[发明专利]基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，在靶面下方布设差分麦克风阵列，并获取弹道激波到达不同麦克风的时间差；所述获取弹道激波到达不同麦克风的时间差，具体过程包括：

步骤1-1，进行射击训练时开启录音，得到弹道激波到达不同麦克风的时刻：

TOA＝[TOA₁,TOA₂,…,TOA_N]^T

式中，TOA_k表示弹道激波到达第k个麦克风的时刻，N为麦克风的总数；

步骤1-2，对步骤1-1中的时刻进行两两做差，得到弹道激波的波达时间差，计算公式为：

式中，TDOA为弹道激波的波达时间差向量，矩阵的列数为N，行数为N*(N-1)/2；

步骤2，构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组；所述弹道参数包括弹着点坐标；所述构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组，具体过程包括：

步骤2-1，利用弹着点坐标、麦克风坐标和入射角表示每个麦克风到弹道线的距离d_k：

式中，(x_p,y_p)为弹着点坐标，(x_k,y_k,z_k)为第k个麦克风的坐标，α为水平入射角，β为俯仰入射角；

步骤2-2，利用两个麦克风坐标和入射角表示两个麦克风对应的激波分离点的距离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)分别为两麦克风的坐标，i,j＝1,2,…,N；

步骤2-3，利用弹道线到麦克风的距离表示弹道激波传播到每个麦克风的平均速度c：

其中，

式中，k为与弹丸形状有关的速度衰减因子，c₀为环境声速，D为弹道激波传播的距离；

步骤2-4，利用所述麦克风到弹道线的距离、两个麦克风对应的激波分离点的距离以及弹道激波传播到每个麦克风的平均速度表示两个麦克风的波达时间差，则构建关于时间差和弹道参数的非线性方程组为：

式中，TDOA_(i,j)为第i个麦克风与第j个麦克风的波达时间差，v为弹丸速度；

步骤3，解算所述非线性方程组，获得弹着点坐标。

2.根据权利要求1所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤1中所述差分麦克风阵列为立体七点阵或立式双三角阵。

3.根据权利要求1所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤3所述解算所述非线性方程组，获得弹着点坐标，具体包括：

步骤3-1，随机设置多组[x_p,y_p,α,β,v]作为迭代的起始点；

步骤3-2，分别从不同的起始点出发，利用迭代法求解非线性方程组，舍弃不收敛以及收敛值中弹着点位置与靶面中心之间的距离超过预设阈值的点；

步骤3-3、将各组收敛值对应的波达时间差与真实波达时间差做差并求二范数，将范数最小的一组收敛值作为非线性方程组的解，即得到弹着点坐标、入射角和弹丸速度。

4.根据权利要求3所述的基于激波速度衰减模型的弹着点估计方法，其特征在于，步骤3-2中所述迭代法采用莱文伯格-马尔特法。