隔離電路設(shè)計(jì)如圖6所示，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)電壓在3.3 V與5 V之間的相互轉(zhuǎn)換。對(duì)于供電電源之間的隔離，則采用ADUM6028隔離式DC?DC轉(zhuǎn)換器，該電源隔離器輸出電流為60 mA，具有隔離穩(wěn)壓功能，可以實(shí)現(xiàn)電源之間隔離，并且在電路板上對(duì)各路信號(hào)之間進(jìn)行了“地”隔離，阻斷了“地”干擾的傳播途徑，使信號(hào)之間無直接回路連接，避免了各路信號(hào)之間的相互干擾。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電路板的信號(hào)輸入端和輸出端都采用如圖6所示的隔離電路。其中電路板的信號(hào)輸入使用的是磁耦隔離器的正向通道（VIA和VOA管腳），而信號(hào)輸出使用的是磁耦隔離器的反向通道（VIB和VOB管腳）。在彈藥爆炸瞬間，系統(tǒng)檢測(cè)到外部輸入信號(hào)電壓的變化后，PL端（FPGA）會(huì)控制信號(hào)輸出I/O口由低電平變?yōu)楦唠娖?，并持續(xù)2 ms，即系統(tǒng)輸出一個(gè)脈沖寬度為2 ms的5 V脈沖信號(hào)。

2.3" 基于ZYNQ的高速存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

ZYNQ芯片內(nèi)部沒有集成存儲(chǔ)單元，且內(nèi)部的RAM掉電又會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此需要為系統(tǒng)搭載一枚存儲(chǔ)芯片來保證系統(tǒng)的可靠性。EMMC是一種嵌入式、非易失的存儲(chǔ)芯片，它主要由NAND FLASH、FLASH控制器和eMMC協(xié)議接口等組成，以BGA的形式封裝在一起，具有體積小、功耗低、容量大、掉電不易丟失的優(yōu)點(diǎn)[14?15]。它的存儲(chǔ)單元是NAND FLASH，NAND FLASH不能連續(xù)寫入數(shù)據(jù)[16]，且有ms級(jí)別的擦除時(shí)間，大大降低了FLASH總體寫入速度。同時(shí)，若直接采用ZYNQ內(nèi)部RAM來緩存數(shù)據(jù)會(huì)占用系統(tǒng)大部分硬件資源，并且可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，需要添加緩存芯片來緩存較為龐大的數(shù)據(jù)流。DDR具有低功耗、存數(shù)據(jù)速度快和容量大的特點(diǎn)[17]。系統(tǒng)采用DDR+EMMC的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來緩存存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中DDR作為緩存單元，EMMC作為存儲(chǔ)單元。

在核心板硬件設(shè)計(jì)中，DDR3芯片和EMMC芯片都掛載在PS端，而PL端負(fù)責(zé)信號(hào)輸入、輸出和記錄時(shí)間數(shù)據(jù)，因此在數(shù)據(jù)緩存存儲(chǔ)控制過程中，需要將PL端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇S端。在ZYNQ中，PL端與PS端通過AXI總線進(jìn)行通信以及數(shù)據(jù)傳輸工作，并且讀寫操作能夠相互獨(dú)立操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

整體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)流程圖如圖7所示。當(dāng)外觸發(fā)信號(hào)到達(dá)時(shí)，PL（FPGA）端記錄外觸發(fā)信號(hào)到達(dá)時(shí)刻的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過FIFO緩存后經(jīng)AXI總線發(fā)送到PS（ARM）端，后將數(shù)據(jù)寫入到DDR3中，達(dá)到設(shè)置的采樣時(shí)長后，將DDR3中的數(shù)據(jù)按順序讀出并存儲(chǔ)在EMMC中，防止數(shù)據(jù)丟失。

在Vivado的debug調(diào)試環(huán)境下利用ILA IP核觀察ZYNQ芯片內(nèi)部實(shí)時(shí)信號(hào)，如圖8所示。由圖8可知，當(dāng)AWVALID信號(hào)為高電平時(shí)，AXI總線控制器向DDR3寫入32位的數(shù)據(jù)，每寫入一個(gè)數(shù)據(jù)后，DDR3的地址發(fā)生變化。

3" 誤差分析與驗(yàn)證

3.1" 時(shí)鐘誤差分析

系統(tǒng)時(shí)鐘誤差主要由GPS模塊授時(shí)本身的誤差以及系統(tǒng)內(nèi)部晶振固有誤差構(gòu)成。其中GPS模塊的時(shí)間誤差是納秒級(jí)別，且不會(huì)隨時(shí)間的流逝而累加；而高精度晶振的誤差具有累加性。

本文系統(tǒng)采用的GPS授時(shí)模塊為MAX?M10S，其時(shí)間脈沖信號(hào)的精度可以達(dá)到60 ns；SiT5711高精度晶振的精度為1 ppm（百萬分之一），即每秒產(chǎn)生的最大誤差為1 μs。系統(tǒng)設(shè)置每秒同步一次GPS時(shí)間，當(dāng)GPS信號(hào)良好，且工作正常時(shí)，系統(tǒng)誤差最大值在同步前一刻產(chǎn)生，系統(tǒng)時(shí)鐘的最大誤差為1 μs；當(dāng)檢測(cè)到GPS信號(hào)異常，GPS模塊不會(huì)輸出秒脈沖信號(hào)和串行數(shù)據(jù)時(shí)，無法進(jìn)行時(shí)間同步，則使用系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)誤差就是晶振誤差，每秒最大偏差為1 μs，并且誤差隨著時(shí)間的流逝一直累加，直到GPS重新授時(shí)成功。系統(tǒng)誤差示意圖如圖9所示。

