【正文】 數(shù) 的 逆 函 數(shù) ， 即 有X=waverec(wavedec(X,N,39。type39。type39。wname39。 (7)wrcoef 是對一維信號的分解結(jié)構(gòu) [C,L]用指定的小波函數(shù)或重構(gòu)濾波器進行重構(gòu)的函數(shù)。wname39。輸出參數(shù) C 由 [cAj,cDj,cDj1,? ,cD1]組對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 35 成， L 由 [cAj 的長度， cDj 的長度， cDj1 的長度，?， cD1 的長度，X 的長度 ]組成。 X 為重構(gòu)后信號的向量。) ② X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R) ③ X=idwt(cA,cD,39。如果 O=a，則是對低頻系數(shù)進行重構(gòu)，如果 O=d，則是對高頻系數(shù)進行重構(gòu)。wname39。) ② [cAl,cDl)=dwt(X,Lo_D,Hi_D) 說明：其中 X 為被分析的離散信號， wname 為分解所用到的小波函數(shù)， Lo_D、 Hi_D 為分解濾波器， cA和 cD 分別為返回的低頻系數(shù)和高頻系數(shù)向量。Level 3 Approximation39。)。 subplot(2,1,1)。) %重構(gòu)原始信號 A0=waverec(C,L, 39。) subplot(2,2,4)。) subplot(2,2,3)。) subplot(2,2,2)。 %顯示多尺度分析結(jié)果 subplot(2,2,1)。,C,L,39。db139。,1)。 %重構(gòu)第 3 層的高頻信號 D1=wrcoef(39。a39。 cA3=appcoef(C,L,39。 由于在系統(tǒng)中使用了基于小波變換的去噪方法，所以對信號中含有干擾和噪聲能夠很好的消除。s39。 xd3=wthresh(xd3,39。,thr)。 小波消噪中閾值的選取 在小波分析中消噪中閾值的選取方法采用下述兩種： (1)給定閾值消噪處理：閾值可根據(jù)以往 的實驗經(jīng)驗（靶場環(huán)境，彈種等），這種閾值可信度高。s39。lvd39。,4,thr,39。 xd3=wdencmp(39。39。)。,xd1,39。 wdencmp 是一種用得更為普遍的函數(shù)，它可以直接對信號進行消噪，處理方法也是通過對小波分解系數(shù)進行閾值量化來實現(xiàn)。)或硬閾值 (sorh=39。根據(jù)小波分解的最低層低頻系數(shù)和各層高頻系數(shù)進行一維小波重構(gòu)。 對于爆炸聲信號與現(xiàn)場噪聲的幅值特征，我們采用第三類方法閾值方法，消噪過程可分 為三個步驟進行： (1)信號的小波分解。 小波去噪的方法 大概可以分為三類： 第一類方法是基于小波變換模極大值原理，最初由 Mallat 提出，即根據(jù)信號和噪聲在小波各尺度上的不同傳播特性，提出由噪聲產(chǎn)生的模極大值點，保留信號所對應(yīng)的模極大值點，然后利用所余模極大值點重構(gòu)小波系數(shù)，進而恢復(fù)信號。信號重構(gòu)的基本過程如圖7. 2 所示，信號合成主要包括對小波變換函數(shù)的插值與濾波，正好與信號分解相反。此外，小波分析可以檢測出許多其他分析方法忽略的信號特征，如信號的趨勢，信號的高階不連續(xù)點、自相似特性。 (2)可以看成用基本頻率特性為 )(?? 的帶通濾波器在不同尺度 a下對信號作濾波。 在信號分析中，對信號進行采樣，然后對這個信號進行小波分解或小波包分解，其實質(zhì)就是把采到的信號分解成兩個信號，即高頻部分和低頻部分，低頻部分包含了信號的主要信息，高頻部分通常包含了信 號的奇異特征。信號的奇異點往往是它的重要特征。在高頻部分具有較高的時間分辨率和較低的頻率分辨率，在低頻部分具有較低的時間分辨率和較高的頻率分辨率，就是這種特性使小波變換具有對信號的自適應(yīng)性，由于小波變換本質(zhì)上是一個范圍可變的窗口方法，它可以用較長的時間間隔來獲取更精確的低頻信息，用較短的時間間隔來獲取高頻信息。