CN112162239B - 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法 - Google Patents

一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112162239B
CN112162239B CN202010958531.7A CN202010958531A CN112162239B CN 112162239 B CN112162239 B CN 112162239B CN 202010958531 A CN202010958531 A CN 202010958531A CN 112162239 B CN112162239 B CN 112162239B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
impact point
shock wave
sensors
supersonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010958531.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112162239A (zh
Inventor
罗建
王慧刚
聂宜召
张海涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202010958531.7A priority Critical patent/CN112162239B/zh
Publication of CN112162239A publication Critical patent/CN112162239A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112162239B publication Critical patent/CN112162239B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法，应用于小型固定靶位的弹着点定位。当超音速弹丸在经过靶面时，会产生激波，在靶面下方布放压力传感器捕获激波信号，并取第一次激波信号到达每个传感器的时间。然后根据激波信号到达水平门型阵列各个传感器的时间不同，进行弹丸激波视速度的测定和弹着点定位。这种声学激波定位方式结构简单、精度较高、机动性强便于安装和拆卸、安全性强、适用于小型固定靶位，如人形胸环靶的弹着点定位。

Description

一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法
技术领域
本发明属于信号处理领域，具体涉及一种弹着点定位方法。
背景技术
射击精度是衡量弹道武器射击性能的一个重要指标，所以对弹着点位置实时、准确的测算就非常重要。
目前研究的弹着点定位系统主要利用激光的发射和接收装置、摄像头装置以及传感器阵列进行弹着点定位。这些定位系统是将测量装置安装在靶面上或者接近弹丸飞行的路径上。当靶面体积较小时，测量装置很容易被弹丸击中而造成损坏，而且利用摄像装置进行弹着点定位受环境影响较大，不能全天候工作，成本较高。所以，对于胸环靶此类的小靶面进行弹着点定位的一般方法是将靶纸贴在靶面上，等射击完成后，由人工目视对弹着点进行读取。人工目视测量的方法存在着弹着点定位精度差、时效性差等缺点，而且也存在一定的安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法，应用于小型固定靶位的弹着点定位。当超音速弹丸在经过靶面时，会产生激波，在靶面下方布放压力传感器捕获激波信号，并取第一次激波信号到达每个传感器的时间。然后根据激波信号到达水平门型阵列各个传感器的时间不同，进行超音速弹丸激波视速度的测定和弹着点定位。这种声学激波定位方式结构简单、精度较高、机动性强便于安装和拆卸、安全性强、适用于小型固定靶位，如人形胸环靶的弹着点定位。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1：构建水平门型传感器阵列；
使用A～G共7个相同的传感器；在固定靶位的下方水平等间距布放5个传感器A～E，且传感器C位于固定靶位竖向中轴线与水平线的交点处，构成一个水平线型五点线阵；设定传感器间距AB＝BC＝CD＝DE＝a；
将传感器F布放在水平面内与水平线型五点线阵垂直并过传感器A的直线上靠近射击者一侧，将传感器G布放在水平面内与水平线型五点线阵垂直并过传感器E的直线上靠近射击者一侧；设定AF＝EG＝L；
步骤2：假设当超音速弹丸击中固定靶位后，超音速弹丸激波到达传感器A和F的时间差为t1，对应需求解的超音速弹丸速度1为v1，对应需求解的超音速弹丸激波视速度1为vh1；超音速弹丸激波到达传感器E和G的时间差为t2，对应需求解的超音速弹丸速度2为v2，对应需求解的超音速弹丸激波视速度2为vh2；
根据下面式(1)到式(4)求解得到超音速弹丸激波视速度vh：
vh＝m1·vh1+m2·vh2 (4)
式中c为声速，m1、m2为不同的加权系数；
步骤3：弹着点定位解算，分为如下三种情况；
情况1：假设在传感器B、C、D三者中传感器B先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器A、B、C组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器B所在点为原点，传感器A到传感器C方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系B-xy；
以传感器B为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器A和B的时间差为tAB，超音速弹丸激波到达传感器C和B的时间差为tCB，则根据下面式(5)到式(9)求解得到弹着点p1在直角平面坐标系B-xy的位置坐标(x1，y1)：
式中，R1为弹着点p1到原点B的距离；
情况2：假设在传感器B、C、D三者中传感器C先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器B、C、D组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器C所在点为原点，传感器B到传感器D方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系C-xy；
以传感器C为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器B和C的时间差为tBC，超音速弹丸激波到达传感器D和C的时间差为tDC，则根据下面式(10)到式(14)求解得到弹着点p2在直角平面坐标系C-xy的位置坐标(x2，y2)：
式中，R2为弹着点p2到原点C的距离；
