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高功率微波車輛迫停的效應機理分析

第38卷第4期2016年8月

指揮控制與仿真

CommandControl&Simulation

Vol.38 No.4Aug.2016

文章編號:1673-3819(2016)04-0134-04

高功率微波車輛迫停的效應機理分析

鄢振麟,許建軍,肖開奇

(電子信息控制重點實驗室,四川成都 610036)

摘 要:通過分析車輛電子控制單元輸出的點火開關和燃油噴射信號波形在高功率微波輻射條件下的演變過程,闡明了高功率微波致使車輛發動機熄火的原因三研究結果表明,電子控制單元受到微波輻射擾亂后,點火開關信號發生意外丟失,燃油噴射信號脈沖重復周期迅速縮短,造成發動機氣缸內噴入過量燃油,火花塞無法點燃油氣混合物,迫使發動機轉速下降甚至熄火三通過分析車輛發動機的點火系統工作原理,提出了根據監測車體輻射電磁信號獲取車輛易受攻擊的敏感頻段的試驗思路三

關鍵詞:高功率微波;車輛迫停;電子控制單元(ECU);電磁脈沖;電磁輻射

中圖分類號:TN12;U467.5 文獻標志碼:A DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.04.027

MechanismAnalysisofHighPowerMicrowaveforStoppingVehicles

YANZhen-lin,XUJian-jun,XIAOKai-qi

(ScienceandTechnologyonElectronicInformationControlLaboratory,Chengdu610036,China)

Abstract:Mechanismofengineforcedstallbyhighpowermicrowaveradiationisclarifiedbyanalyzingtheevolutionaryprocessoffuelinjectorandignitionsignaloutputtedbyelectroniccontrolunit.Experimentalresultssuggestthataccidentallossofignitionsignalsoccursundertheconditionofmicrowaveradiationdisruption.Thepulserepetitionintervaloffuelinjec-torsignalsalsorapidlydecreases.Becauseexcessgasolineisejectedintoenginecylinder,mixtureofgasolineandaircannotbeignitedbysparkplug,andtheenginespeedisforcedslowdownuntilcompletelystop.Theprincipleofignitionsystemofengineisanalyzed.Measuredmethodoffrequencysusceptibilityforvehicleengineisproposedbymonitoringtheemittede-lectromagneticsignaloftheengine.

Keywords:highpowermicrowave;systemofstoppingvehicles;electroniccontrolunit;electromagneticpulse;electromag-neticradiation

收稿日期:2016-06-11

修回日期:2016-07-01

作者簡介:鄢振麟(1984-),男,江西南豐人,博士,工程師,研

究方向為高功率微波三

許建軍(1974-),男,博士,高級工程師三肖開奇(1962-),男,博士,研究員三

高功率微波技術經過40余年的發展,在微波攻擊武器二高功率雷達二功率輸送二等離子體加熱和高能粒子束加速等領域有著廣泛的應用前景[1]三近年來,高功率微波技術開始應用于重要場所安全保衛和警用安防等領域三基于高功率微波技術研制的車輛迫停系統可應用于要害部位防止沖擊哨卡二隨行車隊保護和追緝嫌疑人員車輛等多種場合,具有快速部署二攻擊隱蔽二無附帶性損傷和多目標攻擊等特點,將成為未來公共安全裝備發展的重要力量三

目前高功率微波車輛迫停系統主要有兩種體制,分別是寬帶和窄帶體制三寬帶車輛迫停系統的基本原理是通過脈沖壓縮產生超高壓脈沖并作用于高氣壓氣體開關三超高壓電脈沖擊穿氣體開關后,產生射頻脈沖并通過天線輻射,形成ns級高功率電磁脈沖三典型的寬帶體制代表產品如圖1(a)和(b)所示[2]三圖1

(a)為美國Eureka公司的微波迫停系統,該系統的輸

出頻率為350MHz 1350MHz,Marx發生器輸出電壓為

640kV,脈沖重復頻率為100Hz,單個脈沖能量達130J三圖1(b)為德國DIEHL公司車輛迫停產品,系統輸出峰值功率為4GW,脈沖重復頻率為60Hz,中心頻率為350MHz,3dB帶寬為50MHz,最大輻射脈沖串持續時間

為180s,針對具備電子引擎控制的75%的車輛的迫停距離為3m 15m三窄帶高功率微波車輛迫停系統研制單位主要有美國陸軍實驗室(ARL)和英國e2v公司三圖1(c)為美國陸軍實驗室研制的用于公路執法車上機動使用的車輛迫停系統,據報道該系統采用了峰值功率為2MW的微波功率源,輻射天線增益為13dB,等效輻射功率約為40MW[3]三圖2(d)為英國e2v公司最近研制的RFSafe-StopSystem工程樣機,未披露具體參數信息三國內研制車輛迫停系統的單位主要有中國工程物理研究院和中國電科29所,其中中國工程物理研究院研制的寬譜電磁脈沖試驗系統的參數[4-6]為:Marx發生器輸出電壓達500kV,脈沖重復頻率為20Hz,輻射因子為195kV,中心頻率為200MHz,頻譜寬度為37%三

關于車輛迫停領域的文獻報道主要集中于系統的主要性能及參數,而針對作用對象(即車輛)的研究報道并不多見[7-8]三本文旨在分析高功率微波對車輛擾亂的效應機理,通過測定車載電子控制單元(ECU)輸

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