一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统及方法。本发明专利技术采用一个或多个网络单元通过无线通信连接中继节点，中继节点通过无线通信连接远程监控交互终端，每一个网络单元包括一个汇聚节点和三个以上传感器节点，通过多跳传输的方式实现信息传输；通过爆压信息根据节点定位计算方法计算得到爆心的位置；本发明专利技术兼顾了算法的鲁棒性和容错性，能够降低不准确信号带来的误差，抵御外界环境的干扰；传感器节点只承担着自身定位和信号采集和发送的低复杂度的任务，以降低能耗，延长整个网络的生命周期；汇聚节点高功率发送至远程监控交互终端，求取爆心的准确位置，达到节点算力和供能的合理匹配，精度和耗能的互相平衡。

A measurement system and method for determining the position of warhead explosion center by wireless sensor network

【技术实现步骤摘要】
一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统及方法
本专利技术涉及爆炸爆心的一种定位技术，具体涉及一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统及其测量方法。
技术介绍
基于智能网络毁伤战斗部平台，对目标的毁伤评估信息的提取和分析是后续决策的前提。对战斗部的爆心位置的精确测算和战斗部起爆姿态的获取，可以得到爆轰威力场的分布与传播特性，结合目标的位置信息，完成对目标毁伤情况的评估。目前，在火炸药动态爆炸试验爆心方位角及爆心位置的测量中，主要使用光测法和到达时间差法(TDOA)，光测法是利用拍摄爆炸试验过程的高速摄影计算爆炸位置，该方法受环境光强影响较大，光线不足时须降低采样频率，可能会错失时机；DTOA距离测量技术有一个重大缺陷是由于时间差太小导致距离计算误差较大，尤其是在一些短距离测量应用中。此外，上述方法的应用环境局限于试验条件下，无法运用于实战环境中。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足与缺陷，本专利技术提出了一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统及其测量方法。本专利技术的一个目的在于提出一种无线传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：远程监控交互终端、中继节点和网络单元；其中，一个或多个网络单元通过无线通信连接中继节点；中继节点通过无线通信连接远程监控交互终端；每一个网络单元包括一个汇聚节点和三个以上传感器节点，所述传感器节点与其相对应的汇聚节点之间通过设定的路由协议连接；在战斗部发射前，传感器节点和汇聚节点上电，均处于低功耗模式，仅具有监测能力，并开始倒计时；所有汇聚节点和传感器节点安装在独立的舱段内，舱段通过连接件搭载在战斗部上，连接件电学连接至战斗部的控制器；到达目标空域上方时，由战斗部的控制器发出控制信号控制连接件断裂，舱段脱离战斗部，...

【技术特征摘要】
1.一种无线传感网络确定战斗部爆心位置的测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：远程监控交互终端、中继节点和网络单元；其中，一个或多个网络单元通过无线通信连接中继节点；中继节点通过无线通信连接远程监控交互终端；每一个网络单元包括一个汇聚节点和三个以上传感器节点，所述传感器节点与其相对应的汇聚节点之间通过设定的路由协议连接；在战斗部发射前，传感器节点和汇聚节点上电，均处于低功耗模式，仅具有监测能力，并开始倒计时；所有汇聚节点和传感器节点安装在独立的舱段内，舱段通过连接件搭载在战斗部上，连接件电学连接至战斗部的控制器；到达目标空域上方时，由战斗部的控制器发出控制信号控制连接件断裂，舱段脱离战斗部，随后舱段破裂，抛洒出传感器节点和汇聚节点至目标区域；到达设定时间后，传感器节点按照路由协议建立与其相对应的汇聚节点的连接；每一个传感器节点获取本节点的位置信息；战斗部毁伤作用开始，传感器节点感知爆炸超压信息，并将自身位置信息和爆炸超压信息无线传输至汇聚节点；汇聚节点通过中继节点将传感器节点的位置信息及相应的爆炸超压信息无线传输至远程监控交互终端，从而通过多跳传输的方式实现从传感器节点至远程监控交互终端的信息传输；远程监控交互终端通过爆炸超压信息，得到相应的传感器节点与爆心的距离，并根据三个以上的传感器节点与爆心的距离和相应的传感器节点的位置信息，通过节点定位计算方法计算得到爆心的位置。


