【正文】 程中所輻射的聲波來探測(cè)、識(shí)別目標(biāo)并對(duì)目標(biāo)有定位和跟蹤能力的聲探測(cè)系統(tǒng)受到重視。 聲測(cè)定位技術(shù)按探測(cè)方式的不同可分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式。但由于其布設(shè)時(shí)間長、測(cè)量精度低、反應(yīng)速度慢而逐漸被諸如紅外、激光等其他探測(cè)手段所取代。經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)，聲測(cè)定位技術(shù)獲得了空前發(fā)展。 關(guān)鍵詞 ：冷槍 ,平面 十字陣， LMS 算法， MATLAB 英文摘要 Abstract In antiterrorism fights, law enforcement officials may be shot by criminals in the shelter, which is called snipe. In order to avoid getting hurt and fight against criminals effectively, it is necessary to locate the criminals fast and accurately. It is proved that locating the snipe in certain accuracy is feasible as long as proper arrays of acoustic detectors and proper algorithm are chosen. First， the thesis introduced relative theory of sound waves and determined the point acoustic source as the model of acoustic signal. Second, in this thesis, after parison, fourelement cross array was regarded as the arrays for sound source location and the LMS algorithm was chosen for time delay estimation .And then based on the theory above, simulation was conducted with the help of MATLAB to research the project and analyze the influencing factors such as the accuracy of delay time and the step size. Finally， the thesis suggested some countermeasures against deficiencies and pointed out some problems remaining to solve. Key Words: snipe, fourelement cross array, LMS algorithm, MATLAB 目錄 I 目錄 第一章 引言 ......................................................... 1 聲測(cè)定位技術(shù)研究的目的和意義 ........................................ 1 被動(dòng)聲定位 技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................ 1 本論文主要研究內(nèi)容 .................................................. 2 第二章 大氣中聲波的傳播規(guī)律及武器中特有的聲波 .......................... 3 與聲波相關(guān)的物理量 .................................................. 3 聲功率 .......................................................... 3 聲壓和聲壓級(jí) .................................................... 3 聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí) .................................................... 4 聲能密度 ........................................................ 5 聲波傳播模型 ........................................................ 5 點(diǎn)聲源 .......................................................... 5 平面波 .......................................................... 5 球面波 .......................................................... 6 柱面波 .......................................................... 6 聲波傳播過程中的衰減 ................................................ 7 距離衰減 ........................................................ 7 吸收衰減 ........................................................ 7 環(huán)境對(duì)聲傳播的影響 .................................................. 9 溫度對(duì)聲傳播的影響 .............................................. 9 風(fēng)對(duì)聲傳播的影響 ............................................... 10 武器中特有的聲波 ................................................... 10 彈頭聲波信號(hào)的產(chǎn)生 ............................................. 10 彈頭沖擊波 ..................................................... 11 膛口激波 ....................................................... 13 本章小結(jié) ........................................................... 15 目錄 II 第三章 聲定位原理 .................................................. 16 聲測(cè)陣列 ........................................................... 16 時(shí)延估計(jì)算法 ....................................................... 17 時(shí)延估計(jì)概述 ................................................... 17 常用的時(shí)延估計(jì)算法 ............................................. 18 自適應(yīng)濾波算法簡介 ............................................. 19 LMS 自適應(yīng)濾波器原理 ........................................... 20 影響 LMS 算法性能的因素 ......................................... 21 LMS 算法的優(yōu)缺點(diǎn) ............................................... 23 本章小結(jié) ........................................................... 24 第四章 MATLAB 仿真 ............................................... 25 MATLAB 仿真分析 .................................................. 25 聲波信號(hào)模型 ................................................... 25 采樣頻率的選擇 ................................................. 25 時(shí)延估計(jì) ....................................................... 29 估計(jì)結(jié)果 ....................................................... 32 仿真中暴露出來的問題 ........................................... 32 本章小結(jié) ........................................................... 32 第五章 全文總結(jié)和展望 .............................................. 33 全文總結(jié) ........................................................... 33 對(duì)未來的展望 ....................................................... 33 附錄 A 定位陣列仿真程序 ............................................. 34 附錄 B 時(shí)延估計(jì)仿真程序 ............................................. 36 參考文獻(xiàn) .......................................................... 38 致謝 .............................................................. 39 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè)論文 1 第一章 引言 聲測(cè)定位技術(shù)研究的目的和意義 聲測(cè)定位技術(shù)是通過聲學(xué)傳感裝置接收聲波，再利用電子裝置將聲信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理， 以此實(shí)現(xiàn)對(duì)聲源位置進(jìn)行探測(cè)、識(shí)別并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位及跟蹤的一 門技術(shù)。 已有理論研究工作證明，只要選擇合適的聲探測(cè)器組合陣列，配合適合的計(jì)算方法，就可以在一定精度下計(jì)算出“冷槍”的發(fā)射方位。 畢業(yè)論文 基于聲定位的 冷槍發(fā)射 位置 探測(cè) 仿真 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2020年 6月 中文摘要 摘要 在“反恐”等與犯罪分子斗爭(zhēng)的過程中，公安、武警等執(zhí)法人員會(huì)遭遇犯罪分子在隱蔽處的槍擊，俗稱“冷槍”。冷槍發(fā)射方位的 快速確定對(duì)于有效保護(hù)自己打擊罪犯具有重要的意義。首先本文介紹了聲波的相關(guān)理論，確定了點(diǎn)聲源作為聲波信號(hào)模型；然后經(jīng)過比較選用了平面十字陣列作為定位陣列， LMS自適應(yīng)算法作為時(shí)延估計(jì)算法來計(jì)算“冷槍”的發(fā)射方位；接著本文用 MATLAB 軟件對(duì)這一定位模型進(jìn)行了仿真并分析了時(shí)延值的精確度以及步長因子對(duì)目標(biāo)定位結(jié)果的影響；最后本文針對(duì)該定位模型中的不足之處給出了一些改進(jìn)方法。 聲測(cè)技術(shù)產(chǎn)生于第一次世界大戰(zhàn)，當(dāng)時(shí)人們根據(jù)火炮發(fā)出的聲音測(cè)定火炮的位置。 在第二次世界大戰(zhàn)和朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中75%的戰(zhàn)場(chǎng)火炮偵察任務(wù)是依靠聲測(cè)手段完成的。但由于不同技術(shù)有各自不同的特點(diǎn)，隨著聲探測(cè)技術(shù)的改進(jìn)和電子計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通信技術(shù)的應(yīng)用這項(xiàng)古老的探測(cè)技術(shù)又重新煥發(fā)了青春。因主動(dòng)式探測(cè)系統(tǒng)在探測(cè)敵方的同時(shí)也暴露了自己， 因此人們把注意力轉(zhuǎn)移到了由被動(dòng)傳感器組成的探測(cè)系統(tǒng)上。由于聲探測(cè)技術(shù)利用了聲波原理并以被動(dòng)方式工作，因而具有如下特點(diǎn)： (1)不受視線和能見度的限制； (2)隱蔽性好，保密性強(qiáng)，難以被發(fā)現(xiàn)； (3)不易受干擾，這在電子對(duì)抗年代尤其重要。 [1] 被動(dòng)聲定位技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 從八十年代末 起，一些國家相繼進(jìn)行了聲測(cè)系統(tǒng)方面的研究。都是采用計(jì)算機(jī)的自動(dòng)定位系統(tǒng)，探測(cè)距離可達(dá) 20～ 40km。而聲探測(cè)系統(tǒng)卻可以不受干擾地接收并識(shí)別飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)旋翼產(chǎn)