但由于傅立葉分析使用的是一種全局的變換，要么完全在時域，要么完全在頻域，因此無法表達信號的時頻局域性，而這種性質(zhì)恰恰是非平穩(wěn)信號最根本和最關(guān)鍵的性質(zhì)。由于這類信號的譜特性沿時間軸無限擴展，因此傅立葉變換的基函數(shù)就很難與其匹配。 對于不同類型的信號應(yīng)尋找出最佳的處理技術(shù)。 如何準(zhǔn)確地提取爆炸聲信號的時間是彈著點位置識別中的首要問題。自動 /固定速率選擇 ； 兼容標(biāo)準(zhǔn) ： (11Mbps WLAN),IEEE (10BASET)； 電源匹配 ： VDC2A； 7 信號處理子系統(tǒng) 炸彈爆炸聲信號 彈著點精確定位評估系統(tǒng)是一個跨聲學(xué)、電子技術(shù)、波譜對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 19 分析、計算機等多個學(xué)科的綜合 性系統(tǒng)。 前置單元和中心單元輪詢工作方式；每路可以達到 11M 的帶寬。 使用高增益天線點對點傳輸距離可達 2040 公里，支持各種常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在傳送信號時，使用比發(fā)送的信息數(shù)據(jù)速率高許多倍的偽隨機碼把載有信息數(shù)據(jù)的基帶信號的頻率進行擴展，形成寬帶的低功率譜密度的信號來發(fā)射， 直序擴頻位數(shù)為 11 位 （是目前擴頻位數(shù)最高的），網(wǎng)絡(luò)誤碼率為 108，具有較高的穩(wěn)定性，且不受氣侯條件的影響。擴展頻儲發(fā)送器用一個非常弱的功率信號在一個很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射出去，與窄帶射頻相反，它將所有的能量集中到一個單一的頻點。 中心通信單元： 雙向高速微波單元、 90176。該子系統(tǒng)采用先進 擴展頻譜技術(shù) 的 無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備 ，實現(xiàn)了 數(shù)據(jù)高速無線傳輸，并 具有較高穩(wěn)定性和抗干擾性能、保密性能。 該子系統(tǒng)以 philipu 公司 51 系列單片機 80c552芯片為核心，配置溫度傳感器 ,風(fēng)速傳感器 ,風(fēng)向傳感器 ,RS232接口和無線電臺組成 ,其原理框圖如圖 80C520溫 度 傳 感 器風(fēng) 向 傳 感 器風(fēng) 速 傳 感 器整 形緩 沖器光 電隔 離E P R O MR S 2 3 2電 臺 圖 環(huán)境補償 原理框圖 溫度傳感器采用 AD590半導(dǎo)體溫度傳感器 ,其線形度為 %,精度? 攝氏度 , 溫度每變化 1 攝氏度 ,輸出電流變化 1 微安 , 如串聯(lián)10K歐電阻 , 則輸出電壓變化 10mV, 此電壓經(jīng) 80c552 單片機中的 10位 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 , 再計算出溫度值 . 溫度為 : 聲源 風(fēng)向 探頭 L 0 A 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 12 2 7 310 )( ?? mvV o u tt 風(fēng)速傳感器采用光電式傳感器 , 輸入電壓 12V, 輸出信號為脈沖信號 ,風(fēng)速與其頻率成正比 , 脈沖信號經(jīng)光電隔離、整形 , 由單片機測量其頻率 ,并轉(zhuǎn)換成環(huán)境風(fēng)速。 圖 以太網(wǎng)接口電路原理圖 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 10 圖 系統(tǒng)電源原理圖 5 環(huán)境補償系統(tǒng) 環(huán)境補償子系統(tǒng)用來測量現(xiàn)場環(huán)境溫度、風(fēng)速和風(fēng)向，以補償這些參數(shù)對聲速的影響。