情况3：假设在传感器B、C、D三者中传感器D先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器C、D、E组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器D所在点为原点，传感器C到传感器E方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系D-xy；
以传感器D为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器C和D的时间差为tCD，超音速弹丸激波到达传感器E和D的时间差为tED，则根据下面式(15)到式(19)求解得到弹着点p3在直角平面坐标系的D-xy的位置坐标(x3，y3)：
式中，R3为弹着点p3到原点D的距离；
步骤4：计算步骤3得到的弹着点坐标在固定靶位的实际位置。
优选地，所述加权系数m1、m2取值在0.4到0.6之间。
优选地，所述传感器为压电式传感器。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的水平门型传感器阵列一方面可以实现对超音速弹丸的激波视速度进行定点测速；同时可以对弹着点进行准确的定位解算，并能根据弹着点的不同位置情况选择采用不同的阵元组进行弹着点定位，提高了定位的精度。
2、本发明的水平门型传感器阵列结构简单，功能齐全，成本较低。采用水平门型传感器阵列进行弹着点定位不受超音速弹丸型号、射击场地和环境的影响，对于固定的小型靶位，如人形胸环靶非常适用。
附图说明
图1为本发明方法的水平门型传感器阵列弹着点定位示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本实施例的水平门型阵列中A～G均为传感器。水平门型阵列要求在固定靶位的下方水平等间距布放5个传感器A～E，且C位于固定靶位中轴线与水平线的交点处，构成一个水平线型五点阵。然后将另外两个传感器F、G分别等间距布放在与五点线阵两端垂直的直线上，使得与五点线型阵构成一个“门”字型。其中BD传感器间距为2a，AE传感器间距为4a，AF与EG均垂直于AE且AF＝EG＝L，传感器A、F与传感器E、G用来测量超音速弹丸激波视速度，A～E用来进行弹着点定位测算。
基于水平门型阵列的超音速弹丸激波视速度的测定方法是通过超音速弹丸激波到达不同传感器的时间不同，利用时间差信息进行解算。根据传感器A、F接收到超音速弹丸激波的时间差可求解一个超音速弹丸激波视速度；同理传感器E、G也可求解一个超音速弹丸激波视速度。最后根据弹着点的位置选取合适的加权系数(0.4～0.6)求解出准确的超音速弹丸激波视速度。
基于水平门型阵列的弹着点坐标解算对于激波视速度已知的情况，将水平方向上的五个传感器分为(A、B、C)、(B、C、D)、(C、D、E)三组阵元，根据超音速弹丸激波信号最先到达某一传感器的时间，选择以其为中心的一组阵元进行弹着点解算。
如图1所示，一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法，包括以下步骤：
步骤1：构建水平门型传感器阵列；
使用A～G共7个相同的传感器；在固定靶位的下方水平等间距布放5个传感器A～E，且传感器C位于固定靶位竖向中轴线与水平线的交点处，构成一个水平线型五点线阵；设定传感器间距AB＝BC＝CD＝DE＝a；
将传感器F布放在水平面内与水平线型五点线阵垂直并过传感器A的直线上靠近射击者一侧，将传感器G布放在水平面内与水平线型五点线阵垂直并过传感器E的直线上靠近射击者一侧；设定AF＝EG＝L；
步骤2：假设当超音速弹丸击中固定靶位后，超音速弹丸激波到达传感器A和F的时间差为t1，对应需求解的超音速弹丸速度1为v1，对应需求解的超音速弹丸激波视速度1为vh1；超音速弹丸激波到达传感器E和G的时间差为t2，对应需求解的超音速弹丸速度2为v2，对应需求解的超音速弹丸激波视速度2为vh2；
根据下面式(1)到式(4)求解得到超音速弹丸激波视速度vh：
vh＝m1·vh1+m2·vh2 (4)
式中c为声速，m1、m2为不同的加权系数；
步骤3：弹着点定位解算，分为如下三种情况；
情况1：假设在传感器B、C、D三者中传感器B先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器A、B、C组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器B所在点为原点，传感器A到传感器C方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系B-xy；
以传感器B为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器A和B的时间差为tAB，超音速弹丸激波到达传感器C和B的时间差为tCB，则根据下面式(5)到式(9)求解得到弹着点p1在直角平面坐标系B-xy的位置坐标(x1，y1)：
式中，R1为弹着点p1到原点B的距离；
情况2：假设在传感器B、C、D三者中传感器C先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器B、C、D组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器C所在点为原点，传感器B到传感器D方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系C-xy；
以传感器C为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器B和C的时间差为tBC，超音速弹丸激波到达传感器D和C的时间差为tDC，则根据下面式(10)到式(14)求解得到弹着点p2在直角平面坐标系C-xy的位置坐标(x2，y2)：
式中，R2为弹着点p2到原点C的距离；
情况3：假设在传感器B、C、D三者中传感器D先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器C、D、E组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器D所在点为原点，传感器C到传感器E方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系D-xy；
以传感器D为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器C和D的时间差为tCD，弹丸激波到达传感器E和D的时间差为tED，则根据下面式(15)到式(19)求解得到弹着点p3在直角平面坐标系的D-xy的位置坐标(x3，y3)：
式中，R3为弹着点p3到原点D的距离；
步骤4：计算步骤3得到的弹着点坐标在固定靶位的实际位置。
优选地，所述加权系数m1、m2取值在0.4到0.6之间。
优选地，所述传感器为压电式传感器。

