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

1、具有雙向溝通能力，且能夠自動探測跟蹤目標的網(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)，可通過遠程拋撒方式快速部署到指定區(qū)域，實現(xiàn)子彈間協(xié)同作戰(zhàn)以達到最優(yōu)的目標探測和最佳的封鎖效果，從而遲滯或阻滯敵方快速行進的機械化部隊。同時XX子彈藥又能與遠程作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)互通互聯(lián)，實現(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)點密度過小的節(jié)點自定位問題、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?shù)距離的單斜率路徑損耗模型對可靠通信范圍內(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)。
　　提出針對錨節(jié)點密度過小的稀疏型網(wǎng)絡(luò)的分布式節(jié)點自定位算法，以質(zhì)心定位法獲得的節(jié)點位置作為初始迭代位置，通過接收信號強度比例向量迭代逼近真實位置。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、點自定位算法的定位過程和精度，算法能夠在錨節(jié)點數(shù)量較少且隨機的條件下獲得較高的節(jié)點定位精度。
　　設(shè)計了單發(fā)單收旋轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)和超聲波陣列探測系統(tǒng)，以實現(xiàn)對子彈周圍360°范圍內(nèi)車輛目標的探測能力。超聲波有向傳感器的全向探測能力對子彈單一探測性能起著決定性的作用，為了擴大超聲波測距范圍，優(yōu)化了錐形號筒結(jié)構(gòu)的參數(shù)。對于單發(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，計算了旋轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)的目標捕獲率。對于陣列式超聲波全向探測系統(tǒng)，建立了車輛目標的探測模型;將低功耗的被動聲探測作為預(yù)警信號和輔助定位手段，提出了主被動聲傳感器車輛目標探測控制算法，在保證超聲波全向探測系統(tǒng)目標探測性能的前提下，降低了系統(tǒng)功耗。
　　針對拋撒區(qū)域外部目標預(yù)警和內(nèi)部目標定位問題，分別提出了Y型四元無線聲陣列目標定位算法和具有能

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。對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行了分析。確定了拋撒區(qū)域外部目標預(yù)警時的Y型無線聲陣列節(jié)點選擇方法和拋撤區(qū)域內(nèi)部目標定位時的能量自適應(yīng)節(jié)點選擇方法。最后針對大規(guī)模WASN拋撒區(qū)域內(nèi)部移動目標的跟蹤問題，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、目標跟蹤精度。
　　設(shè)計了XX子彈藥信息交聯(lián)系統(tǒng)和目標探測系統(tǒng)，開展了北斗定位試驗、節(jié)點雙向通信試驗和自組織網(wǎng)絡(luò)試驗，驗證了通信鏈路的通信能力。進行了超聲波測距試驗和超聲波環(huán)境試驗，驗證了超聲波探測目標回波能可靠地提取。對主被動聲傳感器車輛全向探測系統(tǒng)進行了測試，系統(tǒng)能在半徑為20 m的范圍內(nèi)探測到目標車輛，并在6m范圍內(nèi)得知車輛的運動軌跡。分別對拋撒區(qū)域外部和拋撒區(qū)域內(nèi)部目標聲源進行了定位試驗，拋撒區(qū)域外部目標定位誤差小于1m，