兵器实验场炮弹爆炸点被动声定位系统的技术研究及误差分析

文中设计了一种六元十字阵被动声定位系统，该系统可以实现对空中及地面目标的被动声定位。讨论了阵列元间距、时间测量精度等因素对定位性能的影响，并进行了仿真。仿真结果表明．该系统消除了目标方位变化对测距和测向精度的影响，具有较好的测距和测向能力。     

弹丸落点被动声定位方法

为提高目前炮兵定位以及靶场试验弹丸落点检查精度,提出一种基于五元十字阵的双基阵定位模型.分析五元十字阵中测距、阵元间距对定位精度的影响,介绍利用声传感器阵列的被动声定位方法,利用三角交会法对目标进行定位并仿真分析.仿真结果表明:基于五元十字阵的双基阵比单基阵的测距相对误差小,能够有效提高定位精度,具有较好的工程应用价值.     

地波探测炮弹落炸点坐标研究

根据目前炮兵声测系统存在定位精度低且比较笨重等突出问题，提出了一种利用声传感器阵测量时延定位的新系统，以适应作战需求。着重建立了测量时延的五元阵模型，并与传统的四元十字阵模型进行了比较，分析比较了两种模型的定位精度，及采用五元阵定位的精度优势，五元立体阵定向性能优于四元十字阵，克服了四元十字阵由方位角不确定度引起的系统误差。所设计的定位模型定位精度高，满足了定位精度的要求。     

基于相关峰插值的五元十字阵被动声定位算法

针对基于传统时延估计方法的被动声定位算法精度提高受时延估计精度限制的问题,提出基于相关峰插值方法的被动声定位算法。该算法能改善 FFT变换带来的栅栏效应,根据声音信号的传播特性对信号低频频谱进行细化从而提高时延估计精度。通过计算机仿真和外场实验对比分析了基于互相关方法和基于FICP方法的被动声定位算法在五元十字阵系统中的定位精度。结果表明,基于 FICP 方法的被动声定位算法能够较好地对声源目标进行定位,且算法定位精度优于基于互相关方法的定位算法,具有较强的实际应用性。     

三点法被动定位误差分析及修正

三点定位法是被动测距的经典方法,但在短基线阵条件下,实际测量的结果往往不理想。为了分析各种误差对测距的影响并提高测距精度,通过理论分析和计算机仿真研究了相同假设条件下基阵孔径、目标方位、安装误差和平台摇摆对三点法测距精度的影响,并讨论了后两者产生误差的补偿和修正方法。研究结果表明:在时延估计精度不变时,基阵的有效孔径与测距精度成反比的关系;欲将30°≤θ≤150°扇面测距误差控制在10%以下,要求时延测量精度控制在微秒量级;中心阵元安装误差对不同方向目标测距精度的影响亦不相同。误差的补偿和修正方法能提高三点法被动定位的测距精度。     

利用圆柱阵的空中目标测距算法研究

为提高三维空间目标的测距精度,提出利用圆柱阵的近似时延测距算法.首先根据圆柱阵中部分阵元具有不同时延表达式的特点,推导出空间目标的测距公式;然后在测向结果的基础上,仿真分析该算法的测距性能;最后利用外场实验对算法的性能进行验证.仿真及实验结果表明:利用圆柱阵的近似时延测距算法对距离估计的相对误差随信噪比增大快速下降,在...     

舰艇声纳多阵联合被动测距技术研究

为提高舰艇平台对目标的被动测距能力,研究了基于一体化声纳系统的多阵联合被动测距信号处理框架,提出了双基阵联合被动测距方法,包括基于声场干涉条纹的被动测距方法和几何被动测距方法。比较了两种方法的测距精度。在此基础上,重点对基于声场干涉条纹的被动测距方法的测距精度作了仿真研究,分析了目标方位估计误差、目标航向角和阵间距对测距精度的影响,并考虑了双基阵数据质量的差别。仿真结果表明,基于声场干涉条纹的双阵被动测距方法稳健性好,并有较高的测距精度,在仿真条件下测距精度均不大于10%.     

被动声方位估计中消除有效声速影响的方法

基于声传播的平面波模型,采用向量分析方法导出了十字阵和正四面体阵的测向公式,分析了两者在有效声速变化条件下不同的定位性能;结果表明,对正四面体阵,采用合适的算式,可在方位估计中避开有效声速的影响     

五元空间阵声被动定位算法及性能分析

针对四元阵存在定向精度与方位角有关和定距精度差的问题,提出了五元空间探测基阵的定位模型,即在高低四元阵的基础上,在中间增加一个阵元．根据被动声定位原理推导了定位算法,分析了阵列尺寸、时延估计误差、俯仰角和距离对定位精度的影响．仿真结果表明,该基阵具有良好的定位效果．     

