摘要
炸高是衡量末敏弹、枪榴弹和空爆弹等现代武器效能的重要性能指标。实现炸高测量方法主要有CCD交汇测量法、声源定位法、大视场电视经纬仪测量法等。基于麦克风阵列的声源定位技术具有原理简单、布阵简易、抗电磁干扰等优点，被广泛用于炸高测量中。在炸高测量中，环境中的噪声和混响是影响声源高度测量精度的主要因素。因此，通过降低噪声的干扰以实现高精度的炸高测量是相关领域研究的主要方向。 本课题以室外环境下的麦克风阵列定位为研究对像，选取了几种典型的麦克风阵列结构进行分析，在五元十字阵列结构的基础上，设计了一种立体六元声光阵列的炸高测量结构，结合系统的实用性、算法复杂性和定位精度等因素，构建了三基阵融合的炸高测量系统。通过对立体六元声光阵列进行炸高测量仿真实验，结合所建立的定位数学模型可知，影响该阵列的炸高测量精度的因素主要有时延估计误差、试验环境的声速变化和阵元间距的测量误差。针对时延估计误差较大的问题，在广义二次互相关算法的基础上进行了改进，并引入小波滤波去噪，通过仿真验证表明：使用小波滤波算法结合改进的广义二次互相关可以有效提高时延估计的精度。针对声速变化引起炸高测量精度降低的问题，对空气中声音传播的特点以及影响空气中声速变化的因素进行了分析，根据声速与温度、气压和湿度的关系计算出空气中的实时声速来代替常用值。 最后使用爆竹模拟炮弹，用搭建好的测试系统对爆竹进行了不同高度和方位的测量实验，实验结果表明：对于位置较低的爆竹，单基阵的俯仰角测量误差小于1.5°，方位角测量误差在1°范围内，炸高相对误差在4.68%之内；对于位置较高的爆竹，使用单基阵得到的炸高相对误差较大，相对误差范围在5.25%之内，此时需要使用三个基阵同时测量炸点的方位信息，采用异面直线费马点估计方法计算出最终的炸点高度，获得的的炸高测量误差小于3%，验证了三基阵立体六元声光阵列可以实现较高精度的炸高测量。
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