Claims (3)

1.一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建水平门型传感器阵列；
使用A～G共7个相同的传感器；在固定靶位的下方水平等间距布放5个传感器A～E，且传感器C位于固定靶位竖向中轴线与水平线的交点处，构成一个水平线型五点线阵；设定传感器间距AB＝BC＝CD＝DE＝a；
将传感器F布放在水平面内与水平线型五点线阵垂直并过传感器A的直线上靠近射击者一侧，将传感器G布放在水平面内与水平线型五点线阵垂直并过传感器E的直线上靠近射击者一侧；设定AF＝EG＝L；
步骤2：假设当超音速弹丸击中固定靶位后，超音速弹丸激波到达传感器A和F的时间差为t1，对应需求解的超音速弹丸速度1为v1，对应需求解的超音速弹丸激波视速度1为vh1；超音速弹丸激波到达传感器E和G的时间差为t2，对应需求解的超音速弹丸速度2为v2，对应需求解的超音速弹丸激波视速度2为vh2；
根据下面式(1)到式(4)求解得到超音速弹丸激波视速度vh：
vh＝m1·vh1+m2·vh2 (4)
式中c为声速，m1、m2为不同的加权系数；
步骤3：弹着点定位解算，分为如下三种情况；
情况1：假设在传感器B、C、D三者中传感器B先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器A、B、C组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器B所在点为原点，传感器A到传感器C方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系B-xy；
以传感器B为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器A和B的时间差为tAB，超音速弹丸激波到达传感器C和B的时间差为tCB，则根据下面式(5)到式(9)求解得到弹着点p1在直角平面坐标系B-xy的位置坐标(x1，y1)：
式中，R1为弹着点p1到原点B的距离；
情况2：假设在传感器B、C、D三者中传感器C先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器B、C、D组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器C所在点为原点，传感器B到传感器D方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系C-xy；
以传感器C为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器B和C的时间差为tBC，超音速弹丸激波到达传感器D和C的时间差为tDC，则根据下面式(10)到式(14)求解得到弹着点p2在直角平面坐标系C-xy的位置坐标(x2，y2)：
式中，R2为弹着点p2到原点C的距离；
情况3：假设在传感器B、C、D三者中传感器D先接收到超音速弹丸激波，则选择传感器C、D、E组成的三点阵进行弹着点解算；以传感器D所在点为原点，传感器C到传感器E方向为x轴正方形，竖直向上方向y轴正方形，建立直角平面坐标系D-xy；
以传感器D为参考中心，设超音速弹丸激波到达传感器C和D的时间差为tCD，超音速弹丸激波到达传感器E和D的时间差为tED，则根据下面式(15)到式(19)求解得到弹着点p3在直角平面坐标系的D-xy的位置坐标(x3，y3)：
式中，R3为弹着点p3到原点D的距离；
步骤4：计算步骤3得到的弹着点坐标在固定靶位的实际位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法，其特征在于，所述加权系数m1、m2取值在0.4到0.6之间。
3.根据权利要求1所述的一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法，其特征在于，所述传感器为压电式传感器。
CN202010958531.7A 2020-09-14 2020-09-14 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法 Active CN112162239B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010958531.7A CN112162239B (zh) 2020-09-14 2020-09-14 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010958531.7A CN112162239B (zh) 2020-09-14 2020-09-14 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112162239A CN112162239A (zh) 2021-01-01
CN112162239B true CN112162239B (zh) 2023-12-22

