基于多组麦克风阵列的枪声定位算法研究

发布时间：2020-12-29 05:40

　　在错综复杂的战场环境中,狙击战术灵活多变,杀伤能力强,是一种高效的军事战术手段。针对战场狙击手威胁的严峻形势,反狙击战术随着迫切需求应运而生。由于枪声信号具有持续时间短、信号强度较高、有明显的脉冲尖峰等特点,使用麦克风阵列实现枪声定位系统有着广泛的研究及应用前景。本文对空间立体麦克风阵列定位算法和以时延估计为基础的多组麦克风阵列联合定位算法进行了理论研究,主要工作如下:首先,分析了枪声声波特性及在信号远场模型,总结并比较了声源定位的各种方法的优缺点。其次,详细介绍了时延估计的方法及基本原理,并推导了空间立体麦克风阵列拓扑结构的数学模型和枪声信号到麦克风阵列的几何关系的数学描述,并在获得时延估计值后,测试了基于最小二乘法求解枪声声源位置估计的方法。最后,提出了利用多组麦克风阵列联合定位的方案,首先每个阵列通过使用最小二乘法对枪声声源位置分别进行初始估计,再将各组麦克风阵列定位结果经过求取交叉点和运用K均值聚类法处理后作为卡尔曼滤波的输入值,最后利用卡尔曼函数滤波处理并求平均值的方法对输入值重新进行定位估计。仿真结果表明,该方法在数百米的距离范围内使用,能够有效提升系统性能,降低定位误差。 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

装在奔驰上的“皮勒尔”（Pilar）系统

国防科学技术大学研究生院硕士学位论文，可探测到距离探测阵列 200 米内飞过的子弹，反±2 度，运动时精度 5 度，俯仰精度 5 度，距离误较高的精度，但系统的麦克风阵列重 2 公斤，数据庞大，便携性差[2] [4] [6]。图 1.1 装在奔驰上的“皮勒尔”（Pilar）系统

的美国 Boomerang 狙击手定位系统范德堡大学研制的 pinprt 定位系统，该系统由声传感模块以及电池模块组成。它进行一次定位需要利用无传感器协同工作，所有的传感器节点将探测到的信号过无线通信传输到基站，基站使用接收到的所有数据法找到最优解，从而得出狙击手的位置[4]。但该系统l 米，方位角和仰角的误差在±1 度，但需要提前布，不适合于单兵穿戴[4] [5]。仅“悍马”安装了反狙击手探测系统，也为单兵配置研制的肩戴式声音目标捕获系统（Shoulder-Worn ATS），即单兵狙击手探测系统，如图 1.4 所示。该系能在不到 1 秒内根据枪声提供敌方狙击手的位置，探 7.5 度。该系统已在 2007 年开始阿富汗战争中成功使

【参考文献】：
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本文编号：2945119