增雨防雹弹声定位算法研究

发布时间：2021-02-06 00:50

　　人工影响天气作业（人影作业）对于我国的农业以及生态治理有着重要意义,高炮系统是如今应用最广泛的发射装置。但现阶段缺乏人影效果的有效评估。此外,目前对于增雨防雹弹的定位主要利用几何模型推算得出,但往往由于大气作用,炮弹会发生漂移导致爆炸点位置估算产生无法估计的偏差,造成哑弹寻回困难的后果。对此,本文通过对增雨防雹弹声传播特性分析后,设计了基于多基阵增雨防雹弹声采集系统,并针对声信号处理问题,设计了基于概率密度的增雨防雹弹声定位算法。具体内容如下:首先,对单个基阵定位的两种模型,平面四元阵以及立体七元阵的建立及定位算法进行研究及误差仿真后,发现单个基阵定位误差较大,定向精度较高的特点,进而设计一种基于概率密度算法的多基阵增雨防雹弹定位策略。其次,通过对信号采集环境的分析,提出信号提取策略。针对室外高空声信号的准确提取,通过研究小波变换等算法,采用一种改进阈值函数的小波阈值去噪方法对信号进行去噪处理,提高了声信号的信噪比。针对多个增雨防雹弹声信号,结合基于短时能量与短时过零率,设计一种基于双阈值的端点检测技术。针对传统广义互相关无法满足时延估计精度的问题,采用PHAT加权的广义互相关进行时延... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 被动声定位研究现状
    1.3 现存问题
    1.4 论文结构及章节内容安排
2 增雨防雹弹声定位布阵设计
    2.1 增雨防雹弹声传播特性研究
        2.1.1 影响声波传播的因素分析
        2.1.2 增雨防雹弹爆炸波声强分析
    2.2 传感器阵列定位原理
    2.3 基于单基阵的声定位布阵方案研究
        2.3.1 平面四阵元定位模型研究
        2.3.2 七元立体定位模型及算法研究
    2.4 基于多基阵的声定位布设方案研究
    2.5 本章小结
3 基于多基阵的增雨防雹弹声定位算法研究
    3.1 远场声源测向算法
    3.2 基于概率密度的多基阵的定位算法
    3.3 本章小结
4 声信号提取
    4.1 含噪增雨防雹弹声信号的提取
        4.1.1 噪声来源与类型分析
        4.1.2 声信号去噪算法研究
        4.1.3 经典软硬阈值函数去噪法分析
        4.1.4 改进小波阈值函数的阈值去噪法
    4.2 多个声信号提取
        4.2.1 基于信号短时特征的端点检测
        4.2.2 基与双阈值的端点检测
    4.3 多通道信号时延提取
        4.3.1 基本互相关时延估计
        4.3.2 基于广义互相关的时延估计
    4.4 本章小结
5 增雨防雹弹声采集系统设计
    5.1 系统硬件设计
        5.1.1 系统硬件部分组成与设计
        5.1.2 数据采集系统设计
    5.2 系统软件设计
        5.2.1 基于matlab的炸点定位算法设计
        5.2.2 部分算法实现细节原理及步骤
    5.3 本章小结
6 系统验证及结果分析
    6.1 系统性能测试实验及分析
    6.2 定位实验及结果分析
        6.2.1 单基阵定向结果及误差分析
        6.2.2 多基阵定位结果分析
    6.3 多基阵定位误差来源分析
    6.4 本章小结
7 总结与展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢



本文编号：3019865