專利名稱：爆心投影點定位系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及爆心探測領域，特別是涉及一種爆心投影點定位系統。
背景技術：
監測爆炸時間，爆心投影點位置，為估算瞬時毀傷情況、預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。原單站采用方向盤、機電測角儀測角。這些型號的測角裝置均須 人員進行操作，距離測量時采用以核電磁脈沖到達時間為核爆時間，以沖擊波到達時間為沖擊波運行時間，而通過測沖擊波到達時間來計算爆心距離時，需考慮到風向、風速、氣溫、氣壓、大氣非均勻性等因素的影響，以修正沖擊波運行速度，實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爆心投影點定位。多站的站位采用GPS或北斗系統定位，使用機電測角儀三站交匯法定位。

實用新型內容本實用新型主要解決的技術問題是提供一種能夠精確計算出爆心投影點定位坐標的爆心投影點定位系統。為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是提供一種爆心投影點定位系統，包括傳感器陣列單元、電磁脈沖接收單元、信號處理單元，所述核爆炸產生核電磁脈沖，所述電磁脈沖接收單元接收所述核電磁脈沖信號，并將核電磁脈沖信號傳遞至信號處理單元，所述信號處理單元通過信號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個沖擊波接收傳感器陣列組成。在本實用新型一個較佳實施例中，所述為單站探測爆炸發生點。在本實用新型一個較佳實施例中，所述信號傳輸線為電纜。在本實用新型一個較佳實施例中，所述沖擊波接收傳感器陣列包括矩形陣列、環形陣列。在本實用新型一個較佳實施例中，沖擊波接收傳感器陣列內均勻布設有大于等于3個沖擊波接收傳感器。在本實用新型一個較佳實施例中，所述矩形陣列內布設有大于等于4個沖擊波接收傳感器。本實用新型的有益效果是本實用新型爆心投影點定位系統為單站全自動爆心投影點定位，不受能見度影響，探測距離遠，精確計算出爆心投影點的坐標，探測誤差小，定位精度較高。

圖I是本實用新型爆心投影點定位系統一較佳實施例的結構示意圖；附圖中各部件的標記如下1、傳感器陣列單元，2、電磁脈沖接收單元，3、信號處理單元，4、電纜，5、沖擊波接收傳感器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖I，本實用新型實施例包括一種爆心投影點定位系統，包括傳感器陣列單元I、電磁脈沖接收單元2、信號處理單元3。所述核爆炸產生核電磁脈沖，所述電磁脈沖接收單元2接收所述核電磁脈沖信號，并將核電磁脈沖信號傳遞至信號處理單元3，所述信號處理單元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、環形陣列。本實用新型在直徑為3m的環形陣列內均布大于等于3個沖擊波接收傳感器5，所述矩形陣列內布設有大于等于4個沖擊波接收傳感器5，可以根據使用條件設定圓的大小，也可以根據具體要求設定沖擊波接收傳感器5組成不同結構的陣列。所述信號處理單元3將核電磁脈沖信號到達時間與各沖擊波接收傳感器5的波達時間記錄，時間均精確到Ius,沖擊波傳播速度相當于音速,所以Ius大約O. 34mm,若沖擊波接收傳感器5之間2m距離的實際用時大約5882US分辨率大約O. 34mm,利用核電磁脈沖信號到達時間與各沖擊波接收傳感器5的波達時間差，并結合各沖擊波接收傳感器5的三維坐標系中的坐標，通過數學算法精確計算出爆心投影點的坐標。核電磁脈沖信號到達時間也為爆炸產生時刻，核電磁脈沖速度與光速相同，所以IOkm到達時間33us，而沖擊波時間與音速相當，33us相當于沖擊波運行距離11. 22mm，誤差可以忽略。定義已知的核電磁脈沖信號到達時間為t，各沖擊波接收傳感器5的波達時間為ti，所述沖擊波接收傳感器5的坐標為(Xsi，Ysi，Zsi)。定義未知的爆炸發生單元中爆心的坐標為(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(Xsi，Ysi, Zsi)為初始設定坐標或測量坐標，核電磁脈沖信號到達時間t與各沖擊波接收傳感器5的波達時間\為實際測量時間，采用迭代法計算。傳感器陣列單元I包括3個沖擊波接收傳感器5，可考慮到核爆當量、風向、風速、氣溫、氣壓、大氣非均勻性等因素的影響，修正沖擊波運行速度，以該速度為已知數V，爆心投影點定位的算法公式為,/CXs-X)2 + Cy5-T)2 + (Zsi-Z)2 =V · Cti - t)，其中 i 分別為 1、2、3，建立三個方程式，求解方程組得X, Y, Z的值，即計算出爆炸發生單元中爆心的坐標。當沖擊波傳播速度選擇實測數據時，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個沖擊波接收傳感器5，本實用新型以4個沖擊波接收傳感器5為例，爆心投影點定位的算法公式為J(Xsi—X〕2 +(Ysi—Y)2 +Czsi—Z.)2 =V-Cti - t)，其中i分別為I、
2、3、4，建立四個方程式，求解方程組得V，X，Y, Z的值，即計算出爆炸發生單元中爆心的坐標。解法如下設初始位置為(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jCXsi—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，得·[0029]||ΔΖ + |5；ΔΓ + ||Δ2 + νΔ = -Α+ν (Ji-C' i = (1,2,3,4) (3) aX Ga oX
'dpi ^p1 Bpl f
WWW
dp2 dp2_ ^Pi_ !設 A=|J3 H3則(3)變為
Ir "IF ~ 1
^ I
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)_如果有五個以上的沖擊波接收傳感器5得到波達時間，則可以用最小二乘法優化解。這時A變為
Bpi Bpl Bpl 1
aziFaz
dp2dp2dp2 1A=被βγ32根據最小二乘原理，可得
MMM M
dpsBp7idpn t
.dX dY dZ .
權利要求1.一種爆心投影點定位系統，其特征在于，包括傳感器陣列單元、電磁脈沖接收單元、信號處理單元、核爆炸產生核電磁脈沖，所述電磁脈沖接收單元接收所述核電磁脈沖信號，并將核電磁脈沖信號傳遞至信號處理單元，所述信號處理單元通過信號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個沖擊波接收傳感器陣列組成。
2.根據權利要求I所述的爆心投影點定位系統，其特征在于，所述信號傳輸線為電纜。
3.根據權利要求I所述的爆心投影點定位系統，其特征在于，所述沖擊波接收傳感器陣列包括矩形陣列、環形陣列。
4.根據權利要求3所述的爆心投影點定位系統，其特征在于，沖擊波接收傳感器陣列內均勻布設有大于等于3個沖擊波接收傳感器。
5.根據權利要求3所述的爆心投影點定位系統，其特征在于，所述矩形陣列內布設有大于等于4個沖擊波接收傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種爆心投影點定位系統，核電磁脈沖信號傳遞至信號處理單元，所述信號處理單元通過信號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個沖擊波接收傳感器陣列組成。通過上述方式，本實用新型能夠對單站全自動爆心投影點定位，精確計算出爆心投影點的坐標，探測誤差小，定位精度較高。
文檔編號G01S5/18GK202710745SQ20122021752
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月16日 優先權日2012年5月16日
發明者法俊衍, 蔣學敏, 趙浩, 徐躍生, 趙峰, 談吉兆, 陳安林 申請人:常州第二電子儀器有限公司