3.2" 實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

3.2.1" 系統(tǒng)時(shí)鐘誤差測(cè)試

為了保證系統(tǒng)在爆炸場(chǎng)中可以使用，需要在實(shí)驗(yàn)室反復(fù)驗(yàn)證GPS同步單元的可靠性。在實(shí)驗(yàn)室中采用兩套爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片如圖10所示。首先，給系統(tǒng)上電并連接GPS天線，等待GPS模塊授時(shí)成功，確保GPS模塊產(chǎn)生準(zhǔn)確的秒脈沖和串行數(shù)據(jù)；之后使用信號(hào)發(fā)生器、火光觸發(fā)器以及斷靶線分別作為外觸發(fā)方式，使兩套系統(tǒng)同時(shí)觸發(fā)，觀察兩個(gè)系統(tǒng)記錄的觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間差。

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)系統(tǒng)測(cè)得的觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間差如圖11所示。由圖11可知，在采用斷靶、火光和信號(hào)發(fā)生器等不同觸發(fā)方式時(shí)，兩個(gè)設(shè)備測(cè)得的最大時(shí)間差是1.58 μs，最小時(shí)間差是30 ns。系統(tǒng)之間的時(shí)間差與每個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘誤差有關(guān)。在系統(tǒng)工作正常時(shí)，如果每個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘誤差最大值都為1 μs，并且偏差方向相反，那兩個(gè)系統(tǒng)之間的時(shí)間差最大為2 μs。因此，實(shí)驗(yàn)測(cè)得兩個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間差均在理論誤差范圍之內(nèi)。

3.2.2" 系統(tǒng)延時(shí)測(cè)試

系統(tǒng)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的波形如圖12所示。當(dāng)輸入同一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，兩個(gè)設(shè)備同時(shí)輸出脈沖信號(hào)，且輸入信號(hào)與輸出脈沖信號(hào)之間的延時(shí)小于2 μs。

3.3" 外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

在靜爆場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，將火光觸發(fā)器與爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)放在離彈藥炸心50 m處，將爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)的輸入端口連接到火光觸發(fā)器，輸出端口連接到其他測(cè)試設(shè)備。圖13是某次靶場(chǎng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)放置圖。表1是某次靶場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)證明，爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)可以很好地適用于靶場(chǎng)實(shí)彈測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)中可以獲取爆炸零時(shí)，且同時(shí)觸發(fā)多個(gè)設(shè)備。系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡單、工作量小、無需掩體，可以滿足靶場(chǎng)彈藥測(cè)試要求。

4" 結(jié)" 語

針對(duì)破片參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域中多設(shè)備難以同步觸發(fā)、時(shí)間同步性差以及彈藥爆炸零時(shí)難以獲取等問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于ZYNQ+GPS的爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)，提出了外觸發(fā)方式聯(lián)合爆炸零時(shí)獲取系統(tǒng)測(cè)得彈藥爆炸零時(shí)的方法。本文系統(tǒng)采用GPS同步授時(shí)技術(shù)為系統(tǒng)提供了高精度時(shí)鐘；面對(duì)惡劣的爆炸環(huán)境，系統(tǒng)搭載了磁耦隔離芯片，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性；使用DDR+EMMC的緩存存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，該系統(tǒng)具備設(shè)計(jì)簡單、體積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)人員也可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行多設(shè)備聯(lián)用。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在測(cè)試設(shè)備時(shí)鐘精度較差的情況下，該設(shè)備可以精準(zhǔn)獲取彈藥的爆炸零時(shí)，并且時(shí)間精度可以達(dá)到微秒級(jí)別，能夠?yàn)闃?gòu)建彈藥爆炸威力場(chǎng)提供可靠的時(shí)間參數(shù)。

注：本文通訊作者為趙冬娥。

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（62205307）；山西省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（自由探索類）（202203021212113）

作者簡介：王孝鑫（2000—），男，山西運(yùn)城人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣怆娞綔y(cè)、信號(hào)處理、武器毀傷測(cè)試。

張" 斌（1985—），男，山東臨沂人，博士研究生，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?yàn)楣怆娞綔y(cè)、光電目標(biāo)識(shí)別、武器毀傷測(cè)試。

褚文博（1994—），男，內(nèi)蒙古赤峰人，博士研究生，內(nèi)蒙古北重集團(tuán)博士后，副教授，主要研究方向?yàn)楣怆姕y(cè)試技術(shù)與儀器。

李宸凱（1994—），男，山西太原人，博士研究生，主要研究方向?yàn)楣怆姍z測(cè)、信息與信號(hào)處理、武器毀傷測(cè)試。

趙冬娥（1970—），女，山西臨汾人，博士研究生，教授，主要研究方向?yàn)楣怆娦畔⒓夹g(shù)及儀器、智能測(cè)控系統(tǒng)、圖像處理與機(jī)器感知、光譜成像應(yīng)用、激光干涉測(cè)量。