[发明专利]一种多通道磁感高速目标探测器

摘要

本发明涉及一种多通道磁感高速目标探测器，属于高速目标探测领域。本发明包括信号调理模块、信号采集模块、数据处理模块、电源管理模块、背板总线模块。本发明基于GMI巨磁阻抗效应实现针对多个高速铁磁性运动目标引起的多个磁感探测敏感单元电压输出变化非接触式探测，基于可编程逻辑器件FPGA的数据多维度解算方法解决高速运动目标特性的判据问题，应用交错双平面编程技术实现多通道数据的高速实时处理。本发明还具有如下优点：体积小、功耗低；环境适应性好，可全天候全温度范围内长期稳定可靠工作；结构简单、安装方便、经济性好、后期维护容易。

主权项

1.一种多通道磁感高速目标探测器，其特征在于：包括信号调理模块、信号采集模块、数据处理模块、电源管理模块、背板总线模块；高速铁磁性运动目标引起基于GMI巨磁阻抗效应的磁感探测敏感单元输出电压发生变化探测，其输出电压信号均为微弱电压信号，幅度及变化范围均为mV级信号，驱动能力较弱，所述的输出电压信号为多通道磁感高速目标探测器的输入电压信号；多通道磁感高速目标探测器配置n个探测通道，磁感探测敏感单元的输出电压信号首先进入多通道磁感高速目标探测器内部信号调理模块；信号调理模块针对输入电压信号变化特点为所有通道配置仪表放大模块、分压网络模块、高阶抗混叠滤波模块和二阶无限增益低通滤波模块；多通道磁感高速目标探测器输入电压信号经过信号调理模块仪表放大、分压、高阶抗混叠滤波以及低通滤波之后通过内部总线接口进入多通道磁感高速目标探测器信号采集模块；信号采集模块包括A/D模数转换模块、主控制单元、NANDFLASH存储单元和内部总线接口；信号采集模块通过内部总线接口接收来自信号调理模块的n通道输入信号；n通道输入信号首先进入A/D模数转换模块；A/D模数转换模块由主控制单元控制以实现n通道输入信号分时模拟/数字信号转换功能；转换后的n通道数字信号在主控制单元作用下进行编帧打包和数据分流：一方面，数据进入NANDFLASH存储单元；另一方面，数据进入内部总线接口输出至数据处理模块；由于高速铁磁性运动目标引起的变化的电压信号为高频信号，单通道采样率和总采样率均较高，单位时间产生的数据量巨大，对于固定时间长度将产生海量数据需要进行实时处理，通过主控制单元应用交错双平面编程方法实现对NANDFLASH存储单元多通道数据的高速实时处理；数据处理模块通过内部总线接口接收来自信号采集模块的经过编帧打包好的数字量数据包；高速铁磁性运动目标在接近磁感探测器敏感单元时，其运动特征反应在电压信号输出上是呈正向上升的指数函数曲线；为准确进行高速目标探测和识别，数据处理模块中央数据处理单元首先对接收到的数据包进行多通道数据解析，针对单通道采样率高以及总采样单位时间数据量丰富的特点，基于数据多维度处理算法准确进行高速目标探测和识别，通过流水线操作，实现对n通道数据的高速处理，实时解算高速铁磁性运动目标运动曲线斜率列表和高速铁磁性运动目标运动曲线二次斜率，解算斜率与原始数据一并打包存储和上传，为探测器外围设备进一步决策提供可靠准确的判断依据，所述的曲线斜率即加速度，曲线二次斜率即加加速度；探测器与外围设备之间具有信息交互功能；所述的外围设备包括上位机；电源管理模块为n通道磁感高速目标探测器提供供配电源；外部交流电源输入至电源管理模块的线性电源模块，完成交直流电源转换；转换后的直流电压进入稳压滤波模块进行电源电压滤波和稳压；滤波稳压后的电源电压直接通过智能锂电池充电芯片为低温锂电池组进行充电；背板总线模块用于完成多通道磁感高速目标探测器中信号调理模块、信号采集模块、数据处理模块以及电源管理模块之间的通讯互联；数据处理模块中基于数据多维度处理算法准确进行高速目标探测和识别实现步骤如下：步骤(1)：数据处理模块中央数据处理单元首先对接收到的数据包进行多通道数据解析；步骤(2)：中央数据处理单元产生固定时间间隔作为多维度数据处理时钟；步骤(3)：建立n个进程分别对n个通道数据进行预处理，单通道数据按照一定顺序进入预处理缓冲器；步骤(4)：每个预处理缓冲器地址差大于1时，则进行瞬时加速度计算：K₁＝Data₂‑Data₁步骤(5)：单通道K1分别进入二次预处理缓冲器；步骤(6)：重复步骤(4)至(5)，二次预处理缓冲器地址差大于1时，进行瞬时加加速度计算：T₁＝K₂‑K₁步骤(7)：按照时间顺序对数据分通道分类别进行打包编帧，统一存储和上传，为探测器外围设备进一步决策提供可靠准确的判断依据。