多阵列车载枪声定位系统研究与仿真

发布时间：2022-07-11 16:35

　　现代战争中,城市维稳、巷战以及区域战术突破等,步兵仍然是最基本的需要,在这种背景下,能够有效保护士兵安全的枪声定位系统应运而生,其中声学探测系统以其定位效果好、抗干扰性能强、成本低等优势得到广泛的应用,本文即基于枪声的声学特点探究了使用微型麦克风基阵实现定位的技术。弹丸在击发和飞行的过程中会产生两种声波,一种为弹体内火药爆炸时产生的膛口波,另一种为弹丸在超音速飞行时产生的弹丸激波,两种声波携带了声源点和枪支口径等相关信息,通过分析两种波形的声学特征,设置不同的阀值实现对两种声波的辨析,并运用互相关函数估计不同信道的时延。在算法推导过程中,根据微型麦克风阵列的特点,阐述了基于微型正棱锥阵列和大尺寸平面阵列的定向算法,双阵列融合定距算法,提出了单阵列定距算法以及基于膛口波的多阵列定距算法,同时结合弹丸激波的特点,使用多阵列实现对弹丸信息的估计,最后通过仿真对比了算法的精准度与实用性,对相应算法进行了优化和选择,有效的提高了系统定位性能。对系统的硬件和软件进行了简要设计,搭建了枪声定位系统的基础物理模型,规划了系统的主要功能模块,明晰了系统的定向、定距和弹丸信息估计的流程图,为后续设计硬件电... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 综述
    1.1 课题的研究背景与意义
    1.2 火力点定位系统的关键技术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国外定位系统发展现状
        1.3.2 国内枪声定位系统发展现状
    1.4 论文的主要工作与组织架构
        1.4.1 论文的主要工作
        1.4.2 论文组织架构
第二章 枪声定位系统的声学基础
    2.1 弹丸激波与膛口波
        2.1.1 弹丸激波（Mach Wave）
        2.1.2 膛口波（Shock wave）
    2.2 弹丸激波声学特点与影响因素
    2.3 膛口波声学特点与影响因素
    2.4 本章小结
第三章 枪声定位原理与算法研究
    3.1 微型麦克风阵列与声达时间差
        3.1.1 微型麦克风阵列
        3.1.2 声达时间差（TDOA）
    3.2 枪声定位系统算法原理与推导
        3.2.1 基于正棱锥型麦克风阵列的定向算法
        3.2.2 基于平面麦克风阵列的定向算法
        3.2.3 基于数据融合的双阵列定距算法
        3.2.4 基于时间节点的双阵列定距算法
        3.2.5 基于时间节点的单阵列定距算法
        3.2.6 基于时间节点的双基阵弹丸信息估计算法
    3.3 本章小结
第四章 弹丸激波与膛口波的识别及时延估计
    4.1 弹丸激波与膛口波的主要特征参数
    4.2 弹丸激波与膛口波的检测识别
        4.2.1 弹丸激波与膛口波的检测
        4.2.2 弹丸激波与膛口波的识别方法
        4.2.3 弹丸激波的识别
        4.2.4 膛口波的识别
    4.3 弹丸激波与膛口波信号的时延估计
    4.4 本章小结
第五章 定位算法的仿真与优化
    5.1 定向算法的仿真与优化
        5.1.1 基于正棱锥型麦克风阵列的定向算法仿真与优化
        5.1.2 基于平面四元麦克风阵列定向算法仿真与优化
    5.2 定距算法的仿真与优化
        5.2.1 双基阵融合定距算法的仿真与优化
        5.2.2 基于膛口波和弹丸激波的单阵列定距算法仿真与优化
        5.2.3 基于膛口波的双阵列定距算法仿真与优化
    5.3 基于弹丸激波的双阵列弹丸信息估计算法仿真与优化
    5.4 本章小结
第六章 定位系统工作流程与模块化设计
    6.1 算法选择与阵列布设
        6.1.1 算法选择
        6.1.2 阵列布设
    6.2 定位系统工作流程
        6.2.1 系统工作流程
        6.2.2 系统流程图
    6.3 定位系统框架搭建与模块化设计
        6.3.1 定位系统框架搭建
        6.3.2 硬件模块化设计
    6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 发表的学术论文目录



本文编号：3658503