多阵列车载枪声定位系统研究与仿真

摘要

现代战争中，城市维稳、巷战以及区域战术突破等，步兵仍然是最基本的需要，在这种背景下，能够有效保护士兵安全的枪声定位系统应运而生，其中声学探测系统以其定位效果好、抗干扰性能强、成本低等优势得到广泛的应用，本文即基于枪声的声学特点探究了使用微型麦克风基阵实现定位的技术。
　　弹丸在击发和飞行的过程中会产生两种声波，一种为弹体内火药爆炸时产生的膛口波，另一种为弹丸在超音速飞行时产生的弹丸激波，两种声波携带了声源点和枪支口径等相关信息，通过分析两种波形的声学特征，设置不同的阀值实现对两种声波的辨析，并运用互相关函数估计不同信道的时延。
　　在算法推导过程中，根据微型麦克风阵列的特点，阐述了基于微型正棱锥阵列和大尺寸平面阵列的定向算法，双阵列融合定距算法，提出了单阵列定距算法以及基于膛口波的多阵列定距算法，同时结合弹丸激波的特点，使用多阵列实现对弹丸信息的估计，最后通过仿真对比了算法的精准度与实用性，对相应算法进行了优化和选择，有效的提高了系统定位性能。
　　对系统的硬件和软件进行了简要设计，搭建了枪声定位系统的基础物理模型，规划了系统的主要功能模块，明晰了系统的定向、定距和弹丸信息估计的流程图，为后续设计硬件电路和进一步完善、改进系统奠定了基础。