[發明專利]一種基于多尺度網格的爆炸沖擊波超壓場分區重建方法

在審

• 申請號: 202110516042.0
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113094962A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 郭亞麗;張曉麗;張運良;劉林茂
• 申請（專利權）人: 郭亞麗
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺;邱琳

本發明提供了一種基于多尺度網格的爆炸沖擊波超壓場分區重建方法，首先獲取爆心，然后采用分區多尺度網格劃分方式對爆炸沖擊波超壓場進行多尺度網格劃分，在重建區域中各個子區域的邊界增設虛擬傳感器，對虛擬傳感器的分布位置進行優化，采用廣義逆正則化方法進行分區域重建。本發明基于分區多尺度網格，在實際傳感器不足的情況下，在各個區域邊界增設虛擬傳感器，并對虛擬傳感器進行優化布局以利于提高重建精度；同時重建時采用了廣義逆正則化重建算法，由于算法增加了正則化信息，減小了矩陣方程的病態程度，所得到的重建結果相比直接重建算法精度更高，本發明可根據試驗條件靈活布設傳感器，適用于試驗條件有限或者動態爆炸超壓場測試試驗。

技術領域

本發明涉及一種基于多尺度網格的爆炸沖擊波超壓場分區重建方法，屬于陣列信號處理與重建領域。

背景技術

由于沖擊波的強破壞效應，爆炸技術經常被用在國防軍事及國民經濟建設等領域。在軍事方面，新型武器系統如云爆彈、激光制導航彈、水下聚能型魚類戰斗部、鉆地導彈等均是以高強度爆轟沖擊能量為主殺傷能量的新型武器系統，它們的破壞作用主要是爆炸產生的沖擊波。準確地評價這些高效能武器系統的殺傷力是武器系統在研制和靶場驗收過程中急需解決的問題。在國民經濟建設中，爆炸產生的沖擊波在水利橋梁工程、道路工程、移山填溝、掘溝開塹等大型土木工程項目中廣泛應用，如利用沖擊波的毀傷作用拆除舊樓、廠房、橋臺、橋墩。對沖擊波毀傷效應進行研究，利用其進行國防和國民工程建設，不僅具有重大的科學意義，而且具有顯著的經濟和社會價值。

沖擊波超壓是造成殺傷和破壞作用的主要因素，是毀傷目標的能量的重要組成部分，因此有必要對沖擊波超壓場進行重建，得到沖擊波超壓場分布以滿足安全生產和使用的需要。

目前爆炸沖擊波測試的主要方法是在不同爆心距布放傳感器獲取爆炸信息，這種局部布點的方法，只能測得空間有限位置的爆炸參數值，對于評估高效能彈藥毀傷情況是遠遠不夠的；對于非球形、不對稱彈藥或云爆彈等造成的不均勻毀傷，局部布點的測試方法不能獲取全方位爆炸信息。爆炸試驗操作復雜，所用超壓傳感器昂貴，因此為了節約試驗成本，所用傳感器數目有限，同時受試驗條件限制(如動態爆炸等)，傳感器通常是隨意布設的，在這種條件，準確評估爆炸的威力，重建爆炸超壓場就變得更加困難了。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種基于多尺度網格的爆炸沖擊波超壓場分區重建方法，從網格劃分方式和傳感器布局兩方面提出改進方法，一方面根據沖擊波傳輸規律進行分區多尺度網格劃分，另一方面針對傳感器數目和布設限制增設虛擬傳感器，并對虛擬傳感器進行優化布局，然后采用分區重建的方法，將近場區重建結果作為則化約束項，利用廣義逆正則化重建算法對次近場區進行重建，有利于提高重建的精度。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種基于多尺度網格的爆炸沖擊波超壓場分區重建方法，包括以下步驟：

S1、獲取爆炸沖擊波超壓場中超壓傳感器采集的沖擊波信號，對爆炸點進行定位，計算得到爆心；

S2、采用分區多尺度網格劃分方式，以爆炸點為中心，由內至外將測試區域劃分為2層以上子區域，每個子區域內部分別再進行網格劃分，得到重建網格區域；

S3、在重建網格區域中各個子區域的邊界增設虛擬傳感器，對虛擬傳感器的分布位置進行優化；

S4、采用加權廣義逆正則化方法進行分區域重建。

步驟S1具體包括以下過程：首先通過對沖擊波信號進行分析及特征提取，得到沖擊波到達時間，即走時；然后利用走時信息采用時差法計算爆炸點位置，即爆心。

步驟S2中，每個子區域的邊界采用以爆炸點為中心的長方形或正方形，距離爆炸點越遠的子區域內部所劃分的網格，其尺寸越大且越稀疏。

步驟S3具體包括以下過程：