發(fā)布時(shí)間：2020-06-30 07:10

【摘要】：在火炮武器系統(tǒng)測試定型過程中,進(jìn)行實(shí)彈打靶試驗(yàn),測量彈著點(diǎn)或脫靶量,以便評估其攻擊效果和命中精度,炮彈落炸點(diǎn)的三維坐標(biāo)測量是該武器性能評估的重要手段之一�；诒粍�(dòng)聲探測的目標(biāo)定位技術(shù)一直受到廣泛關(guān)注,該技術(shù)采用傳聲器陣列采集目標(biāo)聲源發(fā)出的聲信號,通過時(shí)延估計(jì)和定位算法解算出目標(biāo)聲源的三維坐標(biāo)。本文將小孔徑基陣與無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,提出一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的炸點(diǎn)聲定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在測試區(qū)域內(nèi)布設(shè)多個(gè)小孔徑傳聲器基陣,各基陣相互組織為無線傳感網(wǎng)絡(luò),對目標(biāo)的定位分兩步進(jìn)行:首先單個(gè)基陣采集目標(biāo)爆炸聲信號,估算出時(shí)延信息,利用時(shí)延信息計(jì)算出目標(biāo)炸點(diǎn)相對于基陣局部坐標(biāo)系的方位角和俯仰角;然后根據(jù)多個(gè)基陣估計(jì)出的角度信息,結(jié)合自身的位置信息,通過交匯的方法確定出目標(biāo)的位置。該系統(tǒng)中單個(gè)基陣既獨(dú)立又統(tǒng)一:獨(dú)立性是指每個(gè)基陣單獨(dú)計(jì)算自身與目標(biāo)的角度信息,而不需要與其他基陣在時(shí)間上同步;統(tǒng)一性是指每個(gè)基陣與其他基陣相互組織為傳感網(wǎng)絡(luò),對目標(biāo)聯(lián)合定位。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、通訊復(fù)雜度低、數(shù)據(jù)傳輸量小等的優(yōu)點(diǎn)。針對本文采用的小孔徑立體五元陣,闡述了基于到達(dá)時(shí)間差TDOA的定向算法,通過對比幾種時(shí)延估計(jì)算法選取了適合本課題爆炸聲信號的時(shí)延估計(jì)算法,并針對在試驗(yàn)中當(dāng)炸點(diǎn)靠近基陣時(shí),由于爆炸聲壓級過大而產(chǎn)生一種因信號超出傳感器最大量程而被削去頂部的波形失真信號,提出一種基于多項(xiàng)式擬合的時(shí)延估計(jì)方法,對算法的有效性做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。列出了影響定向性能的因素,詳細(xì)分析了影響方位角誤差因素和俯仰角誤差因素,并利用MATLAB進(jìn)行了仿真。研究了利用多個(gè)基陣定向結(jié)果對目標(biāo)進(jìn)行交匯定位的問題,采用最小二乘法對目標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算,仿真結(jié)果表明在基陣冗余的情況下能提高定位精度。對于本文提出的炸點(diǎn)聲定位系統(tǒng),給出系統(tǒng)總體工作原理,詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì),按功能將系統(tǒng)各組成部分分為聲信號采集模塊、信息處理模塊、無線通訊模塊及測控終端,介紹了各部分功能及設(shè)計(jì)思路。最后,將以上研究成果應(yīng)用到本文所構(gòu)建的炸點(diǎn)聲定位系統(tǒng)中,通過戶外試驗(yàn)驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)的可行性。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ306

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本文編號：2735014