專利名稱：爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及爆心探測領(lǐng)域，特別是涉及一種爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
監(jiān)測爆炸時(shí)間，爆心投影點(diǎn)位置，為估算瞬時(shí)毀傷情況、預(yù)測地面和空氣放射性沾染情況，為謀劃襲擊后果處置建議提供依據(jù)。原單站采用方向盤、機(jī)電測角儀測角。這些型號(hào)的測角裝置均須 人員進(jìn)行操作，距離測量時(shí)采用以核電磁脈沖到達(dá)時(shí)間為核爆時(shí)間，以沖擊波到達(dá)時(shí)間為沖擊波運(yùn)行時(shí)間，而通過測沖擊波到達(dá)時(shí)間來計(jì)算爆心距離時(shí)，需考慮到風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、大氣非均勻性等因素的影響，以修正沖擊波運(yùn)行速度，實(shí)際沖擊波速度為理論值，所以距離誤差較大。單站在已知角度和距離的條件下使用極距法對(duì)爆心投影點(diǎn)定位。多站的站位采用GPS或北斗系統(tǒng)定位，使用機(jī)電測角儀三站交匯法定位。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠精確計(jì)算出爆心投影點(diǎn)定位坐標(biāo)的爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，包括傳感器陣列單元、電磁脈沖接收單元、信號(hào)處理單元，所述核爆炸產(chǎn)生核電磁脈沖，所述電磁脈沖接收單元接收所述核電磁脈沖信號(hào)，并將核電磁脈沖信號(hào)傳遞至信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元通過信號(hào)傳輸線與所述傳感器陣列單元連接，所述傳感器陣列單元包括大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器陣列組成。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述為單站探測爆炸發(fā)生點(diǎn)。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述信號(hào)傳輸線為電纜。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述沖擊波接收傳感器陣列包括矩形陣列、環(huán)形陣列。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，沖擊波接收傳感器陣列內(nèi)均勻布設(shè)有大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器。在本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述矩形陣列內(nèi)布設(shè)有大于等于4個(gè)沖擊波接收傳感器。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)為單站全自動(dòng)爆心投影點(diǎn)定位，不受能見度影響，探測距離遠(yuǎn)，精確計(jì)算出爆心投影點(diǎn)的坐標(biāo)，探測誤差小，定位精度較高。

圖I是本實(shí)用新型爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖中各部件的標(biāo)記如下1、傳感器陣列單元，2、電磁脈沖接收單元，3、信號(hào)處理單元，4、電纜，5、沖擊波接收傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。請(qǐng)參閱圖I，本實(shí)用新型實(shí)施例包括一種爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，包括傳感器陣列單元I、電磁脈沖接收單元2、信號(hào)處理單元3。所述核爆炸產(chǎn)生核電磁脈沖，所述電磁脈沖接收單元2接收所述核電磁脈沖信號(hào)，并將核電磁脈沖信號(hào)傳遞至信號(hào)處理單元3，所述信號(hào)處理單元3通過電纜4與所述傳 感器陣列單元I連接。所述傳感器陣列單元I包括大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器5陣列組成，所述沖擊波接收傳感器5陣列包括矩形陣列、環(huán)形陣列。本實(shí)用新型在直徑為3m的環(huán)形陣列內(nèi)均布大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器5，所述矩形陣列內(nèi)布設(shè)有大于等于4個(gè)沖擊波接收傳感器5，可以根據(jù)使用條件設(shè)定圓的大小，也可以根據(jù)具體要求設(shè)定沖擊波接收傳感器5組成不同結(jié)構(gòu)的陣列。所述信號(hào)處理單元3將核電磁脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間與各沖擊波接收傳感器5的波達(dá)時(shí)間記錄，時(shí)間均精確到Ius,沖擊波傳播速度相當(dāng)于音速,所以Ius大約O. 34mm,若沖擊波接收傳感器5之間2m距離的實(shí)際用時(shí)大約5882US分辨率大約O. 34mm,利用核電磁脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間與各沖擊波接收傳感器5的波達(dá)時(shí)間差，并結(jié)合各沖擊波接收傳感器5的三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，通過數(shù)學(xué)算法精確計(jì)算出爆心投影點(diǎn)的坐標(biāo)。核電磁脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間也為爆炸產(chǎn)生時(shí)刻，核電磁脈沖速度與光速相同，所以IOkm到達(dá)時(shí)間33us，而沖擊波時(shí)間與音速相當(dāng)，33us相當(dāng)于沖擊波運(yùn)行距離11. 22mm，誤差可以忽略。