基于节点交互的狙击手定位算法研究与交互接口设计

摘要

在现代城市巷战中,狙击手是造成士兵伤亡的主要原因,准确地对狙击手进行定位,对于减少士兵伤亡、有效打击狙击手有着重要的意义。
　　 狙击手定位系统按照定位原理主要分为激光探测、红外探测和声探测三种。其中,声探测技术因其原理简单、成本低廉、定位准确的特点被广泛使用。狙击枪在射击时会产生爆轰波和马赫波,声探测正是使用麦克风探测节点对这两种波进行探测,从而实现对狙击手的定位。现有的定位方法通常都是基于这两种波中的一种或两种进行单点定位,当麦克风探测节点尺寸较小时,测量到的声达时间差的误差相对较大,加上系统易受环境中噪声的影响,从而导致定位不够准确。
　　 本文在对传统定位技术进行总结分析的基础上,进行了以下两步研究工作:
　　 (1)提出了一种基于节点交互的狙击手定位算法。该算法使用两个麦克风探测节点分别探测爆轰波和马赫波。其中,探测爆轰
　　波的麦克风节点使用最速下降法对探测到的爆轰波信息进行处理,求解出狙击手的一个近似位置；另一个麦克风节点探测马赫波波前的到达时刻并以此求出马赫波波前的传播方向,最后通过两个节点间的信息交互,共同定位出狙击手的精确位置。通过MATLAB实验平台对算法进行仿真,验证了该算法的有效性和适用性,同时分析了定位误差与两个麦克风探测节点的间距之间的关系。
　　 (2)基于ZigBee技术设计了麦克风探测节点之间交互的无线通信接口。本文提出的狙击手定位算法主要基于两个麦克风探测节点间的信息交互,使用两个节点的信息共同确定狙击手的位置。为了实现定位算法的“硬件化”,节点间信息交互的通信接口的设计显得尤为重要。因此,本文基于ZigBee技术设计了麦克风探测节点之间交互的无线通信接口,并分析了交互接口的通信流程,为将本文的定位算法应用于实战中奠定了基础。