【摘 要】
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在新型武器的研发测试中,弹丸爆炸时炸点位置测试的精准度是衡量武器装备性能的重要指标。目前,军事靶场中进行弹丸炸点位置测试时常采用光电探测、高速摄像或雷达探测等方法,但这些方法存在系统复杂、探测范围受限及成本过高等缺点,并且系统自身容易受到光照和电磁波等环境干扰。同时弹丸爆炸位置具有很强的不确定性和随机性,加剧了弹丸爆炸位置测试的困难程度。因此,本文提出了一种基于多声阵列的弹丸炸点空间位置测试方法,
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在新型武器的研发测试中,弹丸爆炸时炸点位置测试的精准度是衡量武器装备性能的重要指标。目前,军事靶场中进行弹丸炸点位置测试时常采用光电探测、高速摄像或雷达探测等方法,但这些方法存在系统复杂、探测范围受限及成本过高等缺点,并且系统自身容易受到光照和电磁波等环境干扰。同时弹丸爆炸位置具有很强的不确定性和随机性,加剧了弹丸爆炸位置测试的困难程度。因此,本文提出了一种基于多声阵列的弹丸炸点空间位置测试方法,为指定区域内的弹丸炸点位置测试提供一种较为准确的测试方法。为了有效解决弹丸炸点位置散布范围大、战场环境复杂和时延提取精度低的问题,本文从提高时延精度的角度提出一种基于多声阵列融合的弹丸炸点空间位置测试方法。首先,根据声阵列定位原理建立了以五元立体阵为单个声基阵,多个声基阵融合的炸点位置解析模型,结合误差理论函数建立影响炸点位置测试误差的理论模型,分别对炸点位置在不同影响因素下的分布进行仿真分析。其次,研究了复杂环境中弹丸炸点信号特征,采用小波包变换对不同测试环境中的爆炸声源信号去噪,通过分析去噪信号发现复杂环境中的炸点信号难以被识别;针对炸点信号难识别的情况,依次从时域、频域、时频域三个维度对炸点信号进行特征提取,对炸点信号进行全面的描述;为了减小特征冗余和加快算法处理速度,分别采用箱线图和主成分分析法对炸点信号进行特征降维,在保证炸点信号特征完整的情况下,保留最少的特征维数构造出描述炸点信号的最佳特征组合。最后,根据炸点信号的最佳特征组合,采用基于模糊多分类器融合的炸点信号识别算法对复杂环境中的炸点信号识别并提取炸点时刻值;针对炸点时刻值准确性的验证,根据多声阵列的空间结构和声波传播规律,研究了一种基于时空约束的时延值判定方法,对时刻值的二次判定提高了时延获取精度;根据时延值计算出单声基阵炸点位置信息,在此基础上采用多声基阵融合算法即可解得最终的炸点位置。根据所建立的弹丸炸点位置解析模型搭建实验平台,获取到各个声传感器采集的炸点信号,并通过实验测试与给定的真实爆炸位置信息进行了对比分析。结果表明,本文最终选定的立体五元阵的测向误差在1°范围之内和三声基阵融合的炸点位置误差在0.5m以下,可以满足测试要求。同时基于模糊多分类器融合的炸点信号识别算法能够提高复杂环境中炸点信号识别精度,多声基阵融合算法可以提高炸点位置测试精度,验证了本文所建立弹丸炸点位置测试方法的可行性和准确性。
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