定義已知的核電磁脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間為t，各沖擊波接收傳感器5的波達(dá)時(shí)間為ti，所述沖擊波接收傳感器5的坐標(biāo)為(Xsi，Ysi，Zsi)。定義未知的爆炸發(fā)生單元中爆心的坐標(biāo)為(X，Y，Z);定義V為沖擊波的傳播速度。所述沖擊波接收傳感器5的坐標(biāo)(Xsi，Ysi, Zsi)為初始設(shè)定坐標(biāo)或測量坐標(biāo)，核電磁脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間t與各沖擊波接收傳感器5的波達(dá)時(shí)間\為實(shí)際測量時(shí)間，采用迭代法計(jì)算。傳感器陣列單元I包括3個(gè)沖擊波接收傳感器5，可考慮到核爆當(dāng)量、風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、氣壓、大氣非均勻性等因素的影響，修正沖擊波運(yùn)行速度，以該速度為已知數(shù)V，爆心投影點(diǎn)定位的算法公式為,/CXs-X)2 + Cy5-T)2 + (Zsi-Z)2 =V · Cti - t)，其中 i 分別為 1、2、3，建立三個(gè)方程式，求解方程組得X, Y, Z的值，即計(jì)算出爆炸發(fā)生單元中爆心的坐標(biāo)。當(dāng)沖擊波傳播速度選擇實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)，所述V為未知速度，傳感器陣列單元I需要包括大于等于4個(gè)沖擊波接收傳感器5，本實(shí)用新型以4個(gè)沖擊波接收傳感器5為例，爆心投影點(diǎn)定位的算法公式為J(Xsi—X〕2 +(Ysi—Y)2 +Czsi—Z.)2 =V-Cti - t)，其中i分別為I、
2、3、4，建立四個(gè)方程式，求解方程組得V，X，Y, Z的值，即計(jì)算出爆炸發(fā)生單元中爆心的坐標(biāo)。解法如下設(shè)初始位置為(Xk，Yk，Zk),Λ X=X — Xk，Λ Y=Y — Yk，Δ Z=Z — Zk，Δ t=t — tk，ρ i=+ (Ysi-Y)2 + (Z5-Z)2 ,p i0= ^jOisi-Xyf + (Tsi-Tk)2 + (Zs-Zh)2。將式j(luò)CXsi—X〕2+ (Y5-Y)2 + (Zsi-Z)2 =v · Cti — t)，其中 i=l、2、3、4。在初始
位置按泰勒公式展開，并取至一次項(xiàng)，得·[0029]||ΔΖ + |5；ΔΓ + ||Δ2 + νΔ = -Α+ν (Ji-C' i = (1,2,3,4) (3) aX Ga oX
'dpi ^p1 Bpl f
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dp2 dp2_ ^Pi_ !設(shè) A=|J3 H3則(3)變?yōu)?br> Ir "IF ~ 1
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L dX dY dZ ■
ΔΖ — Pm + vil\ — H )
AY — p 20 + v ￠^2 - ^ )A = 202 k.(4)
AZ - Pbo + v(h ~ h)
_νΔ _ .- P40 + V (I4 - tk)_故(4)可解為
^ - Ao +Ki1 -4)
AY — An + v(jS^ — Ijt)Arj =A'1 m\(5)
AZ - Ao + v^3 - k)
.νΔ _P40 + V (I4 - tk)_如果有五個(gè)以上的沖擊波接收傳感器5得到波達(dá)時(shí)間，則可以用最小二乘法優(yōu)化解。這時(shí)A變?yōu)?br> Bpi Bpl Bpl 1
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dp2dp2dp2 1A=被βγ32根據(jù)最小二乘原理，可得
MMM M
dpsBp7idpn t
.dX dY dZ .
權(quán)利要求1.一種爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感器陣列單元、電磁脈沖接收單元、信號(hào)處理單元、核爆炸產(chǎn)生核電磁脈沖，所述電磁脈沖接收單元接收所述核電磁脈沖信號(hào)，并將核電磁脈沖信號(hào)傳遞至信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元通過信號(hào)傳輸線與所述傳感器陣列單元連接，所述傳感器陣列單元包括大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器陣列組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)傳輸線為電纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述沖擊波接收傳感器陣列包括矩形陣列、環(huán)形陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征在于，沖擊波接收傳感器陣列內(nèi)均勻布設(shè)有大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，其特征在于，所述矩形陣列內(nèi)布設(shè)有大于等于4個(gè)沖擊波接收傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種爆心投影點(diǎn)定位系統(tǒng)，核電磁脈沖信號(hào)傳遞至信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元通過信號(hào)傳輸線與所述傳感器陣列單元連接，所述傳感器陣列單元包括大于等于3個(gè)沖擊波接收傳感器陣列組成。通過上述方式，本實(shí)用新型能夠?qū)握救詣?dòng)爆心投影點(diǎn)定位，精確計(jì)算出爆心投影點(diǎn)的坐標(biāo)，探測誤差小，定位精度較高。
文檔編號(hào)G01S5/18GK202710745SQ20122021752
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者法俊衍, 蔣學(xué)敏, 趙浩, 徐躍生, 趙峰, 談吉兆, 陳安林 申請(qǐng)人:常州第二電子儀器有限公司