（２） +5V 電源 ：提供給A/D 轉(zhuǎn)換、以太網(wǎng)接口等。 圖 數(shù)據(jù)存貯器原理圖 網(wǎng)絡(luò)組件 以太網(wǎng)接口電路如圖 所示。信號燈用來指識電源電壓和信號等。原理如圖 。其原理見圖 ，電路中采用兩級低噪聲高輸入阻抗放大器 TLC2272，電路中 2片 9c102 數(shù)字電位器用來改變放大器的增益，由 DSP 芯片根據(jù)中心主機的指令改變增益大小，達到遠(yuǎn)程控制增益的目的， 如圖 。 聲學(xué)傳感器可 編 程信 號放 大 器模數(shù)轉(zhuǎn)換器D S P處 理 器網(wǎng)絡(luò)組件R J 4 5接 口電 源 圖 前置處理子系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)圖 聲學(xué)傳感器 聲學(xué)傳感器是將彈著點產(chǎn)生的爆炸聲信號轉(zhuǎn)換成同頻率的電信號。 評估決策子系統(tǒng) : 用適當(dāng)?shù)能浖_發(fā)工具 , 由信號處理子系統(tǒng)得到的每個傳感器接收到的炸彈爆炸聲的時間 , 按合理的數(shù)學(xué)模型計算出彈著點坐標(biāo)，并用圖形方式顯示出來。 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 3 圖 對地攻擊檢測評估 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 前置處理子系統(tǒng)：它將聲學(xué)傳感器接收的聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)遠(yuǎn)程控制放大器放大、 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由 DSP 芯片進行初步處理、鑒別 , 并保存數(shù)據(jù)，最后通過無線以太網(wǎng)傳輸給中心主機進行處理。 2) 檢測精度：測量范圍（ 500m*500m 陣），誤差小于 5m；測量范圍（ 70m*70m陣），誤差小于 ； 3) 系統(tǒng)響應(yīng)時間：小于 15 秒； 4) 兩彈、多彈連投最小間隔時間：大于 30毫秒； 5) 無線傳輸：中心工作頻率： ?；?TIDSP5402 的炮彈聲源定位系統(tǒng)的硬件設(shè)計及算法設(shè)計 對地攻擊檢測評估系統(tǒng) 技術(shù)說明書 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 1 1 系統(tǒng)功能概述 《對地攻擊檢測評估系統(tǒng)》用于航空炸彈、航空火箭彈、空對地導(dǎo)彈等對地面目標(biāo)攻擊的彈著點進行自動檢測。 2 系統(tǒng)主要戰(zhàn)技指標(biāo) 1) 適用范圍：航空炸彈 、 航空火箭彈 、空對地導(dǎo)彈及觸地爆炸后引起聲波的各種炸彈； 對單點 、多點投射時彈著點進行實時檢測報靶。 本系統(tǒng)由前置處理子系統(tǒng)、前置環(huán)境補償子系統(tǒng)、無線傳輸子系統(tǒng)、信 號處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理評估決策子系統(tǒng)組成 , 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 數(shù)字信號處理子系統(tǒng) : 通過采用波譜分析和小波分析對信號進行有效的處理分析 , 實現(xiàn)了信號波形的轉(zhuǎn)換 , 干擾及噪聲剔除 , 獲得真實的爆炸聲信號 .系統(tǒng)根據(jù)這些真實的爆炸聲信號按一定的鑒別規(guī)則提取出炸彈爆炸聲波傳播到聲學(xué)傳感器的時間 , 并提供給 評估決策子系統(tǒng) 。如圖 。 可編程信號放大器 增益可編程信號放大器是將聲學(xué)傳感器接收到的微弱電信號（μVmV 級）放大到 05V。 