【技术实现步骤摘要】
基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法及系统
本专利技术属于差分麦克风阵列和声学外弹道识别
，特别涉及一种基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法及系统。
技术介绍
在进行射击训练时，射击精准度是衡量受试人员射击水平的主要因素之一，在武器性能评估时，立靶密集度是评估武器性能的重要指标，因此快速而准确的弹着点定位对于提高射击训练和武器性能测试的效率具有重大意义。人工报靶方式无法实时报靶，并存在一定危险性，极大的限制了射击训练的效率，因此近年来弹着点自动定位技术的研究受到了越来越高的重视。现有的自动报靶系统根据技术实现原理包括电极埋入方式、光电传感方式、图象识别方式和声学定位方式等，其中声学定位装置以其结构简单、体积小、成本低、架设方便，安全性能好并且不受视线或能见度的影响等优点，被广泛应用于自动报靶系统中。传统的声学弹着点定位方法利用激波到达时间差法列出非线性方程组，通过迭代法解得弹着点坐标和其他弹道参数。弹道激波是压力波，其传播速度会随传播距离增大而衰减，然而现有的斜入射弹着点检测方法认为弹道激波以环境声速匀速传播，...
【技术保护点】
1.一种基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n步骤1，在靶面下方布设差分麦克风阵列，并获取弹道激波到达不同麦克风的时间差；/n步骤2，构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组；所述弹道参数包括弹着点坐标；/n步骤3，解算所述非线性方程组，获得弹着点坐标。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在靶面下方布设差分麦克风阵列，并获取弹道激波到达不同麦克风的时间差；
步骤2，构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组；所述弹道参数包括弹着点坐标；
步骤3，解算所述非线性方程组，获得弹着点坐标。
2.根据权利要求1所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤1中所述差分麦克风阵列为立体七点阵或立式双三角阵。
3.根据权利要求1或2所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤1所述获取弹道激波到达不同麦克风的时间差，具体过程包括：
步骤1-1，进行射击训练时开启录音，得到弹道激波到达不同麦克风的时刻：
TOA＝[TOA1,TOA2,…,TOAN]T
式中，TOAk表示弹道激波到达第k个麦克风的时刻，N为麦克风的总数；
步骤1-2，对步骤1-1中的时刻进行两两做差，得到弹道激波的波达时间差，计算公式为：
式中，TDOA为弹道激波的波达时间差向量，矩阵的列数为N，行数为N*(N-1)/2。
4.根据权利要求3所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤2所述构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组，具体过程包括：
步骤2-1，利用弹着点坐标、麦克风坐标和入射角表示每个麦克风到弹道线的距离dk：
式中，(xp,yp)为弹着点坐标，(xk,yk,zk)为第k个麦克风的坐标，α为水平入射角，β为俯仰入射角；
步骤2-2，利用两个麦克风坐标和入射角表示两个麦克风对应的激波分离点的距离Δl：
Δl＝(xi-xj)sinαcosβ+(yi-yj)sinβ-(zi-zj)cosαcosβ
式中，(xi,yi,zi),(xj,yj,zj)分别为两麦克风的坐标，i,j＝1,2,…,N；
步骤2-3，利用弹道线到麦克风的距离表示弹道激波传播到每个麦克风的平均速度c：
其中，
式中，k为与弹丸形状有关的速度衰减因子，c0为环境声速，D为弹道激波传播的距离；
步骤2-4，利用所述麦克风到弹道线的距离、两个麦克风对应的激波分离点的距离以及弹道激波传播到每个麦克风的平均速度表示两个麦克风的波达时间差，则构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组为：
式中，TDOA(i,j)为第i个麦克风与第j个麦克风的波达时间差，v为弹丸速度。
5.根据权利要求4所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤3所述解算所述非线性方程组，获得弹着点坐标，具体包括：
步骤3-1，随机设置多组[xp,yp,α,β,v]作为迭代的起始点；
步骤3-2，分别从不同的起始点出发，利用迭代法求解非线性方程组，舍弃不收敛以及收敛值中弹着点位置与靶面中心之间的距离超过预设阈值的点；
步骤3-3、将各组收敛值对应的波达时间差与真实波达时间差做差并求二范数，将范数最小的一组收敛值作为非线性方程组的解，即得到弹着点坐标、入射...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵兆，冯起，许志勇，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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