2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述舱段包括：上端板、侧壁、下端板、内支撑、外支撑、推板、中心药管、延时起爆电路和电雷管；其中，侧壁为圆筒形，在侧壁的上下两端分别安装上端板和下端板，上端板和下端板分别具有外螺纹，与侧壁的内螺纹连接，起密闭作用；舱段内具有形状为圆柱体的空腔，侧壁的外壁与战斗部的外壁形状一致；中心药管位于舱段内的中心轴上，中心药管包括共轴且连接为一体的轴部药管和底部药管，轴部药管位于底部药管上，底部药管的直径大于轴部药管；推板为圆环形，套在轴部药管的底部，下表面抵在底部药管的上表面，推板的下表面与下端板之间形成爆炸膨胀空间；延时起爆电路和电雷管位于中心药管的底部空腔内，延时起爆电路连接至电雷管，电雷管连接至中心药管；在舱段内且位于推板上沿与中心轴平行的方向设置多个传感器节点和汇聚节点，关于中心轴呈中心对称分布，形成圆环形；推板的内径小于底部药管且大于轴部药管，外径大于传感器节点和汇聚节点形成的圆环的直径且小于侧壁的内径；在传感器节点和汇聚节点形成的圆环内的空腔填充内支撑，在传感器节点和汇聚节点形成的圆环外与内侧壁之间填充外支撑；舱段安装在战斗部的尾部，与战斗部之间通过连接件连接，舱段的中心轴与战斗部的弹轴重合；延时起爆电路电学连接至战斗部的控制器。


3.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述传感器节点包括压力传感器、模数转换单元、GPS定位单元、微控制器、通信单元和传感器节点供电单元；其中，压力传感器、模数转换单元、GPS定位单元、微控制器和通信单元分别连接至传感器节点供电单元；压力传感器连接至模数转换单元，模数转换单元和GPS定位单元连接至微控制器；微控制器连接至通信单元；GPS定位单元获取本传感器节点的准确位置信息，由模数转换单元转换为数字信号，传输至微控制器；压力传感器采集爆点的爆压信息，传输至微控制器；微控制器将位置信息和爆压信息通过通信单元无线传输至汇聚节点；在发射前，微控制器的内部时钟定时器倒计时，传感器节点上电，处于低功耗模式，压力传感器监测爆压信息，即传感器节点供电单元为压力传感器、模数转换单元、GPS定位单元、微控制器和通信单元供电，但通信单元不工作；发射后当战斗部到达目标区域上空时抛洒出传感器节点，达到设定时间后，微控制器控制通信单元开始工作。


4.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述汇聚节点包括控制单元、高功率无线收发装置和汇聚节点供电单元；其中，控制单元和高功率无线收发装置连接至汇聚节点供电单元；控制单元连接至高功率无线收发装置；高功率无线收发装置接收传感器节点的信息，并传输至控制单元；控制单元汇总传感器节点发来的数据信息，完成数据存储，并通过高功率无线收发装置将数据远程广播；在发射前，控制单元的内部时钟定时器倒计时，汇聚节点上电，处于低功耗模式，高功率无线收发装置等待控制器控制信号启动；即汇聚节点供电单元为控制单元和高功率无线收发装置供电，但高功率无线收发装置不工作；发射后当战斗部到达目标区域上空时抛洒出汇聚节点，控制单元的内部时钟定时器到达设定时间后，控制单元控制高功率无线收发装置，高功率无线收发装置开始工作。


5.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述继节点采用移动通信网络、...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄文忠，吉童安，付胜华，汪金奎，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11