基于TDOA的自动声报靶装置定位误差分析及优化设计

发布时间：2020-04-19 13:54

【摘要】：基于TDOA的双三角阵列自动声报靶装置虽然被广泛用于大靶面立靶密集度测量,但在实际应用过程中仍然存在定位精度不高、定位稳定性较差等问题。为提高双三角阵自动声报靶装置的定位精度和稳定性,本文在系统深入研究装置定位误差机理的基础上,抓住影响定位精度的主要误差因素,尝试通过建立基于激波传播路径的双三角阵定位模型的方法,对装置进行优化设计。通过分析现有双三角阵列自动声报靶装置的工作过程和误差控制方法,确定了装置定位误差的可能来源。针对弹丸斜入射、风速风向、弹丸章动角、传声器安装误差、激波视速度衰减、激波信号采集处理过程和定位模型这几种重要误差源,分别建立了误差模型,并采用MATLAB仿真计算出不同误差源独立作用时的定位误差分布,得到了影响声定位精度的主要误差因素。针对双三角阵自动声报靶装置定位过程中存在多个误差组合作用的问题,重点进行了双三角阵自动声报靶装置多误差源耦合分析。分别分析了声定位过程中弹丸斜入射、风速风向、激波信号采集处理过程等多个误差组合作用的过程,建立了多误差耦合误差模型并进行了仿真分析。分析结果表明,多误差因素同时作用会进一步降低测量精度,其中弹丸斜入射和风速风向是两种主要误差源。针对弹丸斜入射和风速风向两种主要误差源,区别于常规基于视速度的建模方法,根据弹丸飞行过程中激波作用于声传感器阵列的传播路径,分别建立了一种双三角阵自动声报靶装置斜入射和斜入射与风速风向耦合修正模型,仿真分析表明,两种修正模型皆可用于提高声定位精度。为验证双三角阵自动声报靶装置的斜入射和斜入射与风速风向耦合两种修正模型的修正效果,分别进行了实弹射击实验,采用对比两种修正模型、常规双三角阵定位模型计算坐标与实际坐标之间的偏差的方法进行验证。室内靶道及野外实验表明,斜入射修正模型和耦合修正模型都可有效提高定位精度,使用两种修正模型可以实现自动声报靶装置的优化设计。
【图文】：

传声器,安装精度,弹丸,定位精度

ｍａｆｍｍｍ逡逑＿＿：ｒ邋ｄｌＨ逡逑图２．７邋ＰＨＺ－Ｄ型驻极体传声器逡逑ＰＨＺ－Ｄ型传声器性能指标如表２．１所示。逡逑逦表２．１传声器性能指标逦逡逑逦逦传声器性能指标逦逡逑型号逦灵敏度逦频率响应范围逦声场类型逡逑ＰＨＺ－Ｄ逦４．９ｍ邋Ｖ／Ｐａ逦６．３Ｈｚ￣４０ＫＨｚｔ２ｄＢ逦自由场逡逑工作温度逦工作湿度逦动态范围逦指向性逡逑逦－４０￣＋８０°０逦０－９８ＲＨ％逦＞邋１６４ｄＢ逦全指向性逡逑（２）传声器的安装位置逡逑装置中的６个传声器通过安装孔固定在靶架上，其中靶架主要由传感器安装板、水逡逑平调节装置、水平泡、底座和防护罩等部分组成，如图２．８所示。逡逑Ｉｆ逦丽；逡逑１Ｍ邋／逡逑：＇广逦—ｒ—逡逑／’邋．，／’邋／逡逑Ｌ传感器安装板邋水平泡—ｙ邋底座Ｖ水平调节装置？」防护罩」逡逑图２．８靶架逡逑传声器的安装精度对弹丸定位精度存在一定的影响，在实际测量中一般需要调节传逡逑声器安装靶架的水平，保证六个传声器的敏感面处于同一平面以及传声器之间的相对位逡逑置控制在一定范围内。在进行靶架设计时，设计水平泡作为水平调节依据，水平泡的安逡逑装需要进行校对保证水平泡调平时，靶架达到水平。靶架中传声器的两个安装板的平面逡逑度同样需要进行校准

传声器,驻极体传声器,性能指标

（２）传声器的安装位置逡逑装置中的６个传声器通过安装孔固定在靶架上，其中靶架主要由传感器安装板、水逡逑平调节装置、水平泡、底座和防护罩等部分组成，如图２．８所示。逡逑Ｉｆ逦丽；逡逑１Ｍ邋／逡逑：＇广逦—ｒ—逡逑／’邋．，／’邋／逡逑Ｌ传感器安装板邋水平泡—ｙ邋底座Ｖ水平调节装置？」防护罩」逡逑图２．８靶架逡逑传声器的安装精度对弹丸定位精度存在一定的影响，，在实际测量中一般需要调节传逡逑声器安装靶架的水平，保证六个传声器的敏感面处于同一平面以及传声器之间的相对位逡逑置控制在一定范围内。在进行靶架设计时，设计水平泡作为水平调节依据，水平泡的安逡逑装需要进行校对保证水平泡调平时，靶架达到水平。靶架中传声器的两个安装板的平面逡逑度同样需要进行校准，从而保证六个传声器敏感面的平面度。为了提高传声器的安装位逡逑１２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】