立体五元十字阵定位算法与精度分析

为提高立体阵中俯仰角的定向精度,对立体五元十字阵的基本定位算法进行了推导。以往文献中常用正弦值来计算俯仰角大小,但这种方法不能同时反映2个结构尺寸参数对俯仰角精度的影响。针对这一情况,在俯仰角的计算上采用正切值。经过与传统平面五元十字阵的定向精度进行比较,发现用正切值来表示俯仰角,不但能更加精确地描述影响俯仰角精度的各种因素,同时此法表示的俯仰角在精度上也较正弦值表示法高。立体五元十字阵的定向性能较好,具有较好的工程应用价值。     

无线传感器网络中四元无线声阵列节点选择及目标定位算法

低成本、小型化的无线声传感器网络（WASN）的每个节点只配备一个麦克风而非麦克风阵列,针对随机抛撒的WASN区域外声源目标定位问题,依据声压衰减模型和几何定位机制,提出了四节点无线声阵列声源定位算法。在此基础上分析了声音衰减系数和阵列形状对定位精度的影响,进而选择以Y型阵列作为感知模型,当Y型阵列的中轴线与目标声源的夹角为60°～100°时,定位误差小于1 m. 依据仿真结果提出节点选择算法并进行了Y型阵列目标定位实验,结果表明,Y型无线声传感器阵列满足对无线传感器网络（WSN）抛撒区域外50 m处目标的预警需求。低成本、小型化的无线声传感器网络（WASN）的每个节点只配备一个麦克风而非麦克风阵列,针对随机抛撒的WASN区域外声源目标定位问题,依据声压衰减模型和几何定位机制,提出了四节点无线声阵列声源定位算法。在此基础上分析了声音衰减系数和阵列形状对定位精度的影响,进而选择以Y型阵列作为感知模型,当Y型阵列的中轴线与目标声源的夹角为60°～100°时,定位误差小于1 m. 依据仿真结果提出节点选择算法并进行了Y型阵列目标定位实验,结果表明,Y型无线声传感器阵列满足对无线传感器网络（WSN）抛撒区域外50 m处目标的预警需求。     

基于时延的被动声探测阵列综合仿真比较

智能雷弹通过对空中目标噪声信号的探测处理来得到目标方位，传声器阵列是雷弹声探测的工具，它的形式直接影响到定位的算法和精度。现有的阵形主要为平面四元阵、立体四元阵和立体五元阵，文中在分析了影响定位精度的几种因素后，在综合考虑误差影响的情况下对阵形进行了仿真对比，结果表明立体阵相比平面阵在俯仰角估计精度上有较大提高，受安装和有效风速影响小，性能优于平面阵。     

三维运动声阵列对双点声源角跟踪指向性能研究

为了研究三维运动声阵列对真实目标在双点声源干扰下的二维角跟踪指向问题,分析了多点声源干扰的基本原理,建立了运动声阵列在双点声源下的角度跟踪指向性能数学模型;根据干扰目标与跟踪目标的声信号特性差异,分析了运动声阵列抗点声源干扰时的角度跟踪性能,得到了运动声阵列角度跟踪指向与干扰因素之间的关系;基于等功率双点声源辐射的假设下,建立了运动声阵列抗点声源干扰的角度跟踪指向评价指标,为进一步研究运动声阵列对多源声目标跟踪理论奠定了基础。     

一种声矢量阵最小方差无畸变方位估计算法

针对声矢量阵最小方差无畸变（AVAMVDR）算法,综合考虑角度分辨与单边指向特性,提出一种改进的AVAMVDR（IAVAMVDR）方位估计算法。从空间功率与子空间分解两方面分析了传统AVAMVDR算法特性;利用解析振速与声压-振速抑制各向同性噪声能力,介绍两种协方差矩阵构造方法,并在此基础上实现目标方位估计。理论分析表明, IAVAMVDR算法有效减小了信号子空间影响,使得主瓣更窄、旁瓣更低,并具有一定的抗左右舷模糊能力;仿真与实测数据均证明了该算法的有效性。     

反直升机雷弹声探测系统设计

反直升机雷弹声探测系统,文中对声探测阵列的结构进行了优化,论证、计算,并确定出合适的孔径范围,设计了能够实现定距误差小于１０％和识别率大于９５％所采用的硬件结构,并对硬件的工作原理,时序进行了分析,完成了目标定位和识别的系统软件流程图,利用该系统的雷弹可实现对直升一位攻击。     

弹载声阵列原理及定位算法

为研究声阵列有关理论,解决弹载声阵列定位问题,分析了声阵列定位的本质原理,研究了声阵列定向和定距原理,推导了定距和定向之间的关系,为弹载阵列阵型选择提供了理论依据.指出了声阵列不能精确定距的根本原因,给出了弹栽声阵列阵型设计理论,提出了运动声阵列三角定位法.得到了声阵列定距精度与定向精度之间的定性关系.结果表明,平面四方形阵列适合弹载,运动声阵列三角定位法是有效的.