XX子彈藥自組織網(wǎng)絡(luò)及目標(biāo)探測技術(shù)研究.pdf

1、具有雙向溝通能力，且能夠自動(dòng)探測跟蹤目標(biāo)的網(wǎng)絡(luò)化引信是引信靈巧化與智能化的發(fā)展方向之一。引信的溝通能力分為靜態(tài)信息交聯(lián)和動(dòng)態(tài)信息交聯(lián)，網(wǎng)絡(luò)化引信屬于靜態(tài)信息交聯(lián)，可通過遠(yuǎn)程拋撒方式快速部署到指定區(qū)域，實(shí)現(xiàn)子彈間協(xié)同作戰(zhàn)以達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)探測和最佳的封鎖效果，從而遲滯或阻滯敵方快速行進(jìn)的機(jī)械化部隊(duì)。同時(shí)XX子彈藥又能與遠(yuǎn)程作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)互通互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場偵察功能，為其他攻擊型武器提供良好的作戰(zhàn)環(huán)境。目前針對(duì)部署在地面上的網(wǎng)絡(luò)化引信并沒有完整的

2、研究體系，依然存在近地面無線通信的環(huán)境干擾問題、錨節(jié)點(diǎn)密度過小的節(jié)點(diǎn)自定位問題、有向傳感器的全向探測問題以及子彈間協(xié)同探測問題，本文將網(wǎng)絡(luò)化引信分為自組織網(wǎng)絡(luò)和目標(biāo)探測兩大部分，完善靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)化引信的基礎(chǔ)理論架構(gòu)，推進(jìn)引信向網(wǎng)絡(luò)化與智能化發(fā)展。
　　建立了近地面草叢遮蔽環(huán)境下無線信道模型。XX子彈藥拋撒部署于地面上，收發(fā)天線均貼近地面，并且有草叢遮蔽無線信道形成非視距通信?；趯?duì)數(shù)距離的單斜率路徑損耗模型對(duì)可靠通信范圍內(nèi)433MHz

3、和2.4GHz兩種頻率的無線信道衰減特性進(jìn)行了測量和擬合，確定了水泥路面、低矮草叢、茂密草叢三種環(huán)境下無線信道模型。根據(jù)XX子彈藥的拋撒范圍和無線信道模型，構(gòu)建了雙跳自組織網(wǎng)絡(luò)。
　　提出針對(duì)錨節(jié)點(diǎn)密度過小的稀疏型網(wǎng)絡(luò)的分布式節(jié)點(diǎn)自定位算法，以質(zhì)心定位法獲得的節(jié)點(diǎn)位置作為初始迭代位置，通過接收信號(hào)強(qiáng)度比例向量迭代逼近真實(shí)位置。優(yōu)化了自定位算法的迭代次數(shù)，在迭代次數(shù)與定位精度之間建立平衡關(guān)系。仿真了在不同的稀疏型網(wǎng)絡(luò)中比例向量迭代節(jié)

4、點(diǎn)自定位算法的定位過程和精度，算法能夠在錨節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少且隨機(jī)的條件下獲得較高的節(jié)點(diǎn)定位精度。
　　設(shè)計(jì)了單發(fā)單收旋轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)和超聲波陣列探測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)子彈周圍360°范圍內(nèi)車輛目標(biāo)的探測能力。超聲波有向傳感器的全向探測能力對(duì)子彈單一探測性能起著決定性的作用，為了擴(kuò)大超聲波測距范圍，優(yōu)化了錐形號(hào)筒結(jié)構(gòu)的參數(shù)。對(duì)于單發(fā)單收超聲波旋轉(zhuǎn)掃描探測系統(tǒng)，根據(jù)測距的渡越時(shí)間內(nèi)超聲波換能器偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致接收回波變小的現(xiàn)象，建立了旋轉(zhuǎn)掃描探測數(shù)學(xué)模型

5、，分析了最高轉(zhuǎn)速與最大測距范圍之間的關(guān)系，確定了旋轉(zhuǎn)掃描轉(zhuǎn)速和超聲波脈沖頻率之間的最優(yōu)匹配關(guān)系，計(jì)算了旋轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)的目標(biāo)捕獲率。對(duì)于陣列式超聲波全向探測系統(tǒng)，建立了車輛目標(biāo)的探測模型;將低功耗的被動(dòng)聲探測作為預(yù)警信號(hào)和輔助定位手段，提出了主被動(dòng)聲傳感器車輛目標(biāo)探測控制算法，在保證超聲波全向探測系統(tǒng)目標(biāo)探測性能的前提下，降低了系統(tǒng)功耗。
　　針對(duì)拋撒區(qū)域外部目標(biāo)預(yù)警和內(nèi)部目標(biāo)定位問題，分別提出了Y型四元無線聲陣列目標(biāo)定位算法和具有能

6、源有效性的加權(quán)最小線性二乘法。所有子彈均配備單個(gè)聲音傳感器，利用自組織網(wǎng)絡(luò)的信息融合協(xié)同探測目標(biāo)。對(duì)影響定位精度的陣列參數(shù)、聲音衰減系數(shù)、子彈自身位置誤差和傳感器探測范圍等誤差源進(jìn)行了分析。確定了拋撒區(qū)域外部目標(biāo)預(yù)警時(shí)的Y型無線聲陣列節(jié)點(diǎn)選擇方法和拋撤區(qū)域內(nèi)部目標(biāo)定位時(shí)的能量自適應(yīng)節(jié)點(diǎn)選擇方法。最后針對(duì)大規(guī)模WASN拋撒區(qū)域內(nèi)部移動(dòng)目標(biāo)的跟蹤問題，以加權(quán)線性最小二乘法的定位結(jié)果作為卡爾曼濾波的輸入，簡化了卡爾曼濾波算法的觀測方程，增加了

7、目標(biāo)跟蹤精度。
　　設(shè)計(jì)了XX子彈藥信息交聯(lián)系統(tǒng)和目標(biāo)探測系統(tǒng)，開展了北斗定位試驗(yàn)、節(jié)點(diǎn)雙向通信試驗(yàn)和自組織網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了通信鏈路的通信能力。進(jìn)行了超聲波測距試驗(yàn)和超聲波環(huán)境試驗(yàn)，驗(yàn)證了超聲波探測目標(biāo)回波能可靠地提取。對(duì)主被動(dòng)聲傳感器車輛全向探測系統(tǒng)進(jìn)行了測試，系統(tǒng)能在半徑為20 m的范圍內(nèi)探測到目標(biāo)車輛，并在6m范圍內(nèi)得知車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡。分別對(duì)拋撒區(qū)域外部和拋撒區(qū)域內(nèi)部目標(biāo)聲源進(jìn)行了定位試驗(yàn)，拋撒區(qū)域外部目標(biāo)定位誤差小于1m，