[1]邹雨凡,聂伟荣.基于磁特征识别的引信安全与起爆控制系统设计[J].机械与电子,2025,(12):45-51.
　ZOU Yufan,NIE Weirong.Design of a Fuze Safety and Initiation Control System Based on Magnetic Signature Recognition[J].Machinery & Electronics,2025,(12):45-51.
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基于磁特征识别的引信安全与起爆控制系统设计()

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《机械与电子》[ISSN:1001-2257/CN:52-1052/TH]

Title:: Design of a Fuze Safety and Initiation Control System Based on Magnetic Signature Recognition

Author(s):: ZOU Yufan ; NIE Weirong; ( School of Mechanical Engineering , Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 210094 , China )

Keywords:: mortar shell ; magnetic signal processing ; step-change detection ; firing control

摘要:: 针对迫击炮弹等弱旋转弹药在使用过程中难以依赖离心力作为独立环境用于保险解除的问题,利用弹丸出炮口的瞬间剧烈的磁场强度阶跃变化这一物理现象,构成了引信解除保险的关键环境特征信号,并设计了一套智能引信安全与起爆控制电路系统。该系统采用模块化架构,集成炮口磁信号处理、电热与电磁驱动控制、时序逻辑判决与起爆管理等功能模块。核心控制器采用 FPGA 实现时序逻辑控制,通过引入磁传感器与多尺度跳变检测算法,确保关键磁信号在复杂电磁环境下的可靠识别。同时设计电热与电磁驱动电路完成多级解保控制,并通过低功耗高集成度的起爆电路实现多种不同模式(触发、近炸、延期)的起爆信号验证。

Abstract:: To address the issue that weakly rotating munitions ( such as mortar shells ) cannot reliably use centrifugal force as an independent environmental cue for fuze arming during use , this paper utilizes the sharp , step like change in magnetic field strength at the moment of muzzle exit as the key environmental signature to arm the fuze.An intelligent fuze safety and detonation control circuit system is designed.This system employs a modular architecture , integrating functional modules for muzzle exit magnetic signal processing , electro thermal and electro magnetic actuation control , and sequential logic adjudication with initiation management.The core controller uses an FPGA to implement the sequential logic control.By incorporating a magnetic sensor and a multi-scale step-change detection algorithm , it ensures the reliable identification of the key magnetic signature within complex electromagnetic environments.Concurrently , electro thermal and electro-magnetic actuation circuits are designed to achieve multi-stage arming control.Furthermore , a low-power , highly integrated initiation circuit is used to verify detonation signals for various modes ( impact , proximity , and delay ).

[ 1 ] 张合,李豪杰 . 引信机构学[ M ] . 北京:北京理工大学出版社,2014.

[ 2 ] 李豪杰 . 引信环境分析、测试与迫弹引信安全系统设计研究[ D ] . 江苏:南京理工大学,2006.

[ 3 ] 于新峰,高敏,代平 . 迫击炮弹电子时间引信双环境保险的新方法研究[ J ] . 军械工程学院学报, 2003 , 15 ( 2 ):50-53.

[ 4 ] 南京理工大学 . 一种接力式电磁驱动引信 MEMS 安解装置: CN202410570224.X [ P ] .2024-06-28.

[ 5 ] 陈海峰,聂伟荣 . 基于 STM32 的引信多用途起爆电路设计[ J ] . 火力与指挥控制, 2018 , 43 ( 4 ): 148-151.

[ 6 ] 赵燕文 . 基于电引信的多功能起爆控制电路研究与设计[ D ] . 长沙:湖南大学,2017.

[ 7 ] 高智安 . 利用弹道修正信息的引信安全起爆控制系统设计[ D ] . 江苏:南京理工大学,2019.

[ 8 ] 张传昊,李豪杰,宫雪峰,等 . 基于电子安全系统的巡飞弹引信多态安全逻辑控制方法设计及验证[ J ] . 兵工学报,2023 , 44 ( 10 ): 3079-3090.

[ 9 ] 韩克华,周俊,任西,等 . 引信电子安全定向多点起爆控制电路设计[ J ] . 控制工程, 2016 , 23 ( 4 ): 570-575.

[ 10 ] 朱博文,聂伟荣 . 基于 FPGA 的引信安全与起爆控制电路设计[ J ] . 兵器装备工程学报, 2023 , 44 ( 12 ): 1-7.

[ 11 ] 李豪杰,张河 . 迫弹出炮口信号检测及其在引信中的应用[ J ] . 探测与控制学报, 2004 , 26 ( 4 ): 5-8.

[ 12 ] 李振涛,李豪杰,原红伟,等 . 基于引信出炮口磁特征的信号获取仿真方法[ J ] . 探测与控制学报, 2022 , 44( 1 ): 7-12 , 17.

[ 13 ] 尹兴滨 . 基于 CPLD 的炮口磁信息采集控制系统[ J ] .自动化技术与应用,2011 , 30 ( 1 ): 54-56.

[ 14 ] 陈路昭,朱万华,吴佩霖,等 . 地磁背景环境中基于分形特征的磁异常信号检测算法[ J ] . 电子与信息学报,2019 , 41 ( 2 ): 332-340.

[ 15 ] 张坚,林春生,邓鹏,等 . 基于小波域 OBF 分解的磁异常信号检测算法[ J ] . 弹箭与制导学报, 2011 , 31 ( 6 ):187-189 , 196.

备注/Memo:: 收稿日期: 2025-07-04
作者简介:邹雨凡 ( 2000-),女,江苏无锡人,硕士研究生,研究方向为引信安全起爆控制;聂伟荣 ( 1969-),女,江苏南京人,博士,教授,研究方向为 MEMS 安全系统设计,通信作者, E-mail : niewrhappy@163.com 。

更新日期/Last Update: 2026-01-05