空中炸点声定位系统研究

发布时间：2020-06-02 18:59

【摘要】：在靶场测试中,某些武器弹药在空中爆炸的位置信息是衡量该武器性能的重要依据,因此如何精确测量空中炸点的三维坐标成为近年来的研究热点之一。目前国外常用的测量方法是采用大视场电视经纬仪来测量空中炸点三维坐标,但是该系统体积庞大,价格昂贵,使其难以推广。而国内则较多采用光电测量法和声学测量法,其中声学测量法以被动声探测技术为基础,具有原理简单、成本低、使用便捷等特点,研究基于被动声探测的空中炸点定位算法和系统具有较好的理论意义以及很高的实际应用价值。本课题依托与某研究所的合作项目,针对某型号防爆弹,采用被动声探测技术,基于多基阵联合定位方法,设计并实现了一种空中炸点声定位系统。首先根据某型号防爆弹的空爆特点分析了三种常见空中炸点声定位系统布设方案,从定位原理和稳健性两个方面对这三种方案进行了比较,择优选择了多基阵定位系统布设方案。在此基础上,开展了基于多基阵的空中炸点声定位方法研究,该方法由单基阵声源测向和多基阵数据融合定位两部分组成。首先通过分析对比几种常用的单基阵声源测向方法,重点研究了基于时延估计的声源测向方法,阐述了几种常用的时延估计算法,确定采用广义互相关法进行时延估计,结合四元立体基阵推导了声源测向公式;针对多基阵数据融合定位部分,分析了两种多基阵数据融合定位方法:空间异面直线交叉法和总体最小二乘法,详细说明了它们的定位原理和过程。最后通过大量仿真实验分析了阵元位置误差和时延估计误差对于单基阵声源测向精度以及整个多基阵系统定位性能的影响。仿真实验以及相关外场实验结果表明,本文所研基于多基阵的空中炸点声定位系统具有良好的定位性能,为靶场的空中炸点精确测量提供了一种便捷有效的手段。
【图文】：

示意图,布设方案,声定位系统,炸点

声定位系统布设方案选择逦炸点声定位系统布设方案选择逡逑文重点针对某型号防爆弹的空中炸点定位问题展开研究，该型号防爆为６ｍ￣１５ｍ，水平散布半径约为２ｍ。本章节根据该防爆弹的爆炸特求，从定位原理和稳健性两个方面分析了三种常见的空中炸点声定位基阵布设方案、环形阵布设方案、多基阵布设方案，然后择优确定一里的基阵是指若干个声传感器按照一定几何规律排列组合而成的阵具有３个及以上的声传感器，，这些声传感器可以称为阵元或基元。逡逑基阵布设方案逡逑

直方图,声源定位,布设方案,误差统计

半径为２ｍ，涵盖高度范围为６ｍ￣１５ｍ。设声速为３４０ｍ／ｓ，采样率NB邋＝４８０００Ｈｚ，对式（２．１）逡逑中各阵元间的ＴＤＯＡ估计结果分别加入独立的均值为０、标准差为１／义秒的高斯噪声，逡逑展开１０００次随机实验，相应的声源定位误差实验结果如图２．２、２．３所示，此处的定位逡逑误差定义为声源估计位置与真实声源位置之间的欧氏距离。逡逑１２０｜￣ｔ逦ｔ逦［逦［逦［逦［逦［逦［逦［逦［逦［逦［逦［逡逑４。－逦：邋５邋Ａ邋】－！逡逑０逦０．４逦０．８逦１．２逦１．６逦２逦２．４逦２．８逦３．２逦３．６逦４逦４．４逦４．８邋５逡逑定位Ｍ差／ｍ逡逑图２．２加入ＴＤＯＡ估计误差时，单基阵布设方案声源定位误差统计直方图逡逑７逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ06

【参考文献】