基于矢量传感器的空中脱靶量测量方法研究

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1、58传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第3期DOI：10．13873／]．1000-9787(2015)03--0058-04基于矢量传感器的空中脱靶量测量方法研究綦笑微，高洪举，马丽丽，董佳新，宋文利(中国白城兵器试验中心。吉林白城137001)摘要：针对现有声学空中脱靶量测量方法，无法实现三维定位的现状，提出引入矢量传感器技术的新思路。设计了一种基于矢量声学传感器的布阵方案，采用声压、振速互谱实现了目标的到达方向(DOA)估计

2、，并利用概率法实现了多基阵的目标三维定位。通过仿真实验表明：该方法可以解决声学脱靶量测量空间定位技术难题，定位精度满足要求。关键词：质点振速；矢量传感器；声强；互谱密度中圈分类号：TB52文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)03--0058-04ResearchonmeasurementmethodforairmissdistancebasedonvectorsensorQIXiao-wei，GAOHong-ju，MALi·li，DONGJia—xin，SONGWen—li(Baich

3、engOrdnanceTestCenterofChina，Baicheng137001，China)Abstract：Aimingatproblemthatairyacousticsmissdistancemeasurementcannotachievethree—dimensionallocalizationcurrently，proposeanewideaofvectorsensor．Anewembattleschemeisdesignedthatbasedonvectorvoicesensor，a

4、ndthisschemerealizeDOAestimationofobjectmakinguseofvoicepressureandvibrationspeedcross—power，anditbringsaboutobjectthree—dimensionallocalizationofmulti—arraywithprobabilitydensitydistribution．Simulationexperimentprovethatthisschemecansolvetheproblemofaco

5、usticsmissdistancethree—dimensionallocalization，andprecisionoflocalizationmeetsrequest．Keywords：particleVibrationvelocity；vectorsensor；acousticintensity；crossspectraldensity0弓l言复声强法利用声压、振速互谱实现了目标的到达方向(di_在连续介质声场中，任意一点附近的运动状态可用声rectionofarrival，DOA)估计，并通过

6、概率法实现了多基阵的压P，密度P及介质质点振速唯一表示⋯。声压是标量，目标声学定位。振速是矢量，其方向与波到达的方向一致。传统的声学定1矢量声学传感器的布阵方案设计1．1目标声场声压与振速之间的关系位系统采用声压传感器阵列，利用信号传播时问延迟确定设声场中某点r处的声压为P(r，t)，振速为(r，t)，声目标的方位，属于标量测量，没有利用声波的矢量信息。近源的目标方向为(，)。系统坐标系如图1所示。对于均年来，利用声波矢量场的声矢量传感器技术已经在水声领匀平面波声场，声学的运动方程域开始广泛的重视和探索

7、研究，其具有单阵元定向，方位分辨率高、抑制栅瓣等优点。一Vp_pidv(1)现有声学脱靶量测量系统均属于标量测量。如果在上式中可以由r方向上距离为△r的相近两点将矢量传感器技术引入到现有声探测的研究中，可以实现(kAr<

8、展研究，分析声压、振速关系特性，利用现有声压传感器构造了基于压差原理的三维声矢量传感器，提出1．2三维声学矢量传感器构建根据式(2)给出的同点声压、振速的关系特性，可以在声压、质点振速联合信息处理的空气声矢量定位思路，采用收稿日期：2014--09-03第3期綦笑微，等：基于矢量传感器的空中脱靶量测量方法研究59空中声学矢量阵图1振速及其3个正交分量的投影图Fig1Projectionofvibrationspeedandthreeorth