CN114237305A - 一种声波拒止系统的指向控制计算方法 - Google Patents

一种声波拒止系统的指向控制计算方法 Download PDF

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CN114237305A CN202111428430.XA CN202111428430A CN114237305A CN 114237305 A CN114237305 A CN 114237305A CN 202111428430 A CN202111428430 A CN 202111428430A CN 114237305 A CN114237305 A CN 114237305A
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张海君
贾建华
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Abstract

本发明的声波拒止系统的指向控制计算方法，通过获取目标中心球坐标信息和目标分布范围角；基于目标中心球坐标信息计算对目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角；根据目标分布范围角构建声波转台指向控制的方位角修正值；根据方位角修正值修正声波转台指向控制的方位角，得到修正后的声波转台指向控制的方位角；将修正后的声波转台指向控制的方位角和声波转台指向控制的高低角发送至声波转台，控制声波转台指向，实现对目标的拒止。能够通过对动态目标的实时计算和补偿处理，实现对大容量目标的全域覆盖，有效震慑近场范围内的所有人员或动物。

Description

一种声波拒止系统的指向控制计算方法
技术领域
本发明属于声波拒止控制技术领域，具体涉及一种声波拒止系统的指向控制计算方法。
背景技术
声波拒止系统主要包括光电设备、计算控制设备、声波发生设备和转台 (用于安装声波发生设备)，设备安装在搭载平台(陆地、车、船等)上的不同位置，设备之间在搭载平台坐标系下的相对位置为安装基线(一般以声波发生设备为基线零位)。光电设备用于对目标的探测，可以探测到目标的距离、方位角、高低角等相对位置信息；计算控制设备可将得到的目标相对位置信息通过指向控制算法计算出转台的控制诸元(方位角、高低角)，并控制转台运动；声波发生设备包含激励控制器、功率放大模块及声源阵列等，可播放预先存储的音频信号或话筒输入的语音信号，经过功率放大、阻抗匹配、激励驱动等过程，发射高强声波。声波在号筒的能量汇聚作用下，在远场出现声波的叠加，高强声波在近场范围内对人员、动物的生理系统产生损伤，实现近距离拒止、驱散的效果。高声强波通过号筒辐射和阵列叠加可确保远场的语音广播清晰可懂，其中，号筒阵列具有明显的指向性，在声波的辐射角以外声压级具有大幅度的衰减，可确保不会对操作人员产生伤害。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足之一，提供了一种声波拒止系统的指向控制计算方法，能够通过对动态目标的实时计算和补偿处理，实现对大容量目标的全域覆盖，有效震慑近场范围内的所有人员或动物。
根据本公开的一方面，本发明提供一种声波拒止系统的指向控制计算方法，所述方法包括：
获取目标中心球坐标信息和所述目标分布范围角；
基于所述目标中心球坐标信息计算对所述目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角；
根据所述目标分布范围角构建声波转台指向控制的方位角修正值；
根据所述方位角修正值修正所述声波转台指向控制的方位角，得到修正后的声波转台指向控制的方位角；
将所述修正后的声波转台指向控制的方位角和声波转台指向控制的高低角发送至声波转台，控制所述声波拒止系统的声波转台指向，实现对所述目标的拒止。
在一种可能的实现方式中，所述目标中心球坐标信息包括：目标距离D、目标方位β和目标高低角ε。
在一种可能的实现方式中，所述基于所述目标中心球坐标信息计算对所述目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角，包括：
基于所述目标中心球坐标信息，利用基线修正方法计算所述目标在大地坐标系下的三轴坐标和三轴基线分量；
利用所述三轴基线分量修正所述目标在大地坐标系下的三轴坐标，得到所述目标修正后的直角坐标；
根据所述目标修正后的直角坐标计算对所述目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角。
在一种可能的实现方式中，所述方位角修正值
Figure BDA0003378906230000021
其中，ni为输出计数，ni＝0,1,2,3……，Vmax为声波转台最大转动角速度，N为声波转台指向角输出频率，λ0为目标分布范围角。
在一种可能的实现方式中，所述修正后的声波转台指向控制的方位角γ1为：
Figure BDA0003378906230000022
式中，γ0为声波转台指向控制的方位角。
本公开的声波拒止系统的指向控制计算方法，通过获取目标中心球坐标信息和目标分布范围角；基于目标中心球坐标信息计算对目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角；根据目标分布范围角构建声波转台指向控制的方位角修正值；根据方位角修正值修正声波转台指向控制的方位角，得到修正后的声波转台指向控制的方位角；将修正后的声波转台指向控制的方位角和声波转台指向控制的高低角发送至声波转台，控制声波转台指向，实现对目标的拒止。能够通过对动态目标的实时计算和补偿处理，实现对大容量目标的全域覆盖，有效震慑近场范围内的所有人员或动物。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1示出了根据本公开一实施例的声波拒止系统的指向控制计算方法流程图；
图2示出了根据本公开一实施例的步骤S1的进一步限定流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1示出了根据本公开一实施例的声波拒止系统的指向控制计算方法流程图。该方法可用于声波拒止系统在陆上、车载、船载情况下使用，如图1所示，该方法可以包括：
步骤S1：获取目标中心球坐标信息和目标分布范围角。
其中，目标中心球坐标信息可以包括：目标距离D、目标方位β和目标高低角ε。
例如，可以利用光电设备探测目标中心位置信息。光电设备包含电视、红外、激光测距机、跟踪器等部件，通过可调节电视或红外视场，同时光电设备可在一定的方位角、高低角范围内自由转动并捕获跟踪目标。通过人工对光电设备方位、高低控制，电视或红外视场的调节可将目标或主要目标包络在视场中，此时跟踪器自动跟踪视场中心目标并测距，可得到目标中心位置信息(距离、方位角、高低角)，此时的视场角即为目标(即所有人员或动物)分布范围角λ0。
步骤S2：基于目标中心球坐标信息计算对目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角。
在一示例中，该步骤S2可以包括：
步骤S21：基于目标中心球坐标信息，利用基线修正方法计算目标在大地坐标系下的三轴坐标和三轴基线分量；
步骤S22：利用三轴基线分量修正所述目标在大地坐标系下的三轴坐标，得到目标修正后的直角坐标；
步骤S23：根据目标修正后的直角坐标计算对目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角。
其中，可以采用通用的基线修正方法计算目标在大地坐标系下的三轴坐标和三轴基线分量。
设目标中心的球坐标信息(目标中心位置信息)为：目标距离D、目标方位β以及目标高低角ε，基线信息为：基线距离PD、基线方位Pβ、基线高度PH。
计算目标在大地坐标系下的三轴坐标(X，Y，Z)：
X＝D cosεsinβ
Y＝D cosεcosβ
Z＝D sinε
计算在目标在大地坐标系下的三轴基线分量(Px，Py，Pz)：
Px＝PDsinPβ
Py＝PDcosPβ
Pz＝PH，
使用目标在大地坐标系下的三轴基线分量对目标在大地坐标系下的三轴坐标进行基线修正，得到修正后的直角坐标(XP，YP，ZP)：
XP＝X+PX
YP＝Y+PP
ZP＝Z+PP
计算对目标中心的声波转台指向控制诸元：方位角、高低角(γ0，φ0)：
Figure BDA0003378906230000051
通过上述步骤能够计算得到声波转台的指向控制方位角和高低角。
步骤S3：根据目标分布范围角构建声波转台指向控制的方位角修正值。
步骤S4：根据方位角修正值修正声波转台指向控制的方位角，得到修正后的声波转台指向控制的方位角。
例如，方位角修正值
Figure BDA0003378906230000052
其中，ni为输出计数，ni＝0，1，2，3……，Vmax为声波转台最大转动角速度，N为声波转台指向角输出频率，λ0为目标分布范围角。
则修正后的声波转台指向控制的方位角γ1为：
Figure BDA0003378906230000053
式中，γ0为声波转台指向控制的方位角。
步骤S5：将修正后的声波转台指向控制的方位角和声波转台指向控制的高低角发送至声波转台，控制所述声波拒止系统的声波转台指向，实现对所述目标的拒止。即将获得的发射诸元(γ1，φ0)发送至声波转台，控制声波转台运动，对目标进行拒止。通过对控制诸元(声波转台指向控制的方位角和高低角的输出修正处理，能够有效覆盖所有目标，提高声波拒止系统使用过程中的拒止效果。
本公开的声波拒止系统的指向控制计算方法，通过获取目标中心球坐标信息和目标分布范围角；基于目标中心球坐标信息计算对目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角；根据目标分布范围角构建声波转台指向控制的方位角修正值；根据方位角修正值修正声波转台指向控制的方位角，得到修正后的声波转台指向控制的方位角；将修正后的声波转台指向控制的方位角和声波转台指向控制的高低角发送至声波转台，控制声波转台指向，实现对目标的拒止。能够通过对动态目标的实时计算和补偿处理，实现对大容量目标的全域覆盖，有效震慑近场范围内的所有人员或动物。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种声波拒止系统的指向控制计算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标中心球坐标信息和所述目标分布范围角；
基于所述目标中心球坐标信息计算对所述目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角；
根据所述目标分布范围角构建声波转台指向控制的方位角修正值；
根据所述方位角修正值修正所述声波转台指向控制的方位角，得到修正后的声波转台指向控制的方位角；
将所述修正后的声波转台指向控制的方位角和所述声波转台指向控制的高低角发送至所述声波拒止系统的声波转台，控制所述声波拒止系统的声波转台指向，实现对所述目标的拒止。
2.根据权利要求1所述的指向控制计算方法，其特征在于，所述目标中心球坐标信息包括：目标距离D、目标方位β和目标高低角ε。
3.根据权利要求2所述的指向控制计算方法，其特征在于，所述基于所述目标中心球坐标信息计算对所述目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角，包括：
基于所述目标中心球坐标信息，利用基线修正方法计算所述目标在大地坐标系下的三轴坐标和三轴基线分量；
利用所述三轴基线分量修正所述目标在大地坐标系下的三轴坐标，得到所述目标修正后的直角坐标；
根据所述目标修正后的直角坐标计算对所述目标中心的声波拒止系统的声波转台指向控制的方位角和高低角。
4.根据权利要求1所述的指向控制计算方法，其特征在于，所述方位角修正值
Figure FDA0003378906220000011
其中，ni为输出计数，ni＝0,1,2,3……，Vmax为声波转台最大转动角速度，N为声波转台指向角输出频率，λ0为目标分布范围角。
5.根据权利要求4所述的指向控制计算方法，其特征在于，所述修正后的声波转台指向控制的方位角γ1为：
Figure FDA0003378906220000021
式中，γ0为声波转台指向控制的方位角。
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