DSP 處理控制 系統(tǒng)的核心器件 DSP采用 TMS3205402 芯片 ，它具有高速高精度運算能力、強大的數(shù)據(jù)通信能力、靈活的可編程性及低功耗設(shè)計等特點。圖 中的 74HC244 緩沖器用來輸入子系統(tǒng)的通信地址。 74HC273 鎖存器的輸出 端和譯碼器的地址譯碼信號共同作為各 CY7C1041的片選控制信號。 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 9 系統(tǒng)電源 如圖 ，系統(tǒng)中前置處理器主要由 12v 電池供電，其電源分為有 4 種：（１） +9V 電源 :供給信號放大器。采用的芯片分別為穩(wěn)壓芯片 7809,7805 及 TI 公司生產(chǎn)的雙電源輸出芯片TPS73HD318。如 C=340 米/秒， V=10 米 /秒 , 將產(chǎn)生很大的誤差，所以系統(tǒng)必須通 過風(fēng)速和風(fēng)向補償 , 減少測量誤差。 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 13 復(fù) 位初 始 化采 集 計 算 溫 度計 算 風(fēng) 速計 算 風(fēng) 向傳 輸 數(shù) 據(jù) 上 傳 數(shù) 據(jù)YN 圖 環(huán)境補償數(shù)據(jù)流程圖 對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 14 6 無線通信子系統(tǒng) 信 號 處 理C P U上 位 機收 發(fā) 站信 號 處 理C P U收 發(fā) 站信 號 處 理C P U收 發(fā) 站TR信 號 處 理C P U收 發(fā) 站TRTR中 轉(zhuǎn) 基 站中 轉(zhuǎn) 基 站中 心 站以 太 網(wǎng)前 置 處 理 子 系 統(tǒng)數(shù) 據(jù) 無 線 傳 輸數(shù) 據(jù) 分 析 計 算 管 理 以 太 網(wǎng)以 太 網(wǎng)以 太 網(wǎng)以 太 網(wǎng) 圖 無線通信子系統(tǒng) 無線通信子系統(tǒng)作用 ：將前置處理子系統(tǒng)經(jīng)過初步處理的數(shù)字信號實時地傳送到中心主機的評估軟件系統(tǒng)，同時也將中心主機的控制信息發(fā)送給前置處理器。 中繼通信單元： 雙向高速微波單元、 14 dBi 拋物面天線、饋線 。從一開始它就設(shè)計成抗噪音、干擾、阻塞和未授權(quán)檢測。 該技術(shù)打破了傳統(tǒng)無線 電傳輸理論中的信噪比概念和專用頻道概念，采用寬頻即擴展頻率，其所有有效信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后，全部湮沒在噪音基帶之中，而不是在以往要求的噪音基帶之上進行檢波。 只要設(shè)置不同的識別碼 ID，就可以產(chǎn)生不同的偽隨機碼來控制擴頻調(diào)制，做到互不干擾的同時通信。 擴頻的以上特點完全適合本系統(tǒng)的高速實時、遠(yuǎn)距離傳輸、數(shù)據(jù)保密、低功耗 、等要求 系統(tǒng) 使用環(huán)境 使用環(huán)境 要求前置 通訊 單元與中心 通訊 單元可視，無明顯的物體遮擋； 前置單元與中心單元距離小于 3 公里（不加中繼）；中繼模式可達到30 公里。 技術(shù)指標(biāo) 工作頻率范圍： 24002500MHz； 操作模式：雙向，半雙工，偵聽發(fā)射機的射頻載波并自動從接收模式對地攻擊檢測評估系統(tǒng)技術(shù)說明書 18 轉(zhuǎn)換到發(fā)射模式 ； 功放發(fā)射端輸出功率： 1000mW； 前置發(fā)射端輸出功率： 100mW； 中繼發(fā)射端輸出功率： 500mW； 發(fā)射端輸入信號： 1mW200mW； 增益： 20dB(最大 ) 具有 AGC的功能 ； 前置放大噪聲指數(shù) ，（包括內(nèi)部濾波器）； 功放功放工作電流： 靜態(tài)： 150ma； 工作狀態(tài)： 1000 MW 1000ma； 端口