[發明專利]基于激波速度衰減模型的彈著點估計方法及系統

有效

• 申請號: 202010906373.0
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN112161523B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 趙兆;馮起;許志勇
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F41J5/06
• 分類號: F41J5/06;G01S5/30
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于激波速度衰減模型的彈著點估計方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，在靶面下方布設差分麥克風陣列，并獲取彈道激波到達不同麥克風的時間差；所述獲取彈道激波到達不同麥克風的時間差，具體過程包括：

步驟1-1，進行射擊訓練時開啟錄音，得到彈道激波到達不同麥克風的時刻：

TOA＝[TOA₁,TOA₂,…,TOA_N]^T

式中，TOA_k表示彈道激波到達第k個麥克風的時刻，N為麥克風的總數；

步驟1-2，對步驟1-1中的時刻進行兩兩做差，得到彈道激波的波達時間差，計算公式為：

式中，TDOA為彈道激波的波達時間差向量，矩陣的列數為N，行數為N*(N-1)/2；

步驟2，構建關于時間差和彈道參數的非線性方程組；所述彈道參數包括彈著點坐標；所述構建關于時間差和彈道參數的非線性方程組，具體過程包括：

步驟2-1，利用彈著點坐標、麥克風坐標和入射角表示每個麥克風到彈道線的距離d_k：

式中，(x_p,y_p)為彈著點坐標，(x_k,y_k,z_k)為第k個麥克風的坐標，α為水平入射角，β為俯仰入射角；

步驟2-2，利用兩個麥克風坐標和入射角表示兩個麥克風對應的激波分離點的距離Δl：

Δl＝(x_i-x_j)sinαcosβ+(y_i-y_j)sinβ

-(z_i-z_j)cosαcosβ

式中，(x_i,y_i,z_i),(x_j,y_j,z_j)分別為兩麥克風的坐標，i,j＝1,2,…,N；

步驟2-3，利用彈道線到麥克風的距離表示彈道激波傳播到每個麥克風的平均速度c：

其中，

式中，k為與彈丸形狀有關的速度衰減因子，c₀為環境聲速，D為彈道激波傳播的距離；

步驟2-4，利用所述麥克風到彈道線的距離、兩個麥克風對應的激波分離點的距離以及彈道激波傳播到每個麥克風的平均速度表示兩個麥克風的波達時間差，則構建關于時間差和彈道參數的非線性方程組為：

式中，TDOA_(i,j)為第i個麥克風與第j個麥克風的波達時間差，v為彈丸速度；

步驟3，解算所述非線性方程組，獲得彈著點坐標。

2.根據權利要求1所述的基于激波速度衰減模型的彈著點估計方法，其特征在于，步驟1中所述差分麥克風陣列為立體七點陣或立式雙三角陣。

3.根據權利要求1所述的基于激波速度衰減模型的彈著點估計方法，其特征在于，步驟3所述解算所述非線性方程組，獲得彈著點坐標，具體包括：

步驟3-1，隨機設置多組[x_p,y_p,α,β,v]作為迭代的起始點；

步驟3-2，分別從不同的起始點出發，利用迭代法求解非線性方程組，舍棄不收斂以及收斂值中彈著點位置與靶面中心之間的距離超過預設閾值的點；

步驟3-3、將各組收斂值對應的波達時間差與真實波達時間差做差并求二范數，將范數最小的一組收斂值作為非線性方程組的解，即得到彈著點坐標、入射角和彈丸速度。

4.根據權利要求3所述的基于激波速度衰減模型的彈著點估計方法，其特征在于，步驟3-2中所述迭代法采用萊文伯格-馬爾特法。