Family

ID=73858478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010958531.7A Active CN112162239B (zh) 2020-09-14 2020-09-14 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112162239B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112857224B (zh) * 2021-01-20 2022-08-30 中北大学 一种ccd线阵相机交汇连发弹丸坐标快速处理方法
CN115031585B (zh) * 2022-05-30 2024-04-05 南京理工大学 一种双阵列声学立靶斜入射弹着点定位方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104990460A (zh) * 2015-05-22 2015-10-21 秦子刚 曲线分布式激波弹丸定位装置及其弹着点定位方法
CN106019266A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 兰州理工大学 枪声定距与弹丸测速方法
CN108196226A (zh) * 2017-12-08 2018-06-22 南京理工大学 一种高精度弹丸斜入射被动声定位模型的建模方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7190633B2 (en) * 2004-08-24 2007-03-13 Bbn Technologies Corp. Self-calibrating shooter estimation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104990460A (zh) * 2015-05-22 2015-10-21 秦子刚 曲线分布式激波弹丸定位装置及其弹着点定位方法
CN106019266A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 兰州理工大学 枪声定距与弹丸测速方法
CN108196226A (zh) * 2017-12-08 2018-06-22 南京理工大学 一种高精度弹丸斜入射被动声定位模型的建模方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
弹丸任意角度入射弹着点声学检测模型;董杰;高楼;;计算机仿真(第01期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112162239A (zh) 2021-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112162239B (zh) 一种基于水平门型阵列的弹着点定位方法
US7796470B1 (en) Acoustic detection of weapons near transportation centers
CN101799560A (zh) 多个声音传感器雷电定位仪及其定位方法
US20030008265A1 (en) Time-difference process and apparatus for scoring supersonic aerial projectiles
CN108008368B (zh) 一种基于回波多普勒信息修正测角误差的目标定位方法
CN108614268A (zh) 低空高速飞行目标的声学跟踪方法
CN106019266B (zh) 枪声定距与弹丸测速方法
EP0511293A1 (en) DEVICE FOR ACOUSTIC EVALUATION OF THE PATH OF A PROJECTILE.
CN107861096A (zh) 基于声音信号到达时间差的最小二乘测向方法
CN104713422A (zh) T型压电报靶装置
CN110132281A (zh) 一种基于询问应答模式的水下高速目标高精度自主声学导航方法
CN109654953B (zh) 一种大靶面弹丸着靶坐标及速度测量方法
CN110471029A (zh) 一种基于扩展卡尔曼滤波的单站无源定位方法及装置
CN115031585B (zh) 一种双阵列声学立靶斜入射弹着点定位方法
CN108196226A (zh) 一种高精度弹丸斜入射被动声定位模型的建模方法
CN109188417B (zh) 采用无人机平台对扫描式辐射源进行单站被动定位的方法
CN115685778A (zh) 基于射频半实物仿真的雷达寻的飞行器脱靶量估算方法
CN113933526B (zh) 一种体目标高精度三维运动速度测量方法
CN110645843A (zh) 针对高速机动目标的高动态补偿制导控制系统及方法
CN115792806A (zh) 非合作线谱分布式水声定位方法
CN109596019B (zh) 一种弹丸飞行速度和轨迹的测量装置及测量方法
CN214065865U (zh) 一种双t型布阵的激波弹丸定位装置
CN112255590B (zh) 基于模糊函数匹配的低空声源反演定位方法及装置
CN109471145A (zh) 一种基于四元声阵列平台的双声定位定姿法
CN204630486U (zh) T型压电报靶装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant