随着战争防御工事的发展,一些具有重要战略价值的军事目标(指挥中心、武器库等)已从地上转入地下,防御结构越来越复杂坚固,隐蔽性越来越强。智能化引信大大增强了钻地弹对地下复杂目标的打击能力,使钻地弹不仅能对付地下井、坑道等结构简单的目标,而且还能对地下多层建筑和深埋指挥所等结构复杂的目标实施有效打击。硬目标侵彻引信己经从单一固定延时引信发展到多目标多作用方式智能引信,因此研究侵彻引信的智能化具有重要的意义。本文研究了侵彻过载信号的成分,提出了3种软件滤波方法,分析了多层侵彻过载信号粘连的成因,并设计了起爆控制系统和半实物仿真系统。论文的主要贡献和创新性的研究成果简述如下:(1)指出侵彻过载信号分析是单通道盲源分离问题,提出了单通道盲源分离的Wavelet-PCA-ICA方法。侵彻过载信号一般由单个传感器获得,并且侵彻过载信号的峭度值远大于零,是典型的超高斯信号。对信号进行了基于高阶统计量的分解-单通道盲源分离,提出了单通道盲源分离的Wavelet-PCA-ICA方法,得到了分离后的各独立成分与弹引系统各子结构的振动之间的关系,更进一步地,由独立成分的形式研究了各子结构之间在相互作用下的振动。(2)提出了一种侵彻过载信号的自适应滤波方法。侵彻过载信号是一种典型的非平稳信号,信号的统计量随时间变化,维纳滤波或卡尔曼滤波等难以实现最优滤波,而自适应滤波能得到较好的滤波效果。自适应滤波不需要或很少关于输入信号的先验知识,计算量小,特别适用于侵彻过程对实时处理的要求。提出的非线性自适应算法基于最小二乘多项式,将窗口内的数据分为相邻段和重合区域,重合区域采用三阶非线性权重,滤波后侵彻过载曲线没有间断点,这对于识别目标材料变化时刻和目标材料辨识具有重要意义。非线性自适应算法可以有效的滤除信号中的高频成分、保留低频成分,滤波效果优于其它算法。(3)分析了多层侵彻过载信号粘连的成因。当侵彻阻力的频率与弹引系统的固有频率接近时,传感器的加速度响应出现时、频域信号粘连,滤波也难以得到侵彻穿层特征。弹引系统参数有激励信号脉冲宽度、脉冲间隔、刚度和阻尼,脉冲宽度决定激励力频率,脉冲间隔和阻尼分别决定过渡阶段剩余振动的衰减时间和衰减速度,刚度决定弹引系统固有频率,对于实际侵彻这些参数分别对应初速度、硬目标厚度、硬目标间距、弹引系统连接刚度和阻尼。对于粘连信号的处理,可以将过载信号分为不粘连、时域粘连和时频域粘连三种情况:时域粘连信号滤波后可以分辨穿层特征;时、频域粘连时信号滤波方法无法得到穿层特征,需要借助辅助手段识别层数。(4)设计了基于DSP和基于MCU的低功耗起爆控制系统。基于对起爆控制系统性能指标的分析及状态设计理论,完成了基于DSP的起爆控制系统硬件和软件设计,采样频率250KHz,16位,三个采样通道,存储容量为512K×16bit,传感器采用PCB350C02压电式加速度传感器,能承受50,000g的过载。测试结果表明功耗问题是影响此系统的最大问题,因此又分析了系统级功耗产生原因以及降低系统功耗的方法,设计了基于MCU的低功耗起爆控制系统。(5)设计了用于侵彻引信性能评估的半实物仿真系统。硬目标侵彻引信半实物仿真系统由五个部分组成:仿真设备、参试部件、各种接口设备、试验控制台和支持服务系统。所设计的半实物仿真系统精度高,误差在5%以内,可以部分地替代费用高、难以进行的试验,同时避免了数学仿真中一些部件难以准确建立数学模型的困难,以及实弹打靶测试引信性能的难度和危险性。